Name: monitoring tumor metastases and osteolytic lesions with bioluminescence and micro ct imaging
Uploaded: 2011-04-14T13:00:00
Duration: 8 min 4 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Monitoring Tumor Metastases and Osteolytic Lesions with Bioluminescence and Micro CT Imaging at JoVE.com

Imágenes longitudinales se utiliza en estudios pre-clínicos para seguir el progreso de una enfermedad o medir el efecto de un agente terapéutico. En oncología, los métodos ópticos proporcionan herramientas rigurosas para controlar el crecimiento del tumor y entregar la cuantificación precisa del crecimiento celular o la expresión de genes en cada momento en dicho estudio. Cambios anatómicos se puede medir utilizando una técnica de alta resolución como microCT, pero para la imagen longitudinal una baja dosis de rayos X debe ser utilizado para evitar los artefactos biológicos. Imágenes ópticas y microCT pueden ser co-registro para la prestación de una combinación de datos funcionales y anatómicos asegurar que el máximo de información se extrae de un modelo animal. 1. Preparación de células <ol><li> Caliper ofrece una amplia gama de luciferasa expresando líneas celulares de cáncer de la investigación preclínica en modelos de ratón. </li><li> MDA-MB-231-luc-D2H2LN es un ser humano línea de células tumorales mamarias expresan el gen de la luciferasa, que puede ser utilizado como un indicador óptico de tumorgenesis en vivo. Esta línea celular se crea a partir de una metástasis de ganglios linfáticos espontánea que se originó a partir de un tumor mamario D3H1 almohadilla de grasa y se sabe que la forma agresiva de metástasis. </li><li> Las células se proporcionan como una cultura congelada libre de agentes patógenos que rápidamente crece en los medios de comunicación estándar, sin necesidad de marcadores de selección. </li><li> Para verificar la actividad de la luciferasa antes de la inyección en el animal un frasco de 90% confluentes se cosechan por tripsinización. La actividad luciferasa se mide mediante la supresión de 50.000 células en una placa de microtitulación y la realización de series de dilución. </li></ol> 2. Intracardiaca inyección de células en los animales <ol><li> Antes de la inyección, los animales son anestesiados utilizando el 3% de isoflurano. </li><li> 1-3 million células se inyectan en el volumen de 50 ul en el ventrículo izquierdo. Suspensión celular contiene 150ug/ml D-luciferina para validar la técnica de inyección. </li><li> Para confirmar una correcta inyección intracardíaca ratones son expuestas en el sistema de IVIS. Los ratones que muestran la señal de BLI en todo el cuerpo se han inyectado correctamente. Si la señal se localiza en las células no se les inyectó correctamente en el corazón. </li></ol> 3. BLI imágenes para controlar las metástasis <ol><li> El servicio de transporte de imagen compatible con el ratón para la captura de datos, tanto en espectro IVIS y el sistema de QuantumFX microCT. </li><li> El servicio de transporte ayuda a mantener al animal en la misma posición para la imagen e incorpora señales de fiabilidad en la ayuda automática de co-registro. La cámara está conectada al vaporizador isofluorance para mantener la anestesia. </li><li> Asistente de imágenes en el software de imagen viva 4.1 se puede utilizar para seleccionar automáticamente el tiempo de exposición, f-stop y hurgar en la basura y garantizar la recogida de datos cuantitativos. </li><li> Varias imágenes pueden ser adquiridas y comparados en los estudios longitudinales que cubren segundos o meses, dependiendo de la naturaleza del experimento. </li><li> El día 6 después de la inyección de las células, BLI imágenes con IVIS espectro muestra metástasis óseas en siete de los nueve ratones. </li></ol> 4. Seguimiento longitudinal de las lesiones osteolíticas con micro CT <ol><li> Los ratones que mostraron metástasis ósea visible con clara BLI fueron estudiados en el sistema Quantum FX micro CT. </li><li> El Quantum FX micro sistema CT proporciona imágenes de alta calidad a una dosis de rayos X lo suficientemente bajo como para permitir cierto longitudinal CT micro en estudios preclínicos. </li><li> Degradación de los huesos en ambas piernas puede ser longitudinal monitoreados utilizando este sistema en menos de un minuto. </li><li> Los ratones son anestesiados con isoflurano 3% y pueden ser transferidos directamente desde el sistema Spectrum IVIS. </li><li> Dos imágenes de 60mm se cosen para captar la opinión de animal. </li><li> Un campo de visión de 30 mm es ideal para obtener imágenes de la articulación de la rodilla en alta resolución. </li><li> Un solo escaneo con una resolución lo suficientemente alta como para medir y cuantificar las metástasis óseas sólo tarda 18 segundos y libera una dosis de 13mGy solamente. </li><li> Los ratones fueron estudiados hasta 8 veces en 36 días con el sistema de micro CT sin afectar el crecimiento del tumor o la salud del animal. </li><li> El micro de imágenes de TC mostraban que leisions huesos eran visibles en el día 10 y avanzó muy rápidamente, lo que corresponde al aumento de la señal de BLI. </li></ol> 5. 3D co-registro y el análisis de BLI y UCT <ol><li> Una vez que las imágenes han sido capturados en todo el ámbito IVIS y Quantum FX micro datos de la TC sistema puede ser co-registradas en una reconstrucción en 3D. </li><li> MicroCT imágenes se exportan como archivos DICOM y se cargan en la imagen viva 4,1 herramienta 3D de múltiples modalidades. </li><li> En el software de imagen viva de ejecutar el programa en tres dimensiones DLIT a reconstruir la señal óptica. </li><li> La herramienta de referencia en el software se utiliza para co-registro de la señal óptica BLI a la imagen de micro CT. </li><li> Conjuntos de datos corregistradas pueden ser analizados cuantitativamente para controlar múltiples parámetros en progresión de la enfermedad, aquí estamos el seguimiento del crecimiento del tumor metastásico junto con el desarrollo de la lesión osteolítica en el hueso. </li> &lt;/ Ol&gt;

<ol>
	<li>Jenkins, D. E., Hornig, Y. S., Oei, Y., Dusich, J., Purchio, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioluminescent+Human+Breast+Cancer+Cell+Lines+that+Permit+Rapid+and+Sensitive+in+vivo+Detection+of+Mammary+Tumors+and+Multiple+Metastases+in+Immune+Deficient+Mice.">Bioluminescent Human Breast Cancer Cell Lines that Permit Rapid and Sensitive in vivo Detection of Mammary Tumors and Multiple Metastases in Immune Deficient Mice.</a> Breast Cancer Research. 7, R444-R454 (2005).</li><li>Cowey, S., Szafran, A. A., Kappes, J., Zinn, K. R., Siegal, G. P., Desmond, R. A., Kim, H., Evans, L., Hardy, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Breast+Cancer+Metastasis+to+Bone:+Evaluation+of+Bioluminescent+Imaging+and+MicroSPECT/CT+for+Detecting+Bone+Metastasis+in+Immunodeficient+Mice.">Breast Cancer Metastasis to Bone: Evaluation of Bioluminescent Imaging and MicroSPECT/CT for Detecting Bone Metastasis in Immunodeficient Mice.</a> Clinical and Experimental Metastasis. 24, 389-401 (2007).</li><li>Labrinidis, A., Hay, S., Liapis, V., Ponomarev, V., Findlay, D. M., Evdokiou, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zoledronic+Acid+Inhibits+Both+the+Osteolytic+and+Osteoblastic+Components+of+Osteosarcoma+Lesions+in+a+Mouse+Model.">Zoledronic Acid Inhibits Both the Osteolytic and Osteoblastic Components of Osteosarcoma Lesions in a Mouse Model.</a> Clinical Cancer Research. 15, (2009).</li><li>Kaijzel, E. L., Pluijm, G. v. a. n. d. e. r., Lowik, C. W. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole-Body+Optical+Imaging+in+Animal+Models+to+Assess+Cancer+Development+and+Progression.">Whole-Body Optical Imaging in Animal Models to Assess Cancer Development and Progression.</a> Clinical Cancer Research. 13, 3490-3497 (2007).</li><li>Minn, A. J., Kang, Y., Serganova, I., Gupta, G. P., Giri, D. D., Doubrovin, M., Ponomarev, V., Gerald, W. L., Blasberg, R., Massague, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+Organ-Specific+Metastatic+Potential+of+Individual+Breast+Cancer+Cells+and+Primary+Tumors.">Distinct Organ-Specific Metastatic Potential of Individual Breast Cancer Cells and Primary Tumors.</a> The Journal of Clinical Investigation. 115, (2005).</li><li>Xu, H., Christensen, A., Kuo, C., Nilson, D., Lim, E., Whalen, J., Kim, J. B., Zhang, N., Singh, R., Oldfield, S., Troy, T., Rice, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-registration+of+in+vivo+Optical+Tomography+and+Micro-CT+for+Longitudinal+Studies.">Co-registration of in vivo Optical Tomography and Micro-CT for Longitudinal Studies.</a> Word Molecular Imaging Congress. , (2010).</li></ol>

Los autores son empleados de Caliper Life Sciences, que hacen que el instrumento presentado en este artículo.

Small animal imaging with microCT has been applied to monitoring osteolytic lesions under pathological conditions, such as tumor development (Cowey et al. 2007; Labrinidis et al., 2009). As bioluminescence imaging of luciferase labeled tumors has been widely adopted pre-clinically, co-registration of bioluminescence and microCT images provided a better definition of anatomical location of the bioluminescence signals (Kaijzel et al. 2007). Previous study with a luciferase labeled breast tumor cell line MDA-MB-231-luc-D3H2LN showed metastases to bone and development of osteolytic lesions following intra-cardiac injection (Jenkins et al 2005; Minn et al., 2005). In this study, we explored a longitudinal study of tumor metastases and osteolytic activity with combinatory optical and low-radiation-dose microCT imaging with the systemic MDA-MB-231-luc-D3H2LN metastasis model. We performed sequential imaging with IVIS Spectrum and Quantum FX microCT systems and achieved bioluminescence and CT co-registration with our newly developed Living Image 4.1 software (Heng et al., 2010). Bioluminescence imaging with IVIS provides non-invasive detection of the tumor cells with high sensitivity, allowing the tumors to be detected at early stage. Imaging with Quantum FX allows accurate 3D reconstruction of the bone lesions and detailed anatomical information. Quantum FX system offers low radiation dose imaging, which enables longitudinal monitoring of disease progression. Correlation of bone lesions and tumor metastases was depicted in the co-registered image, and the advantage of multimodality tracking of lesion development longitudinally was clearly demonstrated.

monitoring tumor metastases and osteolytic lesions with bioluminescence and micro ct imaging

Después del parto intracardíaca de MDA-MB-231-luc-D3H2LN células a ratones nu / nu, metástasis a distancia desarrollado en los animales inyectados. Imágenes de bioluminiscencia que utilizan el espectro IVIS fue contratado para supervisar la distribución y el desarrollo de las células tumorales siguiendo el procedimiento de entrega, incluyendo la reconstrucción DLIT para medir la señal de tumor y su ubicación. El desarrollo de las lesiones metastásicas en los tejidos del hueso provoca una actividad osteolítica y lesiones a la tibia y el fémur fueron evaluados longitudinalmente mediante micro CT. Imágenes se realizó con un sistema de Quantum FX micro CT con imágenes rápido y dosis bajas de rayos-X. La baja dosis de radiación permite múltiples sesiones de imagen para llevar a cabo con un acumulado de rayos X de dosis muy por debajo de DL50. Una imagen del ratón dispositivo de transporte fue utilizado para la imagen de forma secuencial a los ratones con dos IVIS Spectrum y FX cuántica lograr el posicionamiento exacto de los animales, tanto en la bioluminiscencia y las imágenes de TC. La óptica y conjuntos de datos de CT se co-registradas en 3-dimentions con la imagen viva de software 4.1. Este enfoque multi-modo permite una estrecha vigilancia del crecimiento tumoral y el desarrollo de forma simultánea con la actividad osteolítica.

Watch this Scientific Journal Video about Monitoring Tumor Metastases and Osteolytic Lesions with Bioluminescence and Micro CT Imaging at JoVE.com

Monitoring Tumor Metastases and Osteolytic Lesions with Bioluminescence and Micro CT Imaging

Un modelo experimental de ratón de las metástasis óseas se estableció después de la entrega intracardíaca de luciferasa que expresan las células del tumor mamario. El desarrollo de tumores y dio lugar a lesión osteolítica fueron controlados longitudinalmente con bioluminiscencia y micro TC.

Monitoreo metástasis tumorales y lesiones osteolíticas con bioluminiscencia y Micro Imágenes de TC

Following intracardiac delivery of MDA-MB-231-luc-D3H2LN cells to Nu/Nu mice, systemic metastases developed in the injected animals. Bioluminescence ...

Research

JoVE Journal

Medicine

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

Imágenes in vivo de tumores bioluminiscencia Dinámica hipoxia de la metástasis cerebral cáncer de mama en un modelo de ratón

It is well recognized that tumor hypoxia plays an important role in promoting malignant progression and affecting therapeutic response negatively. There ...

Investigación

Medicina

Osmotic Drug Delivery to Ischemic Hindlimbs and Perfusion of Vasculature with Microfil for Micro-Computed Tomography Imaging

Osmótica Drug Delivery de miembros posteriores isquémicos y la perfusión de la vasculatura con Microfil para Micro-tomografía computarizada

Preclinical research in animal models of peripheral arterial disease plays a vital role in testing the efficacy of therapeutic agents designed to ...

Bioluminescence Imaging of an Immunocompetent Animal Model for Glioblastoma

La bioluminiscencia de imágenes de un Modelo inmunocompetentes Animal para Glioblastoma

In contrast to commonly reported human glioma xenograft animal models, GL261 murine glioma xenografts recapitulate nearly all relevant clinical and ...

Bioluminescence-Based Tumor Quantification Method for Monitoring Tumor Progression and Treatment Effects in Mouse Lymphoma Models

Método de cuantificación del tumor bioluminiscencia-base para la progresión tumoral Monitoreo y efectos del tratamiento en modelos de ratón linfoma

Although bioluminescence imaging (BLI) shows promise for monitoring tumor burden in animal models of cancer, these analyses remain mostly qualitative. ...

Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli

Imagen Fluorescente combinado del infrarrojo cercano y la tomografía computarizada-Micro para visualizar de manera directa tromboembolia cerebral

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of ...

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

La determinación de metabolismo de la glucosa Kinetics Uso<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG Micro-PET / CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). ...

Induction and Micro-CT Imaging of Cerebral Cavernous Malformations in Mouse Model

Inducción y Micro-CT en la proyección de imagen de malformaciones cavernosas cerebrales en modelo murino

Mutations in the CCM1 (aka KRIT1), CCM2, or CCM3 (aka PDCD10) gene cause cerebral cavernous malformation (CCM) in humans. Mouse models of CCM disease have ...

Quantitative Micro-CT Analysis of Aortopathy in a Mouse Model of &#946;-aminopropionitrile-induced Aortic Aneurysm and Dissection

Quantitative Micro-CT Analysis of Aortopathy in a Mouse Model of ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²-aminopropionitrile-induced Aortic Aneurysm and Dissection

Análisis de Micro-CT cuantitativa de Aortopathy en un modelo murino de disección y aneurisma de la aorta inducida por β-oxidasa

Aortic aneurysm and dissection is associated with significant morbidity and mortality in the population and can be highly lethal. While animal models of ...

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

Cuerpo entero y cuantificación Regional de activo humano marrón tejido adiposo utilizando 18F-FDG PET/CT

In endothermic animals, brown adipose tissue (BAT) is activated to produce heat for defending body temperature in response to cold. BAT&#39;s ability to ...

Dual Bioluminescence Imaging of Tumor Progression and Angiogenesis

Imagen de bioluminiscencia dual de la progresión tumoral y la angiogénesis

Angiogenesis, as a crucial process of tumor progression, has become a research hotspot and target of anti-tumor therapy. However, there is no reliable ...