PLoS ONE: High Resolution Ultrasound og Photoacoustic Imaging af ortotopisk lungekræft i mus: Nye perspektiver for Onco-Pharmacology

Abstrakt

Målsætninger

Vi har udviklet en relevant præklinisk model forbundet med en specifik imaging protokol dedikeret til kræftpsykologisk farmakologiske undersøgelser i mus.

Materialer og metoder

Vi optimeret både dyremodel og en ultralydsscanning procedure at følge op på langs i lungerne tumorvækst i mus. Desuden foreslog vi at måle ved Photoacoustic imaging den intratumoral hypoxi, som er en afgørende parameter ansvarlig for resistens over for terapier. Endelig har vi sammenlignet ultralyd data til røntgen mikro computertomografi og volumetriske målinger til at validere relevansen af ​​denne tilgang på NCI-H460 human ortotopisk lunge tumor.

Resultater

Denne undersøgelse viser evne til ultralydsskanning at opdage og overvåge

in vivo

ortotopisk lunge tumor vækst ved høj opløsning ultralydsscanning. Denne fremgangsmåde gjorde det muligt at karakterisere de vigtigste biologiske parametre såsom iltning, perfusion status og vaskularisering af tumorer.

Konklusion

En sådan eksperimenterende tilgang er aldrig blevet rapporteret tidligere, og det ville give en nonradiative værktøj til vurdering af anticancer terapeutisk virkning i mus. I betragtning af manglen på ultralyd formering gennem lungeparenkymet, denne strategi kræver implantation af tumorer strengt placeret i den overfladiske bageste del af lungen

Henvisning:. Raes F, Sobilo J, Le Mée M, Retif S, Natkunarajah S, Lerondel S, et al. (2016) High Resolution Ultrasound og Photoacoustic Imaging af ortotopisk lungekræft i mus: Nye perspektiver for Onco-Farmakologi. PLoS ONE 11 (4): e0153532. doi: 10,1371 /journal.pone.0153532

Redaktør: Bernhard Ryffel, franske Nationale Center for Videnskabelig Forskning, FRANCE

Modtaget: Februar 2, 2016 Accepteret: 30 marts 2016; Udgivet: 12 April, 2016

Copyright: © 2016 Raes et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed:. Alle relevante data er inden for papir og dens støtte Information filer

finansiering:.. forfatterne har ingen støtte eller finansiering til at rapportere

konkurrerende interesser:. forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

1. Indledning

Fordi lungekræft stadig den hyppigste årsag til kræft-relaterede dødsfald er der et behov for at udvikle mere nøjagtige og prædiktive prækliniske protokoller og relevante kræftmodeller. Ortotopisk lungekræft modeller har den fordel at være mere forudsigelig med hensyn til klinisk relevans, herunder evnen af ​​primære tumorer til at udvikle spontan metastase men også mere prædiktive vedrørende terapeutiske respons. Gennemførelsen og udforskning af sådanne ortotopisk modeller giver os mulighed for at forbedre vores forståelse af biologi kræft til at fortolke prækliniske

in vivo

resultater i mennesker, især for den potentielle terapeutiske respons af anticancer midler. Undersøgelser under hensyntagen mere repræsentative parametre fra kliniske situationer, især hypoxi, er af stor interesse at fremme innovation af nye kræftmidler [1-3].

En vigtig parameter i onkologi er vurderingen tumor volumen før, men også under behandlinger [4]. I et klinisk miljø, er de pulmonale tumormålinger overvejende udføres med røntgen computertomografi (CT) afbildning [5]. For pulmonal prækliniske onkologi, billeddiagnostiske mål er at forbedre nøjagtigheden til bestemmelse mængder, uden bestråling virkninger eller indgreb i anti-tumor respons.

Takket være den teknologiske udvikling for både røntgen kilder og detektorer, CT dedikeret til lille dyr billedbehandling giver en sub-millimeter opløsning gør dette værktøj effektivt til karakterisering af lunge tumorvolumener. Men stråledosis leveret til tumorer stadig, en begrænsning, især når en undersøgelse kræver gentagne eksamener [6].

Bioluminescens imaging (BLI) medført en revolution i præklinisk onkologi forskning, men denne metode giver kvantitative oplysninger om tumor proliferation uden nogen mulig dimensionering. Eftersom BLI er afhængig af stofskifte, er det ikke pålidelige, når tumorer bliver hypoxisk [7].

I klinisk praksis, har lunge ultralyd (US) været stigende i popularitet blandt klinikere og er blevet et vigtigt redskab i kritisk syge forvaltning [8,9]. Men med hensyn til human pulmonal onkologi, er der ingen mulig anvendelse af US bortset invasiv endoskopi af kræft knuder og lymfeknuder [10,11]. Den væsentligste begrænsning af endoskopi og ultralyd er påvisningen af ​​disse knuder hvis nærhed med proben er ikke tæt nok. Denne adgang begrænsning skyldes fraværet af amerikanske udbredes gennem lungeparenkymet grund af luft.

Tværtimod præklinisk høj opløsning amerikanske og Photoacoustic billeddannelse (PAI) er lovende modaliteter til at undersøge lunge tumorprogression og hypoxi henholdsvis men i betragtning af de særlige begrænsninger af amerikanske, er implantation af tumorer i den overfladiske bageste lunge region påkrævet.

den store celle NCI-H460 ortotopisk lungekræft model, som vi har valgt at forbedre, er baseret på en undersøgelse af Gagnadoux

et al

. [12], hvilket fører til vækst af en ensom intrapulmonal knude beliggende nær den bageste diafragma overflade.

Her anbefaler vi raffinering sådan kræftpsykologisk farmakologi protokol i en translationel tilgang, mens overvinde fysiske amerikanske begrænsninger tillader lunge tumor udforskning. I denne langsgående studie vurderede vi ortotopisk lunge tumor volumen i mus ved

in vivo

3D USA og også hypoxisk tumor status ved PAI. Endvidere sammenlignede vi vores data til forskellige billeddiagnostiske metoder med det formål at validere denne nye tilgang.

2. Materialer og metoder

2.1 Etik Statement

Alle forsøg med dyr blev udført i overensstemmelse med de europæiske etiske retningslinjer (EU-direktiver 2010/63 /EU) og blev godkendt af det regionale udvalg for Animal Care og Etik i dyreforsøg (C2EA-03 Comité d’éthique en eksperimenteren animale Campus CNRS d’Orléans).

2.2 Cell Culture

NCI-H460-luc2 human lungecancer-cellelinje blev opnået fra Perkin Elmer (Frankrig). Denne cancercellelinie blev opretholdt i overensstemmelse med leverandørens anvisninger.

2.3 Dyr Salg

patogenfrie 6 til 8 uger gamle kvindelige nøgne Balb /c-mus blev indkøbt fra Charles River Laboratories (Frankrig) . Mus blev akklimatiseret i 7 dage i laboratoriet før eksperimenter og blev opretholdt i steriliserede filter-stoppet bure inde i en kontrolleret ventileret rack (USA) med adgang til mad og vand

ad libitum

. De blev undersøgt dagligt for kliniske tegn, nød, nedsat fysisk aktivitet og vejes 3 gange om ugen.

2.4 Subkutan og Intra-Bronkial Cell xenograft

Menneskelige lungekræft implanteret fra NCI-H460-luc2 celler blev etableret i Balb /c nøgne mus. Vi først udført subkutan implantation for at få referencedata fra måleteknikker på standardbetingelser, således at 10 mus blev bedøvet ved inhalation af 1,5% isofluran med luft (Isoflo

®, AXIENCE SAS, Frankrig) og inokuleres ved forskellige tumorbelastninger (enten 1×10

5 til 2.5×10

6 tumorceller i 100 pi PBS) i den dorsale flanke. For orthotopisk implantation blev 24 mus inokuleret (1.25×10

5 eller 2.5×10

5 tumorceller i 25 pi PBS) under anvendelse af en 1.9F × 50cm stump-ende silicium kateter indsat i bronkie via en laryngoskop (S1A Fig ). Denne fine procedure at få overfladiske celle aflejring i en bageste del af en nedre lap via en hovedbronchus kræver interventionel billeddannelse. Placeringen af ​​radio-uigennemsigtige kateter kontrolleres af plane radiografi (Faxitron MX20, Faxitron røntgen corp, USA) (S1B Fig), så egentlig aflejring af 99mTc-mærkede tumorceller styres af Single Photon Emission Computed Tomography (Nano Spect CT , Mediso, Ungarn), (S1c fig).

2,5 Computed Tomography

Mus blev bedøvet med 1,5% isofluran og placeres på en seng i liggende stilling. For tumormålinger blev computertomografi udført under anvendelse af et lille dyr imager (udforske CT 120, Trifoil Imaging, USA) med en ekstern respiratorisk gating-enhed (Biovet, USA). Nogle mus modtog en intravenøs injektion af det vaskulære kontrastmiddel eXIA160

™ (Binitio Biomedical, Canada). Tumorvolumener blev opnået ved manuelt afgrænser margener af tumorer fra sagittale sektioner af CT-billeder ved hjælp Microview analyse + 2.3 software.

2.6 Bioluminescens Imaging

BLI blev udført én gang om ugen indtil afslutningen af ​​undersøgelsen ( dag 28) under anvendelse af en IVIS-Lumina II (Perkin Elmer, Frankrig) generering af et pseudo-farvet billede, der repræsenterer lysintensiteten og overlejret over en gråskala referencebilledet. Hver mus var IP injiceret med 100 mg /kg luciferin kaliumsalt (Promega, Frankrig). Mus bedøvet med 1,5% isofluran blev anbragt på en termostatstyret varmepude (37 ° C) under billedbehandling. Erhvervelse Binning og varighed blev sat afhængig tumor aktivitet. Signal intensitet blev kvantificeret som den totale flux (fotoner /sekund) inden ROIs trukket manuelt omkring tumor område ved hjælp Living Billede 4.0 software (Perkin Elmer, Frankrig). Summen af ​​signaler fra de udsatte og liggende stillinger blev anset for hver mus.

2.7 Ultralyd og Photoacoustic Imaging

Mus bedøvet med 1,5% isofluran blev placeret på en termostatstyret varmepude i bugleje med poterne tapede over EKG elektroder fastgjort til bordet. Respiratorisk gating blev afledt fra EKG. En farveløs, vandig varmet ultralyd gel (Supragel

®, LCH, Frankrig) uden luftbobler blev påført mellem huden og transduceren. Tumorer blev afbildet med VisualSonics Vevo

®LAZR System (FUJIFILM VisualSonics Inc, Canada). 3D scanninger af amerikanske billede, der optages digitalt. Tumorområdet i koronale fly blev målt ved manuelt afgrænser marginer ved brug Vevo

®LAB 1.7.2 software. Den software, kan beregnes den tilsvarende mængde af hver koronale skive. For hypoksi vurderingerne blev tumorer undersøgt ved PAI med OxyHemo-tilstand, således at gennemsnitsværdier for SO

2 blev bestemt og tilsvarende hypoxiske mængder dokumenteret. Tumor perfusion status og VEGFR2 udtryk blev vurderet derimod forbedret ultralyd (CEUS) imaging efter IV injektion (hale vene) i Vevo MicroMarker

™ og Target-Ready MicroMarker

™ kombineret med enten anti-VEGFR2 eller isotypekontrolantistoffer ( eBioscience, USA). Imaging protokoller blev udført med ødelæggelsen-genopfyldning sekvenser. Data blev behandlet med VevoCQ

™ software. En vigtig parameter, som bør respekteres for nøjagtig 3D amerikanske Købet er positioneringen af ​​transduceren (S2A Fig). USA bjælke skal være rettet mod lunge tumor med den bedst mulige vinkel, så kan detekteres hele tumoren under overtagelsen. Trods tilstedeværelsen af ​​artefakter og skygger på grund ribbenene, ved ændring af vinklen af ​​transduceren er det muligt at vælge den mest effektive positionering for transduceren, der tillader detektering. Den minimale størrelse af tumorer, der kan registreres, er 1 mm i diameter, men jo større tumorstørrelse, jo færre artefakter fra ribbenene indvirkning tumor afsløring. Transducere med central frekvens på 21MHz og 40MHz, blev anvendt til B-type-billedbehandling af store og små tumorer hhv. PAI blev udført med 21MHz transducer.

2.8 Sacrifice og Orgel Removal

Mus under anæstesi blev aflivet ved cervikal dislokation og tumorer blev opsamlet fra hvert dyr til umiddelbar

ex vivo

vurderinger. For at vurdere nøjagtigheden af ​​

in vivo

amerikanske målinger blev tumorer indsamlet i slutningen af ​​studiet (dag 28) og blev afbildet

ex vivo

med 3D USA. Den dedikerede plade fyldt med ultralyd gel tilladt os at måle tumor volumen præcist, undgå enhver bevægelse af indsamlede væv på grund af bevægelsen af ​​den amerikanske transduceren under 3D erhvervelse (S2B Fig).

2.9 Volumetriske Målinger

Tumorer blev omhyggeligt dissekeret derefter neddykket i egnede graduerede cylindre fyldt med vand. Volumener blev vurderet ved at måle vægten af ​​det vand fjernes fra cylinderen for at gøre den konkave menisk justeret til overkanten af ​​den basislinje målestreg (S2C Fig). Disse målinger blev udført tredobbelt.

2.10 Statistisk analyse

Statistisk analyse blev udført ved anvendelse af GraphPad Prism software version 5.0 (GraphPad, USA). Korrelationsfaktorer grafer og R kvadreret koefficienter blev opnået ved ikke-lineær regression.

3. Resultater

3.1 Validering af teknikker til Tumor Volume Målinger på subkutane modeller

For at vurdere den iboende nøjagtighed hver modalitet til at bestemme tumor volumen, den subkutane tumor model giver os mulighed for at undgå at forstyrre bidrag såsom respiratorisk bevægelser og kendte problemer forbundet med amerikanske brystet eksamener. Sammenligning af resultater blev opnået fra subkutane tumorer med størrelser fra 15 til 700 mm

3. Sammenhæng analyse mellem amerikanske målinger opnået

in vivo

Vs

ex vivo

(R

2 = 0,94), Vs CT (R

2 = 0,93), eller tumor vægt (R

2 = 0,98) og volumetriske vurderinger (R

2 = 0,96) tydeligt valideret evne USA og CT-protokoller til at opnå nøjagtig bestemmelse af tumor volumen (fig 1).

Ikke-lineær regression af data punkter indsamlet fra ortotopisk subkutane tumorer (n = 10 dyr). Korrelationskoefficienten R kvadreret findes i nederste højre hånd hver graf.

3.2 Kontrol af Tumor Cell Implantation

For subkutane tumorer, alle 10 xenotransplanterede dyr blev tilmeldt vurdering af tumorstørrelser når bestemt af de forskellige målemetoder. For ortotopisk lungetumorer, syv dage efter transplantation af tumorvækst blev bekræftet af BLI (S1D Fig), enten i venstre eller højre lunge. Baseret på BLI intensitet, 12 mus med tumor aktivitet spænder fra 7.45×10

5 til 8.55×10

7 Fotoner /sek blev udvalgt til undersøgelsen.

3.3 Vurdering af tumorvolumener hos Lung af

In Vivo

US Imaging

Som i human lunge USA, vi observerede artefakter fra pleura linje på grund sin ekkogenicitet. Som påpeget af de hvide pile (Fig 2A), fremstår lys pleural linje, da det er en forøget ultralyd refleksioner ved grænsefladen mellem lungehinden og sund lunge. Vi har bemærket ubevægelig regelmæssige mellemrum hyperechogenic linjer, opkaldt en linjer, som er gentagelser artefakter for pleural linje. Bruddet i pleurale og A linjer tilladt os at identificere lunge tumor med sikkerhed, selv på tidlige stadier (Fig 2B). En typisk artefakt observeret under lunge tumor, såsom en lys skygge svarende til mødested mellem tumor og sundt pulmonal parenkym, gjorde det muligt at identificere tumor marginer. Denne bageste forstærkning forklares ved forskellen i ultralyd hastighed mellem tumor og lungeparenkym

(A) (B) Påvisning af lunge tumorer ved High Resolution Ultrasound Imaging. (A) erhvervelse 2D B-tilstanden på en sund lunge i mus. Lodrette hvide pile påpege pleural linje. Lodrette gule pile svarer til A-budgetposter, der repræsenterer efterklang af pleural linje. (B) Ved 2D B-mode Ultralydsscanning af en lunge bærer en ortotopisk NCI-H460luc tumor (2.8mmx2.4mm), lodrette røde pile påpege tilknytning til tumor, fremhævet af den typiske lyse skygge artefakt. Vi bemærke også hvide og gule pile, der angiver pleural linje og en linje hhv. (C) Fra 2D til 3D Ultrasound B-mode billeder af en lunge tumor i mus. Det røde felt svarer til lungerne tumor i brysthulen på musen. Den røde gitter svarer til tumoren volumen opnås ved at spore marginer på hver 2D B-mode skiver fra købet 3D. (D) Vurdering tumor byrde med BLI (til venstre) og USA (til højre), er data præsenteret som middelværdi ± SEM og statistisk analyseret. En to-vejs gentagne mål variansanalyse efterfulgt af Bonferroni post-test blev anvendt til dataene på over tidsforløbet. Forskelle blev betragtet som signifikante ved p 0,05. Venstre: Signal intensitet fra

in vivo

langsgående overvågning af tumor spredning af BLI efter aflejring af 1,5×10

5 eller 2.5×10

5 tumorceller (Fotoner /sek). Højre:

In vivo

tumorvolumener målt ved US billeddannelse under anvendelse af en transducer monteret på en 3D-motor, der sammenligner tumorvækst mellem 2 forskellige tumorbyrder (mm

3). Resultaterne repræsenterer middel ± SEM (n = 5 dyr pr grupper). (*** P 0,001; **** p 0,0001).

Placering af transduceren med en passende vinkel gjorde det muligt at optage på hinanden 2D-billeder med en stepmotor til 3D opkøb. Forarbejdede mængder blev vist som en rød gitter (figur 2C).

I forhold til de amerikanske tumorvolumener hos de to forskellige grupper af lungetumorer, BLI udstillet meget forskellige mønstre af evolution (Fig 2D). I den første gruppe (1.25×10

5cells), BLI steg progressivt indtil dag 21 derefter uændret mens amerikanske beslutsomme steg under hele undersøgelsen. I den anden gruppe (2.5×10

5cells), konstant stigning i mængder bestemt af USA var helt forskellig fra den BLI mønster udstiller udtalt regression fra dag 14 til dag 21, derefter stagnation.

In vivo

amerikanske opfølgning af lungetumorer tilladt os at måle tumor volumen præcist og fremhævede de væsentlige forskelle mellem vækstkurver fra de to indledende tumor byrder.

3.4 Sammenligning af teknikker til Tumor Volume Målinger i Lunger

Ved afslutningen af ​​undersøgelsen (dag 28), var ikke-kontrastforstærket CT udført med det formål at sammenligne data fra USA og CT. De 3D rekonstituerede volumener sunde lunger og tumorer blev forarbejdet (figur 3). Isosurfaces af sunde lunger blev opnået med en automatiseret segmentering mens tumor volumen kræves manuel afgrænsning på 2D skiver.

3D-gengivelse af CT-scanning forreste og bageste rekonstruktioner, efter forarbejdning tumor afgrænsning på 2D skiver fra coronal, frontale eller sagittal fly. Sund lungeparenkym er blå hvorimod tumor er fremhævet med gult.

Korrelationen analyse af data er opnået ved hver metode på ortotopisk lungetumorer er rapporteret i figur 4. Vi sammenlignet tumorer med forskellige størrelser, data indhentet fra

in vivo

ex vivo

USA, CT, volumetriske målinger og vægte. CT-scanning giver en nøjagtig vurdering af tumor volumen sammenlignet med

ex vivo

USA (R

2 = 0,87), tumor vægt (R

2 = 0,98) og volumetriske målinger (R

2 = 0,80).

Ikke-lineær regression af datapunkter indsamlet fra ortotopisk lunge tumorer (n = 12 dyr). Disse grafer sammenligne korrelationen mellem 3D US billedbehandling

in vivo

ex vivo

,

in vivo

3D CT-scanninger,

ex vivo

volumetriske målinger og tumor vægt.

for

in vivo

målinger, resultater klart fremgå grov korrelation af mængder forarbejdet med

in vivo

USA, CT og tumor vægt (R

2 = 0,75). Disse resultater afspejler ikke en overvurdering af tumorvolumener målt ved USA eller CT sammenlignet med tumor vægt. En sådan sammenhæng er også observeret med ex vivo USA og volumetriske målinger (R

2 = 0,72 og R

2 = 0,65 henholdsvis).

3.5 Kontrast Forbedret Ultralyd, Power Doppler og Photoacoustic Imaging

Da det var muligt at udføre

in vivo

US B-type-billedbehandling, evnen til at måle forskellige amerikanske og PAI parametre blev undersøgt. Interessant vi bemærket, at mikro US billeddannelse muliggjorde visualisering af tumoren perfusion status efter injektionen af ​​MicroMarker

™ kontrastmiddel (Fig 5A). Vi har bemærket en brønd forbedret signal gennem kontrast forøgelse demonstrerer en effektiv perfusion status. CEUS imaging var mere effektiv og følsom i at fremhæve vaskularisering parametre end Power Doppler. Takket være Power Doppler (ingen indsprøjtning af kontrastmiddel påkrævet), var vi i stand til at observere de større fartøjer. På grund af den lille størrelse af andre fartøjer og bidrag af parametre, såsom langsom blodgennemstrømning motion, hjerteslag og vejrtrækning, visualisering af små blod strømmer er udfordrende, selv med EKG og vejrtrækning gating (data ikke vist).

(a) B-mode billede af en lunge tumor med tilsvarende kontrast billedet før IV injektion af Vevo MicroMarker

™. Maksimal Fremskrivning efter injektion af MicroMarker

™. (B) B-mode billede af en hypoxisk lungetumor med tilsvarende OxyHemo Photoacoustic billeder. Med OxyHemo-Mode, røde områder angiver godt iltede dele af tumoren mens blå og mørke områder indikerer tilstedeværelsen af ​​hypoxi. Med hensyn til 3D volumener, det røde gitter svarer til den hypoksiske område af tumor og grøn gitter svarer til hele tumoren. (C) B-mode billede af en godt iltet lunge tumor med tilsvarende OxyHemo Photoacoustic billeder, der viser mangel af hypoxisk kerne.

Med hensyn PAI, vi indhentet oplysninger om den iltning status af tumorer, og det var muligt at afsløre tilstedeværelsen af ​​hypoxia inde tumorer ikke-invasivt (fig 5B). Vi bemærkede oxygenerede områder i periferien af ​​tumoren i sammenligning med den hypoxiske kerne. 3D opkøb tilladt kvantificering af hypoxi og mængder for begge regioner (V

tumor = 29.4mm

3, SO2

tumor = 11,4%; V

hypoxi = 10,2 mm

3, SO2

hypoxi = 0,4%, alle numre givet som enkeltværdier for tumoren vist her) (fig 5B). Det er vigtigt at bemærke, at nogle mus med sammenlignelige samlede tumor volumen udstillet en godt iltet tumor (V

tumor = 47.3mm

3, SO2

tumor = 51,7%, alle numre givet som enkelt værdier for tumoren vist her) (fig 5C).

Målrettet CEUS tilladt os at vurdere den relative VEGFR2 ekspression i lungetumorer. Den VevoCQ software beregnet forskellen Målrettet Enhancement (DTE) værdier for hver region af interesse, blev den samme analyse gennemført for både VEGFR2 og isotypekontrolantistof konjugeret kontrastmidler. Fra parametriske billeder den rumlige fordeling af det bundne kontrastmiddel kan tydeligt ses (fig 6A og 6C). Sammenligning af DTE mellem mikrobobler mærket med VEGFR2 og isotypekontrolantistoffer var signifikant (Fig 6D). Desuden hypoxiske områder bestemt af PAI matchede den rumlige fordeling af VEGFR2 (Fig 6E)

(A) (C) Parametric billeder af den rumlige fordeling af kontrastmidlet bobler. (A) isotypekontrol konjugeret mikrobobler. (C) VEGFR2 konjugerede mikrobobler (Target Ready Vevo MicroMarker

™). (B) Tilsvarende B-Mode foto af tumoren. (D) Differential Målrettet forøgelse af VEGFR2 og isotypekontrol konjugerede mikrobobler (DTE svarer til forskellen mellem ekkoet fra begge målrettede og frie bobler, og ekkoet strøm fra kun frie bobler). Statistisk analyse blev udført med Students uparrede t-test (n = 4 dyr per gruppe). (**** P 0,001). (E) Tilsvarende PA billede fremhæve hypoxiske områder, hvor VEGFR2 hovedsageligt til udtryk.

3.6 Begrænsninger af billeddiagnostiske metoder

CT-billeder udført efter vaskulær kontrastmiddel injektion tilladt klar afgrænsning af tumoren fra omkringliggende væv (mere specifikt leveren) (fig 7A). Tværtimod uden kontrast forstærket CT udført på denne ortotopisk lungekræft model var vanskeligere at analysere især for store tumorer, hvilket resulterer i mindre nøjagtig bestemmelse af tumorvolumen (fig 7B).

(A) 2D CT scanning af en mus, som bærer en lungetumor, efter IV injektion med 100 gi en blanding med PBS og UdKA 160, en ioderet vaskulær kontrastmiddel. Afgrænsning af tumoren er synlig på begge planer med en gul stiplet linie. (B) CT-scanning opnås uden kontrastmiddel injektion. Afgrænsning af tumoren er synlig på begge planer med en gul stiplet linie. (C) Langsgående BLI undersøgelse på en mus, der bærer en lunge tumor mellem dag 7 og dag 35 (Fotoner /sek /cm

2 /steradian), efter implantation af 1.25×10

5 tumorceller.

fig 7C svarer til udviklingen af ​​BLI signaler inden for samme dyr over tid. Disse resultater viser, at BLI signaler fra lungen tumor blev afbrudt under tumorvækst, eftersom en stigning i BLI blev observeret op til dag 21 derefter regression blev observeret hvorimod tumorvolumen stadig stigende (figur 2D).

4 . Diskussion

Anvendelsen af ​​prækliniske tumormodeller tillader os at følge biologiske parametre eller tumorvækst og teste effektiviteten af ​​terapeutiske midler. De her beskrevne eksperimenter har bevist deres nytte i at yde forskere en ny konkurrencedygtig teknik til at vurdere ortotopisk lunge tumor vækst ved amerikanske imaging

in vivo

, der tillader ikke-invasive og ikke-stråling baserede undersøgelser.

hver af de billeddannende modaliteter anvendes under denne undersøgelse har fordele og ulemper. CT er relevant for billedet åndedrætssystemet grund af den lave densitet i lungen plads [13]. Vedrørende lunge påvisning cancer, er CT vist sig at være nyttig i detektering af lungetumorer placeret i spidsen og hilar område, men mindre effektiv til tumorer placeret nær diafragma overflade [14], fordi den manglende kontrast til det underliggende væv gør det vanskeligt at måle større tumor volumen og kræver omfattende viden om både CT imaging og kontrastmidler med dyr anatomi. Anvendelsen af ​​CT vaskulær kontrastmidler, såsom UdKA

™, var nødvendigt at udføre nøjagtige målinger af tumorvolumen selvom tumorer var små og voksende omkring periferien af ​​lungerne. Desværre er gentagen brug af kontrastmiddel ikke anbefales i kræftpsykologisk farmakologiske undersøgelser på grund af potentielle virkninger på tumorvækst eller behandlinger. Den væsentligste begrænsning af CT-billeddannelse er den strålingsdosis leveret til tumoren. Både i denne radiosensitive tumor model, virkningen af ​​gentagne billeddiagnostiske undersøgelser (1 pr uge versus 1 pr 2 uger, med en konventionel kiste CT-scanning leverer 38,9 ± 3,9 Gy) på tumorvækst er betydelig. Indflydelsen af ​​doser på tumor spredning og stærk risiko for potensering af en anti-tumor effekt kan påvirke relevansen af ​​oplysninger om effektivitet vurdering af anticancer stoffer [6,15,16].

Selvom BLI er en kvantitativ teknik udnyttes rutinemæssigt at vurdere tumor spredning, det er strengt afhængig af metaboliske betingelser, nemlig tilstedeværelsen af ​​ATP og O

2. Som vist i fig 7C, den oprindelige tumor byrde i disse mus var små (1.25×10

5 celler), ikke desto mindre fører til dannelse af en hypoxisk kernen og til faldet i bioluminescerende signal. Disse tumor hypoxiske betingelser er et kritisk punkt, der skal overvejes for at sikre relevansen af ​​opnåede data [7,17,18]. Fordi både BLI og USA er ikke-invasiv, blev målinger udført på langs i det samme dyr. Resultaterne bekræftede, at kvantificering af BLI signaler fra lungen er delikat, og opnåede data anvendes med forsigtighed med hensyn til tumorvækst. Ikke desto mindre BLI stadig en stor ressource i den tidlige fase af undersøgelser for at kontrollere induktion af lungetumorer og for tildeling af dyr i homogene grupper.

Blandt andre tilgængelige billeddiagnostiske modaliteter, USA er noninvasiv, ikke-udstrålende, ikke nødvendigvis kontrastmidler og tilbyder således den fordel at være hurtig, billig og med minimal påvirkning af den undersøgte proces. Desuden giver denne metode ikke er underlagt afbrydelser som følge af forekomsten af ​​hypoxi. Eftersom formen af ​​tumorer ikke er ellipsoide 3D erhvervelser var nødvendigt nøjagtigt at måle mængder. Kombineret med høj opløsning amerikanske billedbehandling, PAI er et real-time noninvasive og kvantitativ imaging modalitet for studiet af tumor hypoxi og heterogenitet. SO

2 kortlægning kan udføres takket være de eksisterende forskelle i optisk absorption mellem iltet og deoxygenated hæmoglobin [19]. PAI, der kombinerer høj optisk absorption kontrast med ultralyd høj opløsning, giver både anatomiske og funktionelle data. I onkologi, mange parametre skal vurderes på tumorer, derfor denne multimodalitet er ganske relevant at overvåge terapeutisk respons eller sygdomsbyrde. Men på grund af begrænsningen af ​​amerikanske udbredelse gennem lungeparenkymet, ikke kan anses for, at oversættelsen til kliniske undersøgelser.

Tak til ultralyd molekylær billeddannelse, var det muligt at vurdere udtryk og rumlige fordeling af VEGFR2 målrettede mikrobobler sammenlignet med mikrobobler mærket med isotypekontrolantistoffer. Forskelle i akustiske ekkoer mellem gratis bobler og dem der er knyttet til det molekylære mål er nøglen funktion til at lette diskrimination [20]. Dette åbner interessante perspektiver til at karakterisere ændringer på molekylært niveau [21], og for undersøgelser på målrettede behandlinger [22], mere specielt antiangiogen strategier baseret på anti-VEGFR behandlinger [23].

Det kan konkluderes, vi beskrevet for første gang en fotoakustisk og Ultralydsscanning strategi for undersøgelse ortotopisk lunge tumorvækst og vurdere centrale biomarkører såsom hypoksi eller VEGFR2 ekspression

in vivo

. Hypoxi er en stor parameter involveret i lunge tumor modstand mod radio og kemoterapi. For personlig medicin, kan hypoxi vurderes ved PET-sporstoffer mærket med

18Fluorine [24,25] og kemoterapier dedikeret til hypoxiske tumorer er allerede inkluderet i fase III kliniske forsøg [26,27]. Dette medium /high throughput valideret imaging ressource vil være af stor interesse for langsgående følge både tumorvækst og hypoxisk status hos dyr ved test af effektiviteten af ​​nye anticancer terapier. Derved undgås enhver risiko for forstyrrelse af tumor progression i forhold til andre billeddiagnostiske metoder såsom BLI og CT.

I betragtning af dens evne til at levere høj opløsning molekylær billeddannelse, er det muligt at forestille sig en ekstra potent anvendelse af PAI for intra- tumoral mikro-biodistribution af terapeutiske midler, såsom monoklonale antistoffer [28].

Støtte oplysninger

S1 fig. Ortotopisk lunge tumor implantation og vurdering af transplantation. Hotel (A) Diagrammet repræsenterer rute for podning. Kateteret indsættes i den dybe Bronkie gennem luftrøret, således at tumoren vokser i de nedre kamre af lungerne, nær membranen bageste overflade. (B) In vivo kontrol af kateteret positionering af plan røntgenundersøgelse udføres for at undgå implantation i den forkerte side. (C1) Kontrol af nøjagtigheden af ​​celle aflejring i den dybe bronkie af SPECT /CT billeddannelse af 99Tcm-mærkede celler. (C2) sagittalbillede viser den passende placering, ved den bageste del af lungen.