Wir danken Dr. Carla Calçada (Postdoktorandin, Princess Margaret Cancer Center) und Dr. Timothy Samuel (Ph.D. Student, Princess Margaret Cancer Centre) für ihre Hilfe bei der Kultivierung von Tumorzellen und der Entwicklung des Impfprotokolls. Dr. Kathleen Ma, Dr. Anna Pietraszek und Dr. Alyssa Goldstein (Animal Research Centre, Princess Margaret Cancer Centre) halfen bei der Entwicklung des Operationsprotokolls. Jacob Broske (Medizintechniker, Princess Margaret Cancer Centre) und Wayne Keller (Hardware Client Executive, Javelin Technologies – ein Unternehmen der TriMech Group) druckten die Fensterkammern in 3D. James Jonkman (Advanced Optical Microscopy Facility, University Health Network) lieferte wertvolle Hinweise für die Bildaufnahme in der Hellfeld- und Fluoreszenzmikroskopie.

Alle tierischen Verfahren wurden in Übereinstimmung mit dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren durchgeführt, der vom Canadian Council on Animal Care herausgegeben wurde. Die Experimente wurden nach einem Protokoll durchgeführt, das vom University Health Network Institutional Animal Care and Use Committee in Toronto, Kanada, genehmigt wurde.
1. Landmarkierung der Tumorinokulation
HINWEIS: "Landmarkierung" bezieht sich auf de...

Geführte Tumorinokulation und multimodale Bildgebung bei Mäusen

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	<li>Fukumura, D., Duda, D. G., Munn, L. L., Jain, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+microvasculature+and+microenvironment:+Novel+insights+through+intravital+imaging+in+pre-clinical+models.">Tumor microvasculature and microenvironment: Novel insights through intravital imaging in pre-clinical models.</a> Microcirculation. 17 (3), 206-225 (2010).</li><li>Demidov, V., 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=Preclinical+longitudinal+imaging+of+tumor+microvascular+radiobiological+response+with+functional+optical+coherence+tomography.">Preclinical longitudinal imaging of tumor microvascular radiobiological response with functional optical coherence tomography.</a> Sci Rep. 8 (1), 38 (2018).</li><li>Alieva, M., Ritsma, L., Giedt, R. J., Weissleder, R., van Rheenen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+windows+for+long-term+intravital+imaging.">Imaging windows for long-term intravital imaging.</a> IntraVital. 3 (2), e29917 (2014).</li><li>Dreher, M. 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=Tumor+vascular+permeability,+accumulation,+and+penetration+of+macromolecular+drug+carriers.">Tumor vascular permeability, accumulation, and penetration of macromolecular drug carriers.</a> J Natl Cancer Inst. 98 (5), 335-344 (2006).</li><li>Momiyama, 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=Subcellular+real-time+imaging+of+the+efficacy+of+temozolomide+on+cancer+cells+in+the+brain+of+live+mice.">Subcellular real-time imaging of the efficacy of temozolomide on cancer cells in the brain of live mice.</a> Anticancer Res. 33 (1), 103-106 (2013).</li><li>Dadgar, S., Rajaram, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+imaging+approaches+to+investigating+radiation+resistance.">Optical imaging approaches to investigating radiation resistance.</a> Front Oncol. 9, 1152 (2019).</li><li>Fukumura, D., Jain, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+microvasculature+and+microenvironment:+Targets+for+anti-angiogenesis+and+normalization.">Tumor microvasculature and microenvironment: Targets for anti-angiogenesis and normalization.</a> Microvasc Res. 74 (2-3), 72-84 (2007).</li><li>Dirkx, A. E. 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=Anti-angiogenesis+therapy+can+overcome+endothelial+cell+anergy+and+promote+leukocyte-endothelium+interactions+and+infiltration+in+tumors.">Anti-angiogenesis therapy can overcome endothelial cell anergy and promote leukocyte-endothelium interactions and infiltration in tumors.</a> FASEB J. 20 (6), 621-630 (2006).</li><li>Allam, N., 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=Longitudinal+in-vivo+quantification+of+tumour+microvascular+heterogeneity+by+optical+coherence+angiography+in+pre-clinical+radiation+therapy.">Longitudinal in-vivo quantification of tumour microvascular heterogeneity by optical coherence angiography in pre-clinical radiation therapy.</a> Sci Rep. 12, 6140 (2022).</li><li>Stadlbauer, A., 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=Tissue+hypoxia+and+alterations+in+microvascular+architecture+predict+glioblastoma+recurrence+in+humans.">Tissue hypoxia and alterations in microvascular architecture predict glioblastoma recurrence in humans.</a> Clin Cancer Res. 27 (6), 1641-1649 (2021).</li><li>Danquah, M. 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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=The+safety+of+intravenous+fluorescein+for+confocal+laser+endomicroscopy+in+the+gastrointestinal+tract.">The safety of intravenous fluorescein for confocal laser endomicroscopy in the gastrointestinal tract.</a> Aliment Pharmacol Ther. 31 (5), 548-552 (2010).</li><li>Standish, B. A., 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=In+vivo+endoscopic+multi-beam+optical+coherence+tomography.">In vivo endoscopic multi-beam optical coherence tomography.</a> Phys Med Biol. 55 (3), 615-622 (2010).</li><li>Wang, J. 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=Dynamic+CT+evaluation+of+tumor+vascularity+in+renal+cell+carcinoma.">Dynamic CT evaluation of tumor vascularity in renal cell carcinoma.</a> AJR Am J Roentgenol. 186 (5), 1423-1430 (2006).</li><li>Tropres, I., 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=Imaging+the+microvessel+caliber+and+density:+Principles+and+applications+of+microvascular+MRI.">Imaging the microvessel caliber and density: Principles and applications of microvascular MRI.</a> Magn Reson Med. 73 (1), 325-341 (2014).</li><li>McDonald, D. M., Choyke, P. 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J., 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=Bridging+the+macro+to+micro+resolution+gap+with+angiographic+optical+coherence+tomography+and+dynamic+contrast+enhanced+MRI.">Bridging the macro to micro resolution gap with angiographic optical coherence tomography and dynamic contrast enhanced MRI.</a> Sci Rep. 12 (1), 3159 (2022).</li><li>Mao, Y., Flueraru, C., Chang, S., Popescu, D. P., Sowa, M. 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S., 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=Estimating+kinetic+parameters+from+dynamic+contrast-enhanced+T1-weighted+MRI+of+a+diffusible+tracer:+standardized+quantities+and+symbols.">Estimating kinetic parameters from dynamic contrast-enhanced T1-weighted MRI of a diffusible tracer: standardized quantities and symbols.</a> J Magn Res Imaging. 10 (3), 223-232 (1999).</li><li>Khalifa, 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=Models+and+methods+for+analyzing+DCE-MRI:+a+review.">Models and methods for analyzing DCE-MRI: a review.</a> Med Phys. 41 (12), 124301 (2014).</li><li>Reitan, N. K., Thuen, M., Goa, P. E., de Lange Davies, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+tumor+microvascular+structure+and+permeability:+comparison+between+magnetic+resonance+imaging+and+intravital+confocal+imaging.">Characterization of tumor microvascular structure and permeability: comparison between magnetic resonance imaging and intravital confocal imaging.</a> J Biomed Opt. 15 (3), 036004 (2010).</li><li>Dhani, N. 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=Analysis+of+the+intra-+and+intertumoral+heterogeneity+of+hypoxia+in+pancreatic+cancer+patients+receiving+the+nitroimidazole+tracer+pimonidazole.">Analysis of the intra- and intertumoral heterogeneity of hypoxia in pancreatic cancer patients receiving the nitroimidazole tracer pimonidazole.</a> Br J Cancer. 113 (6), 864-871 (2015).</li><li>Gaustad, J. V., Brurberg, K. G., Simonsen, T. G., Mollatt, C. S., Rofstad, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+vascularity+assessed+by+magnetic+resonance+imaging+and+intravital+microscopy+imaging.">Tumor vascularity assessed by magnetic resonance imaging and intravital microscopy imaging.</a> Neoplasia. 10 (4), 354-362 (2008).</li><li>Rouffiac, V., 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=Multimodal+imaging+for+tumour+characterization+from+micro+to+macroscopic+level+using+a+newly+developed+dorsal+chamber+designed+for+long-term+follow-up.">Multimodal imaging for tumour characterization from micro to macroscopic level using a newly developed dorsal chamber designed for long-term follow-up.</a> J Biophotonics. 13 (1), 201900217 (2020).</li><li>Leung, H. M., Schafer, R., Pagel, M. M., Robey, I. F., Gmitro, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodality+pH+imaging+in+a+mouse+dorsal+skin+fold+window+chamber+model.">Multimodality pH imaging in a mouse dorsal skin fold window chamber model.</a> Proc SPIE Int Soc Opt Eng. 8574, 85740L (2013).</li><li>Erten, A., 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=Magnetic+resonance+and+fluorescence+imaging+of+doxorubicin-loaded+nanoparticles+using+a+novel+in+vivo+model.">Magnetic resonance and fluorescence imaging of doxorubicin-loaded nanoparticles using a novel in vivo model.</a> Nanomed. 6 (6), 797-807 (2010).</li><li>Maeda, A., DaCosta, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+the+dorsal+skinfold+window+chamber+model+and+multi-parametric+characterization+of+tumor-associated+vasculature.">Optimization of the dorsal skinfold window chamber model and multi-parametric characterization of tumor-associated vasculature.</a> Intravital. 3 (1), e27935 (2014).</li><li>Allam, N., Taylor, E., Vitkin, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+3D-printed+tools+towards+robust+longitudinal+multi-modal+pre-clinical+imaging.">Low-cost 3D-printed tools towards robust longitudinal multi-modal pre-clinical imaging.</a> bioRxiv. , (2023).</li><li>Alexander, S., Weigelin, B., Winkler, F., Friedl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preclinical+intravital+microscopy+of+the+tumour-stroma+interface:+invasion,+metastasis,+and+therapy+response.">Preclinical intravital microscopy of the tumour-stroma interface: invasion, metastasis, and therapy response.</a> Curr Opin Cell Biol. 25 (5), 659-671 (2013).</li><li>Steven, A. J., Zhuo, J., Melhem, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+kurtosis+imaging:+an+emerging+technique+for+evaluating+the+microstructural+environment+of+the+brain.Am.">Diffusion kurtosis imaging: an emerging technique for evaluating the microstructural environment of the brain.Am.</a> J Roentgenol. 202 (1), W26-W33 (2014).</li><li>Mayer, P., 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=Diffusion+kurtosis+imaging-a+superior+approach+to+assess+tumor-stroma+ratio+in+pancreatic+ductal+adenocarcinoma.">Diffusion kurtosis imaging-a superior approach to assess tumor-stroma ratio in pancreatic ductal adenocarcinoma.</a> Cancers (Basel). 12 (6), 1656 (2020).</li></ol>

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte offenzulegen.

In dieser Arbeit haben wir einen Workflow entwickelt, um sowohl intravitale Mikroskopie als auch klinisch anwendbare Bildgebung (CT, MRT und PET) am selben Tier durchzuführen. Dies geschah mit dem Ziel, präklinische Mikroskopie-Befunde durch direkte Korrelation der Intravitalmikroskopie mit klinischen Bildgebungsmodalitäten wie der MRT in die Klinik zu übertragen. Obwohl herkömmliche DSFC-Konstruktionen aus Metall 2,3 bestehen, haben wir die DSFC durch die V...

Die Mikrogefäße des Tumors sind ein wichtiger Bestandteil der Tumormikroumgebung, der ein Ziel für die Therapie und eine Determinante für das Ansprechen auf die Behandlung sein kann. Im präklinischen Umfeld wird das Mikrogefäßsystem typischerweise mittels Intravitalmikroskopie in orthotopen oder heterotopen Fensterkammer-Tiermodellen untersucht 1,2. Dies hat mehrere Vorteile gegenüber histologischen Untersuchungen, da die Bildgebung in lebendem Gewebe erfolgt und der Tumor über mehrere Wochen oder sogar Monate longitudinal überwacht werden kann 2,3. Diese Studien können die hochauflösenden Bildgebungsmöglichkeiten der Intravitalmikroskopie nutzen, um die Verabreichung von Therapeutika an den Tumor 4,5, die Ursachen der Behandlungsresistenz6 und das Ansprechen der Mikrogefäße auf Therapien wie die antiangiogene Behandlung 7,8 und die Strahlentherapie 2,9 zu untersuchen.
Die Intravitalmikroskopie spielt in der präklinischen Krebsforschung eine wichtige Rolle; Doch wie können Merkmale der Mikroumgebung von Tumoren in der Klinik gemessen werden? Mikrovaskuläre Informationen wären in der Klinik nützlich für die Messung der Blutversorgung und der Tumorzellhypoxie, die für die Bestimmung der Behandlungsresistenz in der Strahlentherapiewichtig ist 10, sowie für die Fähigkeit des Mikrogefäßsystems, Chemotherapeutika an die umgebenden Tumorzellen abzugeben11. Beispielsweise können in der Strahlentherapie räumliche Informationen über die Struktur und Funktion des Tumormikrogefäßsystems dazu beitragen, den Behandlungsplan eines Patienten zu personalisieren, indem der Fraktionierungsplan angepasst oder die Dosis bevorzugt in avaskulären und wahrscheinlich hypoxischen Regionen erhöhtwird 12.
Die Intravitalmikroskopie kann diese wichtigen mikrovaskulären Merkmale messen, da sie eine sehr hohe Auflösung (μ-m-Skala) aufweist. Die Eindringtiefe in das Gewebe ist jedoch auf einige hundert Mikrometer oder wenige Millimeter begrenzt, was die klinische Umsetzung allenfalls erschwert. In der Tat gibt es einige neuartige Anwendungen der Intravitalmikroskopie in der Klinik13; Diese beschränken sich jedoch nach wie vor auf die Untersuchung von oberflächennahem Gewebe wie der Haut14 oder der Schleimhaut/Endothelschleimhaut verschiedener Körperhöhlen mittels flexibler Katheter/Endoskope15,16.
Häufiger wird die Mikrogefäße mit bildgebenden Verfahren wie CT17 oder MRT18 untersucht. Diese klinischen Bildgebungsmodalitäten können bis in jede Tiefe im Körper abgebildet werden, haben jedoch eine viel geringere räumliche Auflösung (mm-Skala). Daher besteht die Notwendigkeit, diese Auflösungslücke zwischen der präklinischen Intravitalmikroskopie und den klinischen Bildgebungsmodalitäten zu schließen, um hochauflösende und detaillierte mikrovaskuläre Informationen in die Klinik zu bringen19. Es wurden mehrere funktionelle Bildgebungsverfahren entwickelt, um die mikrovaskulären Bildgebungsmöglichkeiten klinischer Bildgebungsmodalitäten wie der dynamischen kontrastverstärkten (DCE) MRT und CT20 und der Intravoxel-MRT mit inkohärenter Bewegung (IVIM)21 zu verbessern. Hierbei handelt es sich jedoch um modellbasierte Methoden, die indirekte Messungen der Mikrogefäße liefern und daher mit geeigneten "Ground-Truth"-Messungen der Mikrogefäße validiert werdenmüssen 19,22.
Wir haben ein dorsales Hautfaltenfensterkammer-Tumormausmodell (DSFC) entwickelt, um diese Lücke zwischen der präklinischen Intravitalmikroskopie und klinisch anwendbaren Bildgebungsmodalitäten wie CT und MRT zu schließen. Die DSFC bietet einen direkten Zugang zum Tumor für hochauflösende, intravitale Mikroskopie-Bildgebung durch ein Glasfenster, aber auch für klinisch anwendbare Bildgebung wie die MRT, da sie aus MRT-kompatiblen Materialien (Kunststoff und Glas) besteht. Darüber hinaus führt ein mitgelieferter MATLAB-Code eine multimodale 3D-Co-Registrierung für direkte räumliche Korrelationen zwischen der präklinischen Intravitalmikroskopie und klinisch anwendbaren Bildgebungsmodalitäten durch. Hier beschreiben wir das Design und die Chirurgie zur Installation des DSFC sowie das Verfahren zur Co-Registrierung der Intravitalmikroskopie und klinisch anwendbarer Bildgebungsmodalitäten.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cell Culture Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BxPC-3 Human Pancreatic Cancer Cells</td>
			<td>ATCC (American Type Culture Collection)</td>
			<td>CRL-1687</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning Matrigel Basement Membrane Matrix, LDEV-free, 10 mL</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354234</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning Stripettor Ultra Pipet Controller</td>
			<td>Corning</td>
			<td>07-202-350</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco Phospphate buffered saline without Calcium, Magnesium, or phenol red, 500 mL</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14190144</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum (Canada), 500 mL</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F1051-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin 100x (liquid,stabilized, sterile-filtered, cell culture tested)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P4333-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI Medium 1640 (1x), liquid; with L-Glutamine, 500 mL</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11875093</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TrypLE Express Enzyme, 500 mL</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12605028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Window Chamber Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12 mm Glass Coverslip</td>
			<td>Harvard Apparatus&#160;&#160;</td>
			<td>CS-12R No. 1.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connex 500 3D Printer</td>
			<td>Stratasys</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biocompatible clear MED610 resin</td>
			<td>Stratasys</td>
			<td>&#160;RGD810</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Loctite AA 3105 UV curable glue</td>
			<td>Loctite</td>
			<td>LCT1214249</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Window chamber back frame</td>
			<td>Trimech Inc</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Window chamber fiducial marker</td>
			<td>Trimech Inc</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Window Chamber front frame</td>
			<td>Trimech Inc</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Window chamber support clip</td>
			<td>Trimech Inc</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>inoculation and Surgery Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD SafetyGlide Insulin Syringes with Permanently Attached Needles, 0.5 mL, 29 G x 1/2&#34;</td>
			<td>BD</td>
			<td>CABD305932</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine Solution</td>
			<td>Betadine</td>
			<td>AP-B002C2R98U</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cidex OPA 14 Day Solution 3.8 L</td>
			<td>ASP</td>
			<td>JOH20394</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable Surgical Underpads 23 inch x 24 inch</td>
			<td>Kendall</td>
			<td>7134</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye lubricant&#160;&#160;</td>
			<td>Optixcare</td>
			<td>50-218-8442</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hair removal cream</td>
			<td>Nair</td>
			<td>&#8206;061700222611</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Halstead Hemostatic Forceps</td>
			<td>Almedic</td>
			<td>7742-A12-150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating pad</td>
			<td>Sunbeam&#160;</td>
			<td>B086MCN59R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iris Scissors</td>
			<td>Almedic</td>
			<td>7601-A8-690</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>792632</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metacam</td>
			<td>&#160;Boehringer Ingelheim Animal Health USA Inc</td>
			<td>NDC 0010-6015-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NOD.Cg-Rag1tm1Mom&#160;Il2rgtm1Wjl/SzJ mouse</td>
			<td>the Jackson laboratory</td>
			<td>7799</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peanut Clipper &#38; Trimmer</td>
			<td>Wahl</td>
			<td>8655-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;SOFSILK Nonabsorbable Surgical Suture #5-0 with 3/8&#34; Taper point needle (17 mm) (Wax Coated,Braided Black Silk, Sterile)&#160;</td>
			<td>&#160;Syneture&#160;</td>
			<td>&#160;VS880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Splinter Forceps</td>
			<td>Almedic</td>
			<td>7725-A10-634</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MR Imaging</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D printed window chamber immobilization device.</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>custom 3D printed, refer to figure 3 for details.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Convection heating device</td>
			<td>3M Bair Hugger</td>
			<td>70200791401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drug injection system</td>
			<td>Harvard Apparatus&#160;&#160;</td>
			<td>PY2 70-2131</td>
			<td>PHD 22/2200 MRI compatible Syringe Pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gadovist 1.0</td>
			<td>Bayer</td>
			<td>2241089</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Respiratory monitoring system</td>
			<td>SAII</td>
			<td>Model 1030</td>
			<td>MR-compatible monitoring and gating system for small animals.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tail vein catheter (27 G 0.5&#34; )</td>
			<td>Terumo Medical Corp</td>
			<td>15253</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Imaging</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D printed imaging stage</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom 3D printed, refer to supplementary figure 3 for details.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12 V 7 W Flexible Polyimide Heater Plate Thin Adhesive PI Heating Film 25 mm x 50 mm</td>
			<td>BANRIA&#160;</td>
			<td>B09X16XCVS</td>
			<td>Heating element used for mouse body temeprature regulation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DC power supply</td>
			<td>BK Precission</td>
			<td>1761</td>
			<td>Used to power the heating element.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica MZ FLIII</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td>15209</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>svOCT imaging system</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>In-house made imaging system. Details can be found in reference 23.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB Software</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>R2020A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a dorsal skinfold window chamber tumor mouse model for combined intravital microscopy and magnetic resonance imaging in translational cancer research

Präklinische intravitale Bildgebung wie Mikroskopie und optische Kohärenztomographie haben sich in der Krebsforschung als wertvolle Werkzeuge erwiesen, um die Mikroumgebung des Tumors und sein Ansprechen auf die Therapie sichtbar zu machen. Diese bildgebenden Verfahren haben eine Auflösung im Mikrometerbereich, werden aber in der Klinik aufgrund ihrer geringen Eindringtiefe in das Gewebe nur begrenzt eingesetzt. Klinisch anwendbarere Bildgebungsmodalitäten wie CT, MRT und PET haben eine viel größere Eindringtiefe, aber eine vergleichsweise geringere räumliche Auflösung (mm-Skala). 
Um präklinische Befunde aus der intravitalen Bildgebung in die Klinik zu übertragen, müssen neue Methoden entwickelt werden, um diese Lücke zwischen Mikro- und Makroauflösung zu schließen. Hier beschreiben wir ein Mausmodell mit dorsaler Hautfaltenfensterkammer, das entwickelt wurde, um präklinische intravitale und klinisch anwendbare (CT und MR) Bildgebung im selben Tier zu ermöglichen, und die Bildanalyseplattform, die diese beiden unterschiedlichen Visualisierungsmethoden miteinander verbindet. Wichtig ist, dass der beschriebene Fensterkammeransatz es ermöglicht, die verschiedenen Bildgebungsmodalitäten in 3D unter Verwendung von Passermarken auf der Fensterkammer für eine direkte räumliche Übereinstimmung zu koregistrieren. Dieses Modell kann sowohl für die Validierung bestehender klinischer Bildgebungsverfahren als auch für die Entwicklung neuer Verfahren durch direkte Korrelation mit "Ground Truth"-Hochauflösungsbefunden im Intravital verwendet werden. 
Schließlich kann das Ansprechen des Tumors auf verschiedene Behandlungen - Chemotherapie, Strahlentherapie, photodynamische Therapie - mit dieser Methodik unter Verwendung präklinischer und klinisch anwendbarer Bildgebungsmodalitäten longitudinal überwacht werden. Das hier beschriebene Modell des dorsalen Hautfaltenfensterkammertumors und die Bildgebungsplattformen können daher in einer Vielzahl von Krebsforschungsstudien verwendet werden, beispielsweise bei der Übertragung präklinischer intravitaler Mikroskopie-Befunde in klinisch anwendbarere Bildgebungsmodalitäten wie CT oder MRT.

Tumor microvasculature is an important component of the tumor microenvironment that can be a target for therapy and a determinant of treatment response. In the preclinical setting, the microvasculature is typically studied using intravital microscopy in orthotopic or heterotopic window chamber animal models1,2. This has several advantages over histological studies since the imaging is done in live tissues and the tumor can be monitored longitudinally over several weeks or even months2,3. These studies can leverage the high-resolution imaging capabilities of intravital microscopy to study the delivery of therapeutics to the tumor4,5, the causes of treatment resistance6, and the response of the micro vessels to therapies such as antiangiogenic treatment7,8 and radiotherapy2,9.
Intravital microscopy clearly plays an important role in preclinical cancer research; however, how can tumor microenvironmental features be measured in the clinic? Microvascular information would be useful in the clinic for measuring blood supply and tumor cell hypoxia, which is important for determining treatment resistance in radiotherapy10, as well as the ability of the microvasculature to deliver chemotherapeutic agents to the surrounding tumor cells11. For example, in radiotherapy, spatial information on the structure and function of the tumor microvasculature may help personalize a patient&#39;s treatment plan by adjusting the fractionation schedule or by preferentially boosting the dose to avascular and likely hypoxic regions12.
Intravital microscopy can measure these important microvascular features since it has a very high resolution (&#956;m scale); however, its depth penetration into tissue is limited to several hundred microns or a few millimeters, at most making clinical implementation challenging. Indeed, there are some novel applications of intravital microscopy in the clinic13; however, these are still limited to examinations of near-surface level tissue such as the skin14 or mucosal/endothelial linings of various body cavities via flexible catheters/endoscopes15,16.
More commonly, the microvasculature is studied using imaging modalities such as CT17 or MRI18. These clinical imaging modalities can image to any depth within the body, but they have a much lower spatial resolution (mm scale). Thus, there is a need to bridge this resolution gap between preclinical intravital microscopy and clinical imaging modalities to bring high-resolution and detailed microvascular information into the clinic19. Several functional imaging methods have been developed to improve the microvascular imaging capabilities of clinical imaging modalities such as dynamic contrast-enhanced (DCE) MRI and CT20, and Intravoxel incoherent motion (IVIM) MRI21. However, these are model-based methods that provide indirect measurements of the microvasculature and thus, must be validated with appropriate &#34;ground truth&#34; measurements of the microvasculature19,22.
We have developed a dorsal skinfold window chamber (DSFC) tumor mouse model to bridge this gap between preclinical intravital microscopy and clinically applicable imaging modalities such as CT and MRI. The DSFC provides direct access to the tumor for high-resolution, intravital microscopy imaging through a glass window but also clinically applicable imaging such as MRI as it is made of MR-compatible materials (plastic and glass). Furthermore, an included MATLAB code performs multimodality 3D co-registration for direct spatial correlations between preclinical intravital microscopy and clinically applicable imaging modalities. Here we will describe the design and surgery to install the DSFC as well as the procedure to co-register intravital microscopy and clinically applicable imaging modalities.

Autor im Rampenlicht: Integration von hochauflösender Intravitalbildgebung und MRT zur Verbesserung der Planung der stereotaktischen Körperstrahlentherapie

Ein Mausmodell eines dorsalen Hautfaltenfensterkammertumors für die kombinierte Intravitalmikroskopie und Magnetresonanztomographie in der translationalen Krebsforschung

Preclinical intravital imaging has very high resolution, but limited depth penetration in the tissue, which makes it very good for preclinical imaging studies. On the other hand, MRI is much more clinically applicable and has a higher depth penetration, but very low spatial resolution. The goal of this study is to correlate these two modalities with each other in order to better translate our findings from preclinical intravital microscopy into the clinic via magnetic resonance imaging.Perfusion-sensitive imaging methods in MRI and biophotonics, including our optical coherence tomography and geography system, are revealing how the microvasculature impacts tumor response to hypofractionated radiotherapy. 3D printing is also aiding through cost-effective custom tool manufacturing, facilitating longitudinal studies. Finally, AI image analysis is facilitating the identification of novel radiotherapy predictive biomarkers.We've made several findings concerning the tumor response to hypofractionated radiotherapy, including more recently, the temporal kinetics of both radiobiologically significant and abstracted AI-derived tissue response metrics. Additionally, we have demonstrated the promise for multimodal imaging being performed more accurately, correlating both MRI, macroscopic and optical coherence tomography, microscopic, angiography-derived metrics. By extending the effective length of longitudinal studies, we may better identify predictive biomarkers for long-term tumor treatment response.Additionally, by improving robustness of co-registration between macroscopic clinically available imaging modalities and microscopic preclinical imaging modalities, we may enhance the translatability of our findings from benchtop to bedside. During a stereotactic body radiation therapy, high doses of radiation are delivering a reduced number of fractions. One potential radiobiological target associated with increased cell death in SVRT is the tumor microvasculature.By combining high-resolution optical angiography and MRI, we want to enable functional MRI microvascular imaging for patient-specific SVRT treatment planning and improved outcomes.

Die optische Kohärenztomographie (svOCT) wurde durchgeführt, um mikrovaskuläre 3D-Bilder mit großem Sichtfeld (FOV) (6 x 6 mm,2 lateral x 1 mm Tiefe) zu erhalten. Um diese Bilder zu erhalten, wurde ein zuvor beschriebenes Sweep-Source-OCT-System verwendet, das auf einem Quadraturinterferometer basiert23. OCT-Bilder wurden aufgenommen, indem zwei seitlich benachbarte 3 x 6 mm 2-FOV-Scans zusammengefügt wurden. Jeder B-Scan bestand aus 400 A-Scans und wurde 24x pro Stelle ...

Read this Scientific Article Protocol about Author Spotlight: Integrating High-Resolution Intravital Imaging and MRI to Enhance Stereotactic Body Radiation Therapy Planning at JoVE.com

Die Translation von Befunden der Intravitalmikroskopie wird durch das geringe Eindringen in das Gewebe erschwert. Hier beschreiben wir ein Mausmodell mit dorsaler Fensterkammer, das die Co-Registrierung der Intravitalmikroskopie und klinisch anwendbarer Bildgebungsmodalitäten (z. B. CT, MRT) für eine direkte räumliche Korrelation ermöglicht und so die klinische Translation von Befunden der Intravitalmikroskopie möglicherweise rationalisiert.

Preclinical intravital imaging such as microscopy and optical coherence tomography have proven to be valuable tools in cancer research for visualizing the ...

Die präklinische intravitale Bildgebung hat eine sehr hohe Auflösung, aber eine begrenzte Tiefenpenetration in das Gewebe, was sie sehr gut für präklinische Bildgebungsstudien macht. Auf der anderen Seite ist die MRT viel klinischer anwendbar und hat eine höhere Tiefenpenetration, aber eine sehr geringe räumliche Auflösung. Ziel dieser Studie ist es, diese beiden Modalitäten miteinander zu korrelieren, um unsere Erkenntnisse aus der präklinischen Intravitalmikroskopie mittels Magnetresonanztomographie besser in die Klinik zu übertragen.Perfusionssensitive bildgebende Verfahren in MRT und Biophotonik, einschließlich unseres optischen Kohärenztomographie- und Geographiesystems, zeigen, wie sich die Mikrogefäße auf das Ansprechen des Tumors auf hypofraktionierte Strahlentherapie auswirken. Der 3D-Druck hilft auch durch die kostengünstige Herstellung von kundenspezifischen Werkzeugen, die Längsschnittstudien erleichtern. Schließlich erleichtert die KI-Bildanalyse die Identifizierung neuartiger prädiktiver Biomarker für die Strahlentherapie.Wir haben mehrere Erkenntnisse über das Ansprechen von Tumoren auf hypofraktionierte Strahlentherapie gewonnen, darunter in jüngerer Zeit die zeitliche Kinetik sowohl radiobiologisch signifikanter als auch abstrahierter KI-abgeleiteter Gewebereaktionsmetriken. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass multimodale Bildgebung eine genauere Durchführung ermöglicht, indem wir sowohl MRT, makroskopische und optische Kohärenztomographie, mikroskopische als auch angiographische und von der Angiographie abgeleitete Metriken korrelieren. Durch die Verlängerung der effektiven Dauer von Längsschnittstudien können wir prädiktive Biomarker für das langfristige Ansprechen auf die Tumorbehandlung besser identifizieren.Darüber hinaus können wir durch die Verbesserung der Robustheit der Koregistrierung zwischen makroskopischen klinisch verfügbaren Bildgebungsmodalitäten und mikroskopischen präklinischen Bildgebungsmodalitäten die Übertragbarkeit unserer Ergebnisse vom Labortisch auf das Krankenbett verbessern. Bei einer stereotaktischen Körperstrahlentherapie führen hohe Strahlendosen zu einer reduzierten Anzahl von Fraktionen. Ein potenzielles radiobiologisches Ziel, das mit einem erhöhten Zelltod bei SVRT verbunden ist, ist das Mikrogefäßsystem des Tumors.Durch die Kombination von hochauflösender optischer Angiographie und MRT wollen wir eine funktionelle mikrovaskuläre MRT-Bildgebung für eine patientenspezifische SVRT-Behandlungsplanung und verbesserte Ergebnisse ermöglichen.

a-dorsal-skinfold-window-chamber-tumor-mouse-model-for-combined

Research

JoVE Journal

Cancer Research

A Dorsal Skinfold Window Chamber Tumor Mouse Model for Combined Intravital Microscopy and Magnetic Resonance Imaging in Translational Cancer Research

541 Views.  University of Toronto. Preclinical intravital imaging has very high resolution, but limited depth penetration in the tissue, which makes it very good for preclinical imaging studies. On the other hand, MRI is much more clinically applicable and has a higher depth penetration, but very low spatial resolution. The goal of this study is to correlate these two modalities with each other in order to better translate our findings from preclinical intravital microscopy into the clinic via magnetic resonance imaging.