Name: magnetic resonance imaging assessment of carcinogen-induced murine bladder tumors
Uploaded: 2019-03-29T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Magnetic Resonance Imaging Assessment of Carcinogen-induced Murine Bladder Tumors at JoVE.com

J. J. M. è finanziato dal merito di Veterans Health Administration concedere BX0033692-01. J. J. M. è anche supportato da John P. Hanson Foundation per la ricerca sul cancro presso il Robert H. Lurie completa Cancer Center della Northwestern University. Ringraziamo il centro per Imaging traslazionale per fornire l'acquisizione di MRI e di elaborazione. Fonti di finanziamento non avevano alcun ruolo nella scrittura del manoscritto o della decisione di presentare per la pubblicazione.

Tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dal istituzionale Animal Care e uso Committee (IACUC) della Northwestern University.
1. induzione di tumori con BBN
<ol><li>Ottenere topi C57/BL6 maschii, ogni almeno 6 settimane di età. Nota: I topi maschii di sviluppano cancro alla vescica in modo più rapido e coerente di topi femmina14,15.</li>
	<li>Aggiungi N-nitrosobutyl(4-hydroxybutyl) ammina (BBN) ad una dose di 0.05% all'...

<ol>
	<li>Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+Statistics,+2017.">Cancer Statistics, 2017.</a> CA: A Cancer Journal for Clinicians. 67 (1), 7-30 (2017).</li><li>Abdollah, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incidence,+survival+and+mortality+rates+of+stage-specific+bladder+cancer+in+United+States:+a+trend+analysis.">Incidence, survival and mortality rates of stage-specific bladder cancer in United States: a trend analysis.</a> Cancer Epidemiology. 37 (3), 219-225 (2013).</li><li>Rosenberg, J. 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R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transabdominal+micro-ultrasound+imaging+of+bladder+cancer+in+a+mouse+model:+a+validation+study.">Transabdominal micro-ultrasound imaging of bladder cancer in a mouse model: a validation study.</a> Urology. 75 (4), 799-804 (2010).</li><li>Chin, J., Kadhim, S., Garcia, B., Kim, Y. 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W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=T2-weighted+fast+MR+imaging+with+true+FISP+versus+HASTE:+comparative+efficacy+in+the+evaluation+of+normal+fetal+brain+maturation.">T2-weighted fast MR imaging with true FISP versus HASTE: comparative efficacy in the evaluation of normal fetal brain maturation.</a> American Journal of Roentgenology. 175 (5), 1375-1380 (2000).</li><li>Miyamoto, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Promotion+of+bladder+cancer+development+and+progression+by+androgen+receptor+signals.">Promotion of bladder cancer development and progression by androgen receptor signals.</a> Journal of the National Cancer Institute. 99 (7), 558-568 (2007).</li><li>Bertram, J. S., Craig, A. 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M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodistribution+of+gold+nanoparticles+in+BBN-induced+muscle-invasive+bladder+cancer+in+mice.">Biodistribution of gold nanoparticles in BBN-induced muscle-invasive bladder cancer in mice.</a> International Journal of Nanomedicine. 12, 7937-7946 (2017).</li><li>Dai, Y. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interaction+of+arsenic+and+N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine+on+urothelial+carcinogenesis+in+mice.">The interaction of arsenic and N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine on urothelial carcinogenesis in mice.</a> PLoS One. 12 (10), e0186214 (2017).</li><li>Williams, P. D., Lee, J. K., Theodorescu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Credentialing+of+Rodent+Bladder+Carcinogenesis+Models.">Molecular Credentialing of Rodent Bladder Carcinogenesis Models.</a> Neoplasia. 10 (8), (2008).</li><li>Fantini, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Carcinogen-induced+mouse+model+recapitulates+the+molecular+alterations+of+human+muscle+invasive+bladder+cancer.">A Carcinogen-induced mouse model recapitulates the molecular alterations of human muscle invasive bladder cancer.</a> Oncogene. 37 (14), 1911-1925 (2018).</li><li>. NCCN Guidelines in Clinical Oncology - Bladder Cancer 5.2018 Available from: <a target="_blank" href="https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/bladder.pdf">https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/bladder.pdf</a> (2018)</li><li>Costa, M. J., Delingette, H., Novellas, S., Ayache, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+segmentation+of+bladder+and+prostate+using+coupled+3-D+deformable+models.">Automatic segmentation of bladder and prostate using coupled 3-D deformable models.</a> Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. 10 (Pt 1), 252-260 (2007).</li><li>Rosenkrantz, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utility+of+quantitative+MRI+metrics+for+assessment+of+stage+and+grade+of+urothelial+carcinoma+of+the+bladder:+preliminary+results.">Utility of quantitative MRI metrics for assessment of stage and grade of urothelial carcinoma of the bladder: preliminary results.</a> American Journal of Roentgenology. 201 (6), 1254-1259 (2013).</li></ol>

Accurato imaging di modelli del tumore è necessario appropriato pre-eutanasia staging e randomizzazione animale prima dell'inizio del trattamento sperimentale. Utilizzando la procedura presentata qui, dimostriamo metodologia per (1) generare tumori della vescica utilizzando l'agente cancerogeno BBN e (2) stratificare il carico del tumore della vescica attraverso l'uso di Mr MR An-derivato zona misura (BLAparete) correla significativamente con ex vivo peso della vescica ed è associato con la fase pat...

Cancro alla vescica è il quinto tumore più comune nel complesso, responsabile di circa 80.000 nuovi casi e 16.000 morti negli Stati Uniti nel 20171. Dopo circa 30 anni senza progressi significativi nel trattamento sistemico della vescica cancro2, prove recenti di inibitore anti-PD-1 e anti-PD-L1 checkpoint hanno dimostrato risposte emozionante e durevole occasionalmente in pazienti con avanzato urothelial carcinoma3,4,5. Tuttavia, solo circa il 20% dei pazienti mostrano una risposta obiettiva a questi trattamenti, e ulteriori studi sono necessari per espandere l'uso efficace di immunoterapia in pazienti con cancro alla vescica.
Modelli del cancro della vescica murino sono strumenti critici nella valutazione preclinica di nuovi trattamenti6,7. Al fine di controllare per dimensioni del tumore quando randomizing topi ai diversi trattamenti, carico del tumore deve essere valutato e controllato tra gruppi di trattamento. Gli studi precedenti hanno usato ultrasuono o bioluminescenza per valutare orthotopic cella basata su riga vescica cancro modelli8,9,10,11. Tuttavia, entrambe le tecniche presentano diversi svantaggi. Misurazioni agli ultrasuoni possono essere influenzate dalla abilità dell'operatore e mancano di caratteristiche tridimensionali e ad alta risoluzione spaziale. Metodi di bioluminescenza possono fornire solo la valutazione semi-quantitativa delle cellule del tumore e non consentono per la visualizzazione della vescica anatomia e morfologia. Inoltre, bioluminescenza può essere utilizzato solo con modelli basati su linee cellulari, che esprimono geni bioluminescente in topi glabri o topi con camici bianchi.
La formazione immagine a risonanza magnetica (MRI), d'altra parte, offre flessibilità unica nell'acquisizione di immagini ad alta risoluzione anatomiche, che espone una vasta gamma di contrasto del tessuto che consente una visualizzazione accurata e valutazione quantitativa del carico del tumore senza il bisogno di esprimere proprietà bioluminescenti. Immagini di MR sono più facilmente riproducibili con le opportune analisi condotte e garantite visualizzazione 3-d della vescica. Le più grandi limitazioni di MRI sono la lunghezza del tempo necessario per un esame e associati costi elevati che limitano l'elevato throughput saggi. Tuttavia, parecchi studi hanno indicato che le sequenze di RM possono fornire immagini diagnostiche di alta qualità che possono essere utilizzate per rilevare efficacemente e monitorare i tumori delle cellule della vescica basata su riga; così, essi possono essere utilizzati per alta velocità effettiva analisi9,12.
Qui, descriviamo un metodo non invasivo basato su MR per attendibilmente ed efficientemente caratterizzano i tumori della vescica indotta da agente cancerogeno nei topi. A tale scopo, utilizziamo un imaging veloce con tecnica di MR di precessione di stato stazionario (true FISP), che garantisce brevi sessioni di scansione pur fornendo alta qualità e alta risoluzione spaziale (~ 100 micron) per la rilevazione e la misura della vescica i tumori13. Inoltre, per confermare l'accuratezza di questo test non invasivo di MRI, descriviamo la correlazione tra parametri MRI-derivato ed ex vivo della vescica peso così come la fase del tumore patologico confermato.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>C57BL/6 mice</td>
			<td>The Jackson Laboratory</td>
			<td>664</td>
			<td>Mice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine carcinogen (BBN)</td>
			<td>TCI American</td>
			<td>B0938</td>
			<td>Carcinogen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.9% normal saline</td>
			<td>Hospira, Inc</td>
			<td>NDC 0409-488-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Piramal HealthCare</td>
			<td>60307-120-25</td>
			<td>Anesthetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7Tesla ClinScan MRI</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>NA</td>
			<td>Dedicated Small Animal Imaging MRI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syngo</td>
			<td>Siemens</td>
			<td>NA</td>
			<td>MR Integrated Imaging Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Model 1030 Monitoring &#38; Gating System</td>
			<td>Small Animal Instruments, Inc. (SAII)</td>
			<td>NA</td>
			<td>Small animal physiologic monitoring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formalin, Neutral Buffered, 10%</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>HT501128</td>
			<td>Fixative</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eosin Y</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC1093844</td>
			<td>Histologic staining agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hematoxylin</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>23-245651</td>
			<td>Histologic staining agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jim7</td>
			<td>Xinapse Systems</td>
			<td>NA</td>
			<td>Medical image analysis software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism v7.04</td>
			<td>Graphpad</td>
			<td>NA</td>
			<td>Graphing software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R v3.4.2</td>
			<td>The R Project for Statistical Computing</td>
			<td>NA</td>
			<td>Statistical software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R package pROC v1.10.0.</td>
			<td>The R Project for Statistical Computing</td>
			<td>NA</td>
			<td>ROC analysis</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

magnetic resonance imaging assessment of carcinogen-induced murine bladder tumors

Modelli di tumore della vescica murino sono fondamentali per la valutazione di nuove opzioni terapeutiche. Tumori della vescica indotti con l'agente cancerogeno nitrosamina (BBN) di N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) sono vantaggiosi rispetto ai modelli basati su linee cellulari perché essi strettamente replicare i profili genomici dei tumori umani, e, a differenza di modelli cellulari e gli xenotrapianti, forniscono un buona occasione per lo studio delle immunoterapie. Tuttavia, la generazione del tumore della vescica è eterogenea; Pertanto, una valutazione accurata del carico del tumore è necessario prima di randomizzazione al trattamento sperimentale. Descritto qui è un modello murino BBN e protocollo per valutare vescica cancro tumore onere in vivo utilizzando una sequenza veloce e affidabile a risonanza magnetica (MR) (true FISP). Questo metodo è semplice e affidabile perché, a differenza di ultrasuono, signor è indipendente dall'operatore e consente l'elaborazione semplice post-acquisizione immagini e recensione. Usando immagini assiali della vescica, l'analisi delle regioni di interesse lungo la parete della vescica e del tumore permette il calcolo della superficie di parete e del tumore della vescica. Questa misurazione correla con ex vivo peso della vescica (rs= 0,37, p = 0,009) e Stadio del tumore (p = 0,0003). In conclusione, BBN genera tumori eterogenei che sono ideali per la valutazione delle immunoterapie e MRI può rapidamente e valutare in modo affidabile il carico del tumore prima della randomizzazione a bracci di trattamento sperimentale.

Mediante il protocollo descritto (Figura 1), i tumori della vescica sono state indotte in di topo maschio C57/B6. MRI è stato effettuato a 16 settimane, e topi sono stati eutanasizzati a 20 settimane. Ex vivo pesi della vescica (BW) per ogni mouse sono stati registrati. Vetrini sono stati colorati con ematossilina ed eosina, e tutte le diapositive di istologia sono state esaminate per la fase del tumore.
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Magnetic Resonance Imaging Assessment of Carcinogen-induced Murine Bladder Tumors

Tumori della vescica murino sono indotti con l'agente cancerogeno nitrosamina di N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) (BBN). Generazione del tumore della vescica è eterogenea; Pertanto, una valutazione accurata del carico del tumore è necessario prima di randomizzazione al trattamento sperimentale. Qui presentiamo un protocollo di MRI veloce e affidabile per valutare la fase e dimensioni del tumore.

La formazione immagine a risonanza magnetica valutazione dei tumori della vescica murino indotto da agente

Murine bladder tumor models are critical for the evaluation of new therapeutic options. Bladder tumors induced with the N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) ...

Questa metodologia può essere utilizzata per generare riproducibilmente tumori della vescica usando l'agente cancerogeno BBN e per immaginare le dimensioni e l'estensione del peso del tumore della vescica attraverso la risonanza prima. Questa tecnica utilizza un approccio di imaging rapido indipendente dall'operatore con brevi tempi di acquisizione ad alta qualità diagnostica per condurre test ad alta produttività dei topi nelle fasi intermedie dello sviluppo tumorale. Per indurre la formazione di tumori del cancro alla vescica, aggiungere lo 0,05% di BBN a un contenitore opaco di acqua potabile e fornire l'acqua ai sei topi neri C57 di 6 settimane ad libitum.Quindi monitorare gli animali due volte a settimana per il segno di angoscia associato ai tumori della vescica in conformità con le linee guida locali della IACUC. Da 16 a 24 settimane dopo l'esposizione, caricare una siringa millilitro dotata di un ago calibro da 25 a 27 con da 100 a 200 microlitri di soluzione salina sterile e iniettare la soluzione salina sottocutaneamente in un animale trattato con BBN. Dopo 10 minuti, trasferire il mouse nel supporto di imaging di un dispositivo di imaging a risonanza magnetica e inserire una sonda di temperatura rettale collegata al computer di registrazione fisiologico per monitorare la temperatura corporea dell'animale.Quindi, posizionare una bobina del ricevitore di quadratura a 4 canali sopra l'addome inferiore del mouse e avviare regolazioni automatiche nel software di imaging integrato per acquisire un set triassiale di immagini di tutto il corpo del mouse. Da questo insieme di riferimenti di immagini, identificare la regione di interesse e acquisire tre serie di immagini affettate ortogonali lungo i piani assiale, coronale e sagittale. Utilizzando la vera immagine veloce con sequenza di imaging di progressione in stato stazionato, impostare tr su 900 millisecondi, TE su due millisecondi e fa su 70, 14 medie.Quindi selezionare i parametri geometrici appropriati all'interno del software della piattaforma di imaging per ottenere una serie di fette su tutta la vescica di spessore di 0,5 millilitri e una risoluzione in piano di 0,148 millimetri. Una volta ottenute tutte le immagini, esportare il set di fette che coprono l'intera vescica in un appropriato programma software di analisi delle immagini mediche e scorrere le immagini generate per individuare una fetta nel punto centrale della vescica che consente la visualizzazione della parete della vescica e del lume per selezionare la vista assiale rappresentativa al centro della vescica per l'analisi quantitativa. Quindi traccia i confini attorno al bordo esterno e al lume interno della vescica per delineare attentamente la regione di interesse all'interno della vista assiale rappresentativa selezionata e sottrarre il lume interno dal bordo esterno per calcolare l'area di superficie della parete della vescica.20 settimane dopo l'esposizione al BBN, pulire l'area di incisione con il 70% di etanolo e utilizzare le forcep per sollevare la pelle della parete addominale. Fare un'incisione della linea mediana dalla sinfisi pubica al processo xifoide e afferrare il peritoneo per consentire una forte incisione della cavità peritoneale. Identificare la vescica nell'addome inferiore della linea mediana, usando le forcep per afferrare la cupola della vescica.Sezionare la vescica lontano dalle strutture circostanti, comprese le vescicole seminali, il retto e il grasso. Tagliare il legamento ombelicale mediano che collega la cupola della vescica all'ombelicale e alla parete addominale. Tagliare gli ureteri vicino alla vescica e sollevare il cefalato vescica, tagliare l'uretra per rimuovere la vescica.Quindi sciacquare la vescica asportata con PBS e pesare immediatamente il tessuto su un bilanciere. Qui, vengono mostrate immagini rappresentative di risonanza magnetica a progressione dello stato stazionario delle ricostruzioni 3D della parete della vescica e immagini patologiche di un topo con un grande tumore e di un topo di controllo senza tumore. Lo spessore della parete vescicale derivato dalla risonanza magnetica è correlato settimanalmente con le misurazioni del peso della vescica ottenute ex vivo.L'esame dello spessore della parete vescicale derivato dalla risonanza prima e dei dati del peso della vescica ottenuti ex vivo dimostra anche un'associazione con lo stadio tumorale e un'associazione quando si stratifica la patologia da cancro alla vescica invasivo non muscolare e cancro della vescica invasivo muscolare. Tieni presente che è meglio acquisire le immagini nei topi quando hanno una vescica piena. Dopo l'imaging MR dei tumori della vescica, i topi possono essere divisi in coorti con caratteristiche tumorali simili, a caso.Questa tecnica consente ai ricercatori di esplorare nuove immunoterapie e altri trattamenti per migliorare i risultati per i nostri pazienti. È importante ricordare che il BBN è cancerogeno e che la precauzione appropriata deve sempre essere presa quando si maneggia questo composto.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Hyperpolarized 13C Metabolic Magnetic Resonance Spectroscopy and Imaging

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hyperpolarized<sup&gt; 13</sup&gt; C metabolica spettroscopia di risonanza magnetica e Imaging

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Ricerca

Ricerca sul cancro

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