JoVE Journal > Cancer Research
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
עברית

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Cancer Research

18F-FDG PET/CT הדמיה וחומר היסטולוגיה כמותית למדוד שינויים דינמיים במטבוליזם הגלוקוז במודלים של העכבר של סרטן ריאות

Published: July 21, 2018
doi:
10.3791/57167
, , , , , , , ,
1Division of Pulmonary and Critical Care Medicine,University of California Los Angeles David Geffen School of Medicine, 2University of North Carolina at Chapel Hill, 3Department of Molecular and Medical Pharmacology,University of California Los Angeles, 4Andor Technology, 5Division of Orthopaedic Surgery,University of California Los Angeles David Geffen School of Medicine

Summary

ב פרוטוקול זה, אנו נתאר כיצד לנצל [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה (18F-FDG PET/CT) והדמיה של כדי למדוד את התגובה מטבולית של הגידול לטיפול ממוקד MLN0128 ב קראס/Lkb1 בעכבר מוטנט מודל של סרטן ריאות, בשילוב הדמיה ברזולוציה גבוהה vivo לשעבר autoradiography, היסטולוגיה כמותית.

Abstract

סימן היכר של גידולים מתקדם הוא מתג כדי גליקוליזה אירובי ברצון הנמדדים על ידי [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (18F-FDG PET) הדמיה. מוטציות שיתוף proto-oncogene את קראס , הגן מדכא הגידול LKB1 הם אירועים בתדירות גבוהה של סרטן ריאות כי הכונן hypermetabolic, הגידול glycolytic. נתיב קריטי לווסת את הצמיחה ואת חילוף החומרים של גידולים אלה הוא יעד מכניסטית של מסלול rapamycin (mTOR), אשר ניתן באופן יעיל לפלח בעזרת מעכבי קינאז mTOR קטליטי סלקטיבי. מעכב mTOR MLN0128 מעלימה גליקוליזה בעכברים הנושאת גידולים עם מוטציות שיתוף קראס, Lkb1, המכונה KL עכברים. התגובה טיפול בעכברים KL נמדד תחילה על ידי 18F-FDG PET, טומוגרפיה ממוחשבת (CT) הדמיה לפני וגם אחרי המסירה של MLN0128. על ידי ניצול 18F-FDG PET/CT, חוקרים יכולים למדוד שינויים דינמיים במטבוליזם הגלוקוז במודלים העכבר מהונדסים גנטית (GEMMs) של סרטן ריאות בעקבות התערבות טיפולית עם טיפולים ממוקדים. זה מלווה שמחוץ autoradiography וניתוח כמותי immunohistochemical (qIHC) באמצעות תוכנת morphometric. השימוש qIHC מאפשר את זיהוי, כימות של שינויים ברורים בפרופילי סמן בעקבות הטיפול, כמו גם אפיון הגידול ברורים פתולוגיות. המושבים הדמיה PET כדי היסטולוגיה כמותית היא אסטרטגיית יעיל כדי לזהות תגובות חילוף החומרים וטיפוליים ויוו במודלים של העכבר של המחלה.

Introduction

המחקר התמקד חוקרים והיעדים סרטן עם מוטציות קינאז הכבד B1 (LKB1, המכונה גם STK11) סרטן מוטציה1. LKB1 הוא מדכאי מאסטר זה represses mTOR מורכבים 1 (mTORC1) דרך ההפעלה של קינאז המגבר (AMPK) שמובילה ויסות חילוף החומרים, צמיחה. לכן, האובדן של LKB1 מובילה להפעלה ערככם mTORC1, הפעלת תוצאות HIF1-אלפא בפנוטיפ מטבולית glycolytic שכיח כמו תופעת ורבורג2,3,4. מוטציות inactivating LKB1 ישירות להוביל להתפתחות של תסמונת טרום מזג לסרטן משפחתי נדיר הידוע בשם Peutz-Jeghers תסמונת (פיג’מה) המאופיינת התפתחות פוליפים שפירים במערכת העיכול המכונה hamartomas5 , 6 , 7. יתר על כן, LKB1 לעתים קרובות שותף עובר מוטציה עם קראס oncogenic וכתוצאה מכך hypermetabolic8,גידולים אגרסיביים אמבריולוגיה9.

מחלות הקשורות Lkb1 הם ברצון עוצב בעכברים. איון משפחתית ולא משפחתית הטרוזיגוטיים של Lkb1 בעכברים מוביל להתפתחות של hamartomas במדויק מידול פיג’מה10,11,12,13. בנוסף, מוטציות Lkb1 הם ברצון עוצב בעכברים במדויק מסכם את הדברים סרטן פנוטיפים של הריאות, העור, הלבלב, שד14. המוטציה שיתוף של קראס/Lkb1 של רקמת הריאה של העכברים הטרנסגניים, באמצעות הפעלה של recombinase בתיווך Cre של oncogenic קראסG12D אלל, biallelic המחיקה של Lkb1, גורמת להיווצרות של גידולים ריאות גרורתי ומאד15 ,16. אפיון קראסG12D; Lkb1– / – גידולים ריאות (KL) מבודד עכברים מראה גידולים אלה יש הפעלה של mTORC1 גבוהה והם מאוד glycolytic, באמצעות שתי מדידות מטבוליט ישירה של גלוקוז ו לקטט או מדידת צריכת [18F]-2- פטור-2-deoxy-D-גלוקוז (18F-FDG) על-ידי טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET) עם טומוגרפיה (CT) 17. MTORC1 היפר-הפעלת בגידולים מוטציה LKB1 מספקת תירוץ ברור לבדיקה שני מעכבי קינאז allosteric ו קטליטי של mTOR לטיפול סרטן אלו.

במחקר הקודם, אנחנו הראו כי rapamycin מעכב allosteric mTORC1 (ראפה) מעוכבים בהצלחה את הצמיחה של ואת גליקוליזה בגידולים במערכת העיכול (GI), באמצעות Lkb1+ /- העכבר הטרנסגניים מודל של פיג’מה3. ראפא כעת אושרה כטיפול יחיד סוכן לטיפול קרצינומה של תאי הכליה אך הראה יעילות מוגבלת ב NSCLC18,19,20. ראפא הוא מעכב allosteric mTORC1, שיפור על ידי הפיתוח של מעכבי קינאז קטליטי mTOR הדור הבא לספק של עיכוב נוסף כמעט מוחלטת של מתחמי mTOR 1 ו- 2 (mTORC1 ו- mTORC2, בהתאמה)21. תרופות כגון MLN0128 עכשיו להיות מוערכים לפי מחקרים פרה ו בשלב מוקדם ניסויים קליניים22,23. מחקר שנערך לאחרונה מן המעבדה שלנו הוכיח כי MLN0128 הוא מעכב mTOR חזק בתוך שורות תאים סרטניים אמבריולוגיה, ויוו ב KL GEMMs15,של סרטן ריאות16. MLN0128 דיכאו ריאות גידול וצמיחה של גלוקוז חילוף החומרים האלה עכברים24.

במחקר זה, עלינו לנצל מהמודלים מאופיין היטב בעכבר Cre-induced adenoviral של סרטן ריאות שיזם מופעל באופן מותנה סלומון-עצור-סלומון-קראסG12D אונקוגן15,25. עכברים אלה קראסG12D היו שלובות עם עכברים יש אללים floxed של Lkb1 (Lkb1L/L) כדי ליצור קראסG12D; Lkb1L/L (KL) עכברים16. בעקבות מסירה תוך-אפי של adeno – או lentivirus לבטא Cre recombinase, העכברים KL לפתח נגעים מוקדם על ידי אינדוקציה הגידול לאחר 4 שבועות. על ידי 6 שבועות, הגידולים ב KL עכברים לשינוי של גידולים adenomatous הפנוטיפ גידול ממאיר יותר אגרסיבי אופיינית של לונג קרצינומות, ועל ידי 8-10 שבועות, העכברים לפתח קרצינומה פרנק עם 100% penetrance16,26.

שניהם PET/CT הדמיה, תפוקה אימונוהיסטוכימיה היכולה לשמש כדי לקבוע את התגובות מולקולרית וחילוף, כמו גם את התגובות הטיפולית בגידולים בעקבות מסירת ממוקד טיפולים כגון MLN012817, 26,27. המתוארים כאן הוא טיפול נסיוני מנצל 18F-FDG מחמד הדמיה כדי למדוד את התגובה מטבולית טיפול ממוקד-MLN0128. צימוד דימות PET עם היסטולוגיה כמותי מאפשר המדד של התגובה מולקולרית mTOR עיכוב וכן כימות של נטל הגידול, היסטולוגיה הגידול.

Protocol

כל הפרוצדורות המתוארות הפרוטוקול אושרו על-ידי הטיפול בבעלי חיים מוסדיים ולהשתמש הוועדה (IACUC) ב אוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג’לס. 1. 18F-FDG PET ו- CT הדמיה בעכברים התראה: שימוש ציוד מגן בעת טיפול קרינה רדיואקטיבית. בצע את כל ההליכים המוסדרים החלים בעת טיפול קרינה רדיואקטיבית. למקם את הכלוב עם העכברים לדימות על מיטה חמה ב ° 37 C h 1 לפני 18הזרקת F-FDG לצמצום צריכת שומן חום 18F-FDG.הערה: צום העכברים עבור h 4-16 יכול לעזור להפחית את הצריכה שריר הלב של 18F-FDG. שוקל את העכבר ולהקליט את משקלו. עזים ומתנגד העכבר באמצעות איזופלוריין 2-3% חמצן ב 0.5 – 2 ל’/min למשך 2-3 דקות באמצעות חדר הרדמה שמרו ב 37 º C. להבטיח שאת העכבר! הזה יש כבר ומורדמת באמצעות צובט את הבוהן; תהיה התגובה לא ציין אם יש כבר מרדימים את העכבר. להחיל משחה אופטלמולוגיות בעיניים כדי למנוע יובש כלשהו במהלך ההרדמה. לדלל 18F-FDG (109 דקות רדיואקטיבי half-life) בתוך תמיסת מלח סטרילית-ריכוז הזרקת מתוקן דעיכה מנוכי עונתיות של 70-75 µCi/100 µL.הערה: בצע במינון של יצרן הסורק חיית המחמד המומלץ 18F של האופטימלית סורק הדמיות. לצייר 70-75 µCi עם מזרק אינסולין עם מחט 28 גרם, למדוד את מינון קרינה רדיואקטיבית באמצעות של מיגון ולהקליט את המידה ואת הזמן. מקם את המזרק בעל מזרק עופרת.הערה: כמות הרדיואקטיביות 18F-FDG במינון כל נמדד עם מיגון, אשר מכויל נגד חומר הפניה סטנדרטיים, כגון צסיום-137, על פי הפרוטוקולים של היצרן. שעת הקריאה נרשם גם כדי לקבוע את התיקון דעיכה. שמוק בקצה הדיסטלי של זנב העכבר ומדידת רמת הסוכר בדם של העכבר עם סוכר. חם הזנב למשך 1-2 דקות עם גזה ספוגה במים חמים. נגב את הזנב עם אלכוהול איזופרופיל 70% להתרחב את וריד הזנב רק לפני הזריקה. לנהל µL 100 18F-FDG (האחסון כולו במזרק) עם בולוס הזרקה דרך הזנב לרוחב הווריד ולהקליט בזמן ההזרקה. למדוד את המינון הנותרים במזרק באמצעות את מיגון ולהקליט את המידה ואת הזמן.הערה: תהיה כמות מסוימת של בדיקה שמאל במזרק. השימוש של מזרקים אינסולין היא עדיפה על מזרקים מחובר מחטים באמצעות סכינים סטריליים מנעולים עקב ירידה כמות המינון לכודים המחט/המזרק לאחר הזריקה מנוהל. הנח את העכבר מוזרק בבית הבליעה הרדמה תחת 1.5-2% איזופלוריין ב 37 ° C כדי לאפשר המכשיר להיות מופץ באמצעות העכבר מחזור מערכתי לשעה לפני הסריקה חיית המחמד.הערה: זה יכול להיות מועיל לרוקן את שלפוחית השתן לפני סריקה כדי לאפשר יותר קל 18F-FDG מחמד ויזואליזציה של גידולים מושתל בתוך האגף התחתון של העכבר. לאחר 1 h, למקם העכבר בתא הדמיה בהרדמה איזופלוריין האף-חרוט ו- 37 מעלות צלזיוס, לאבטח את אבריה במקום עם קלטת רפואי במצב פרקדן. הכנס לחדר ההדמיה סורק PET/CT. רוכשים את סריקות PET ו- CT כפי שמתואר של PET/CT סורק ידני28.הערה: התמונות חיית המחמד נרכשים עבור 600 s עם חלון אנרגיה של 150-650 קוו, שיחזר באמצעות מקסום מרבי-הסבירות ציפייה עם תיקונים הנחתה פוטון, גלאי נורמליזציה של ריקבון radioisotope (תיקון פיזור היה לא מוחל). הדימויים CT נרכשים במצב מתמשך עבור 50 s שימוש kVp 50 200 µA רנטגן, גלאי שטוחים, מקורה הם משוחזרים באמצעות האלגוריתם Feldkamp. לאחר השלמת ה-PET/CT, להסיר את העכבר מן החדר הדמיה ולאפשר לו לשחזר את הכלוב שלה. לפקח על העכבר עד מלא שהכרתו יכול לשמור על recumbency בחזה ובצלעות. לייבא את התמונות PET/CT המשוחזרת אמיד תוכנה על-ידי לחיצה על הקובץולאחר מכן פתחולאחר בחירת הקובץ המתאים. להמיר את הנתונים חיית המחמד היחידה של אחוז הזרקת מינון לגרם (%ID/g) על-ידי הזנת את המינון בזמנו של הזרקת אחרי לדעה בכל מינון שיורית עזב במזרק, או היחידה של ערך ספיגת מתוקנן (SUV) על-ידי הזנת בנוסף של הנושא משקל. לשם כך, לחץ לחיצה ימנית על קבוצת הנתונים חיית המחמד ואתר השדה %ID/g בכרטיסיה מידע בסיסי הזן %ID/g נרשם קודם לכן. לצייר את האזורים-של-הריבית (ROIs) על גידולים ועל רקמות רגילה (הכבד שריר, הריאות, הלב, המוח, שומן תת עורית). כדי לעשות זאת, לחץ על עריכה, בחר הוסף רועי, בחר צורה רועי ולתת רועי שם. צייר ROIs פני גידולים ורקמות ולהתאים מידות שלהם כדי לכסות את רקמת עניין בכל 3 צירים.הערה: להביא בחשבון הבדלים חיית המחמד בדיקה biodistribution בין בעלי חיים, ערכים רועי הגידול יכול להיות עוד יותר מנורמל לערכים ROI של הכבד, איבר perfused היטב עם פעילות מינימלית glycolytic המייצג 18F-FDG במחזור. רועי ניתוחים של הגידול ורקמות נורמלי מבוצעות על העכבר זהה. ריאות סרטניים נגעים מזוהים בדרך כלל על ידי 18F-FDG מחמד מאז השמירה F-FDG 18ב ריאה נורמלי הוא נמוך יחסית. CT משמש גם כדי לזהות נגעים, במיוחד נגעים כי הם 18F-FDG שאינו מושבע. ניתוח ex-vivo של הריאות מבודד גם מסייעת למקם נגעים סרטניים. 2. Autoradiography F-FDG 18 הכינו את העכבר עבור הדמיה עם 18F-FDG על-ידי ביצוע שלבים 1.1-1.12, פרט לעכשיו, שתדללו 18F-FDG מלח סטרילית-ריכוז הזרקת מתוקן דעיכה מנוכי עונתיות 1,000 µL µCi/200.הערה: מינונים גבוהים יותר של 18F-FDG משמשים autoradiography להביא בחשבון נוספים דוגמת עיבוד זמן וזיהוי של האופטימלית על ידי צלחות זרחן. המתת חסד את העכבר דרך נשימה קטלני של איזופלוריין ב-5% או ב- CO2 (שגרת שאושרו על-ידי IACUC).הערה: נקע בצוואר הרחם אין להשתמש כמו זו עלולה לגרום נזק לרקמת הריאה. לרתק את העכבר עם משטח הגחון חשוף, תשפריץ עם 70% אתנול למטה את השיער שלה לפני החיתוך. פתח את חלל בית החזה על ידי החלת חתך קו האמצע, חיתוך משם את הסרעפת, הסרת הקירות החזה. חושפים את קנה הנשימה על ידי בקפידה הסרת בלוטת הרוק. מקם את המלחציים בולדוג על קנה הנשימה כמו קרוב הלסת ככל האפשר, המבטיח התאמה. הדוקה על קנה הנשימה. המקום מחט 23 גרם המצורפת מזרק 3 מ”ל בתוך קנה הנשימה מתחת המלחציים בולדוג ולהזריק ~ 2 מ ל תמיסת מלח OCT:PBS (1:1) (אופטימלית חיתוך טמפרטורה: פוספט Buffered).הערה: OCT מאוד צמיגה, מעורבב עם PBS כדי לאפשר זריקה קלה יותר אל הריאות. הסר את המחט של קנה הנשימה, להשתמש מלקחיים נכנעתי על הנקודה הזרקת כדי למנוע כל דולף של הפתרון OCT:PBS. בזהירות להסיר את הריאות בחלל בית-החזה, להפריד בין האונה השמאלית לבין שאר הריאות. מקום האונה השמאלית שכותרתו cryomold מלא עם כמה טיפות של OCT. לאחר האונה ריאות בתוך כייר, למלא את cryomold העליון OCT. חזור על הפעולות אותו עם החצי נכון של הריאות.הערה: אם האות 18F-FDG בלב צפוי להיות גבוה, או אם הגידולים הריאות ממוקמות בלב, ייתכן מועיל להסיר את הלב בכדי למנוע נזילה מעקב כלשהו. לחלופין, הריאות כולו יכול להיות מוטבע על cryomold יחיד. חשוב להימנע בועות אוויר בעת עבודה עם OCT. בעזרת מלקחיים ארוכות, מניחים את cryomold מוכן בתוך מיכל סגור-תא פוליסטירן מוקצף עם הבלטה המכיל תערובת של קרח יבש איזופנטאן.הערה: תערובת זו צריך להיות כ-70 מעלות צלזיוס לפני הצבת cryomold את זה עבור לקפוא. לאחר התקשות, המתחם OCT יהפוך לבן. אם מספר דוגמאות מעובדים באותו זמן, הדגימות קפוא ב- OCT cryomolds ניתן לאחסן באופן זמני על קרח יבש. הסר את בלוק קפוא cryomold והר זה אל cryostat על חלוקתה. בסעיף הרחוב-עובי 4 מיקרומטר באמצעות להבי מיקרוטום (34°/80 מ מ, פרופיל גבוה). להעביר את קטעי רקמה שקופית מזכוכית אוחסן בטמפרטורת החדר. המקום הדגימה שקופיות על גבי זרחן הדמיה צלחת. מניחים על הצלחת הקלטת, בעדינות לסגור אותו כדי למנוע הסטה שקופיות. אחסן את הקלטת במקפיא-20 ° C לחשיפה צלחת, בדרך כלל בין לילה.הערה: הצלחות ואת קלטות צריך להיות מקורר מראש ל-20 ° C לפני השימוש. הצבת הדגימות ב-80 מעלות צלזיוס מקובל גם כן. לאחר החשיפה, להסיר את השקופיות מהצלחת ולקרוא את הצלחת על הקורא תמונה. השקופיות יכול להיות עטוף בניילון נצמד ומאוחסנים ב-80 מעלות צלזיוס, או שהם יכולים להיות מוכנים hematoxylin & אאוזין להכתים או אימונוהיסטוכימיה. 3. אקצור את רקמת הריאה עבור כפפות בצע שלבים 2.2-2.4, פרט לעכשיו, במקום באמצעות הפתרון OCT:PBS, להזריק 2-3 מ”ל של 10% פורמלין במאגר הרגיל כדי לתקן את הריאות. הסר את המחט של קנה הנשימה, להשתמש מלקחיים נכנעתי על הנקודה הזרקת כדי למנוע כל דולף של פורמלין. בזהירות להסיר את הריאות בחלל בית-החזה ולמקם אותם לתוך צינור חרוטי 50 מ ל המכיל ~ 20 מיליליטר 10% פורמלין במאגר הרגיל עבור 16-24 h כדי להבטיח אובססיה מוחלטת.הערה: תיקון הריאות מאפשר שימור תכונות אנטומיות אופטימלית. למחרת, להעביר את הריאות קבוע פורמלין 70% אתנול ולהכין את הריאות כדי להציב בו קסטה רקמות. להתכונן הריאות היסטולוגיה מאת בזהירות לנתח אונות באמצעות מספריים לחתוך בנקודות ענף בין 5 אונות, ממוספרים 1-5 כפי שמוצג באיור 1D, ומניחים כיוון שאינם חופפים במגרה רקמות. במקום משטח קצף בעדינות על רקמת הריאה לשמור על הכיוון ללא פגע. לאחסן את אונות הריאה גזור אתנול 70% עד ההטמעה פרפין. פרפין-להטביע רקמות קלטות וחותכים 4 מיקרומטר סעיפים עבה על ההכתמה, באמצעות הליכים סטנדרטיים. 4. רקמות פילוח, כימות באמצעות תוכנה מסחרית התמונה hematoxylin ואאוזין (H & E) מוכתם ריאות מקטעים בהגדלה גדולה X 1.25 באמצעות מערכת הדמיה מולטי ספקטריאליות מסחרי. המרת התמונות לתמונה דיגיטלית קוביות ולטעון ספריות ספקטרלי מוכנות מראש (לחץ על קובץולאחר מכן לטעון ספריית ספקטרלי) עבור H & אהערה: ספריות ספקטרלי פותחו מראש על-ידי רכישת תמונות ספקטרלי ממקטעים ריאות ביחידים מוכתם, מקטע אחד בלבד מוכתם אאוזין והמוכתמות היחיד אחרים עם hematoxylin, אשר נשמרו בספריה ספקטרלי קניינית פתוח קובץ (.csl). מערכת הדמיה יש הפעלה תוכנה אשר רוכש תמונה-גל בכל מה שצריך (כפי שמוגדר על-ידי הפרוטוקול רכישה). תמונות אלה (“תמונה הקוביה”) מאוחסנים בתבנית קובץ מולטי ספקטריאליות קניינית פתוח (.im3). ספקטרה מופק הקוביה תמונה באמצעות תוכנה morphometric הינם מאוחסנים קבצי ספריית ספקטרלי נפרדים. Spectrally unmix הדמה בצבע H & E תמונות של הריאות כולו על-ידי לחיצה על כפתור Unmix .הערה: Unmixing לוקח פחות מ 1 s. מספר הפיקסלים בכל סוג הרקמה היו לכמת באמצעות תוכנת ניתוח תמונה morphometric. דמיינו קובייה תמונה על-ידי המרת הנתונים מולטי ספקטריאליות המקביל 3-צבע (אדום, ירוק, כחול) התמונה באמצעות תגובת צבע תלוי-אורך הגל של העין convolved עם העוצמה של כל תמונה.הערה: התמונות שיופיעו 3 מוצגים כתמונת תקן 24-bit צבע. צבע מדומה כל תמונה החלקיות על-ידי שינוי קנה מידה של תמונה זו במשתמש-הנבחר צבע (למשל, אדום, ירוק, סגול, וכדומה), להוסיף זה יחד עם תמונות החלקיות מדומים צבעוניים אחרים לתמונה אחת-תקן 24-bit צבע. השתמש בהגדרות ברירת המחדל עבור כל ניתוח.הערה: באופן כללי, מאחר פילוח מסוג זה מסתמך על הערכה חזותית של התוצאות (קרי, הערכה של מה טוב פילוח על התמונות מחוץ האימונים להגדיר יצירות), חשוב כמו שצריך לחלק את התמונות הכשרה, בדיקה של ערכות אימות. להתחיל עם 2-3 תמונות כערכת הדרכה (10-15 עבור דגימות ביופסיה אנושי), הרכבת על אלה עד התוצאות נראה טוב, ולאחר מכן החל אלגוריתם זה עוד 2-3 תמונות. לאחר מכן, להחיל את האלגוריתם המתקבל לקבוצת אימות מלא.הערה: ככל הנראה, הסבה מסוימים יהיה צורך. לנתח את אזור הגידול בסעיפים כל הריאה על ידי חישוב את מספר הפיקסלים הכולל עבור גידולים מדומים בצבע אדום בתוך האונות 1-5 של העכבר בכל.הערה: הרקמות היה מדומים בצבע ירוק וספינות דם/דם היו מדומים בצבע ורוד כפי שמוצג באיור3. נטל הגידול הממוצע עבור כל קבוצת הטיפול היה מחושב על ידי מדידת את מספר הפיקסלים הכולל עבור כל עכבר בקבוצה הטיפול.

Representative Results

18 דימות PET F-FDG היה מתבצע על עכברים KL והפגינו כי הגידולים בעכברים הללו היו מאוד glycolytic כפי שמוצג על ידי צריכת מוגברות 18F-FDG (איור 1א’), מסכים עם מחקרים שפורסמו בעבר26, 29. כריתה של כל הריאות חשף את הנוכחות של מספר גידולים (איור 1B). ניתן לחלק את הריאות העכבר 5 אונות נפרד ייצג דמויות 1C ו- 1 D. 1-5 אונות הודבקו תוויות על הריאות משרטוטי זה היו מוכתמים טרנספורטר H & E או גלוקוז 1 (Glut1) (איור 1D). Glut1 מוביל העיקרית של גלוקוז, 18F-FDG ושל הביטוי שלה, לוקליזציה כדי קרום פלזמה של תאים סרטניים מתואמים באופן ישיר עם 18רכב נ-FDG29. גבוהה יותר הרזולוציה ניתוח של Glut1 מכתים (40 X) 18F-FDG-avid גידולים ריאות מראה על לוקליזציה של המשגר וביטוי מוגברות על קרום פלזמה (איור 1D). עקב מוגבל לרזולוציה של דימות PET, בוצעו autoradiography PET/CT ורקמות. הרזולוציה הגבוהה של autoradiography אולי לזהות גידולים קטנים יותר או הטרוגניות הגידול 18התפלגות F-FDG. לאחר אינדוקציה הגידול, 18F-FDG PET/CT הדמיה בוצעה על עכברים KL (איור 2א) ואחריו autoradiography על הריאות מבודד אלו עכברים (דמויות 2B ו- 2 C). כפי שניתן לראות דמויות 2B ו- 2 C, autoradiography זיהה שני גידולים קטנים יותר נוספים אשר היו חיוביות עבור 18F-FDG עדיין לא היו גלויות על ידי פט בעקבות autoradiography, השקופיות עם רקמות יכול לשמש גם (IHC) נוגדן של biomarker(s). H & E צביעת עבור הגידולים אישרו הנוכחות של גידולים באונה השמאלית (איור 2D). בשלב הבא, בוצעה הדמיה PET F-FDG 18 שטופלו MLN0128 קראסG12D; Lkb1- / – עכברים כדי לנצל 18F-FDG כמו סמן פונקציונלי של מטבוליזם הגלוקוז בגידולים ריאות (איור 3). זיהינו כי טיפול עם MLN0128 robustly עכבות mTORC1 איתות, גליקוליזה כפי שמוצג על ידי צריכת מופחתת 18F-FDG (דמויות 3A ו- 3B). תוצאות אלו מסכים עם הערכת MLN0128 בעכברים KL כפי שפורסמו על ידי17,שלנו מעבדה27מחקרים פרה. לבסוף, צביעת IHC בוצעה על הגידולים (איור 3ג’). גידולים היו מוכתמים עבור H & E או עם נוגדנים נגד פוספו-S6, אשר מצע ההכפלה של mTORC1, משמש לציון הפעלה mTORC1 (P-S6) לעומת איון (S6). איור 3 ג מראה של עיכוב חזקים של P-S6 מאת MLN0128 בגידולים KL בהשוואה לאלו שטופלו רכב, אשר מסכים עם העבודה שפורסמו בעבר17. בנוסף קראס, מנהלי oncogenic כגון הקולטן גורם הגדילה באפידרמיס (EGFR) לתמוך את חילוף החומרים glycolytic בגידולים הריאה גם כן. לכן, בדקנו עיכוב של מוטציה צורונים פעילים EGFR עם טרסבה מודחקים על המטבוליזם 18F-FDG xenografts העכבר. דמויות 3D ו 3E מראים כי הקו הגידול אמבריולוגיה HCC827, אשר בנמלים המוטציה del19 EGFR, הראו על צריכת מופחתת באופן משמעותי 18F-FDG לאחר חמישה ימים של טרסבה טיפול. לבסוף, morphometric רקמות ניתוח בוצע על הריאות משרטוטי וגידולים ריאות לכמת את נטל הגידול הכולל גם כדי להבדיל בין גידול פתולוגיות שכלל סוג של רקמה, נמק, כלי הדם של רקמת הריאה נורמלי, ועל המרחב האווירי. GEMMs KL פיתח מחלה פתולוגית הטרוגנית ומורכבת, אשר הציג את עצמו עם גידולים ריאות של histopathologies בדרגות שונות. אלה כוללים אדנוקרצינומה (ADC) ו קרצינומה של תאים קשקשיים (SCC)-הטרוגניות הזה שהופך את הטיפול של סרטן זה אתגר עצום. איור 4 א מראה של H & E ריאות מוכתם האונה יחיד עם שני גידולים גדולים הנוכחי. הדימויים הגדלה גבוהה יותר המוצגים באיור 4B זהה של נמק ריאות, כלי, המרחב האווירי ואת הגידול נורמלי, כמו גם אדנוקרצינומה, המאופיינת על ידי מבנה papillary מוגדר היטב, קרצינומה של תאים קשקשיים. איור 4 C מייצג את צבעי מדומה של האונה ריאות, הגידול באמצעות תוכנת morphometric ידע. איור 4 D מציג את האחוזים של הריאה נורמלי, ספינות בודדות פתולוגיות כגון גידול לנמקים ולהזיות יחוברו הגידול מחולקים היטב הבדיל אדנוקרצינומה של קרצינומה של תאים קשקשיים. איור 1 : סמויה פעיל קראסG12D; Lkb1- / – גידולי הריאה מוטציה (KL) הם 18F-FDG חיוביות וגם אקספרס רמות גבוהות של נשא גלוקוז 1 (Glut1). לוחות A ו- B הצג הקרנה בעוצמה מקסימלית [המכונה גם תמונת תלת-ממדי (3D)] 18F-FDG-PET ו CT ניתוח בחלק מהעכברים KL FDG-avid מחסה גידולים ריאות קשקשיים. מוצגות (A) שחזור תלת-ממד ונוף רוחבי, הווריד הילתית (B) של הריאות tumor(s) כמו (T). (ג) לוח זה מראה היסטולוגיה ריאות כל של העכבר KL עם תמונה פאנלים A ו- B, גם ישאר עבור H & E (החלונית העליונה) או עם נוגדן ספציפי לכל Glut1 (פאנל התחתונה). האונות ריאות ממוספרים. סרגל קנה מידה = 2 מ מ. (D) דיאגרמה זה מייצג את הכיוון ואת מספרי של האונות בעכברים (החלונית העליונה), תמונות X 40 ברזולוציה גבוהה של גידולים H & E – או Glut1-צבעונית מהשקופיות המוצג בחלונית C עבור H & E (לוח האמצעי) או ישאר עם נוגדן ספציפי לכל Glut1 (פאנל התחתונה). סרגל קנה מידה = 25 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 2: 18 Autoradiography F-FDG ניתן לזהות גידולים קטנים הפעילים סמויה. (א) 18F-FDG PET/CT תמונה זו מציגה 18גידולים F-FDG-avid ב עכבר KL המוצג כתמונת הטלה בעוצמה מקסימלית. T1 ו T2 = גידולים, H = בלב, B = שלפוחית השתן, K = הכליות. (B) לוח זה מראה את autoradiography ex-vivo במקטעי טורי של האונות הריאה הימני והשמאלי של העכבר. הריאות הפאנלים ימינה ושמאלה זהים. הריאות הפאנלים שמאל הן פסאודו בצבע כתום. הריאות הפאנלים נכון נצבעים בשחור-לבן. הגידולים (T1, T2 ו T3) מסומנים עם החצים. (ג) זה הוא תצוגה מוגדל של pseudocolored autoradiography תפוז (החלונית העליונה), שחור ולבן (פאנל התחתונה). (ד) לוח זה מציג H & E ההכתמה של הפרוסה העליונה של האונה השמאלית שמוצג בחלונית B. סרגל קנה מידה = מיקרומטר 200 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.  איור 3 : מעכב mTOR MLN0128 מעלימה את צריכת הסוכר בגידולים ריאות של עכברים KL כפי שזוהה על-ידי 18F-FDG פט (א) לוח זה מציג נציג 18תמונות F-FDG PET/CT של עכברים KL מטופלים עם הרכב (18F-FDG avid, שמאלה) או MLN0128 (18F-FDG ללא-avid, נכון). רוחבי (החלונית העליונה) הפרונטליים (לוח האמצעי), הווריד (החלונית התחתונה) תצוגות מוצגות. הגידולים מתוארים עם קווים אדומים; H = בלב, L = הכבד. (B) לוח זה מראה על כימות של SUVmax (%ID/g) בין הגידולים הרכב ו MLN0128-שטופלו. (ג) לוח זה מראה H & E ו- P-S6 מכתים כל הריאה קטעים מ- KL עכברים שטופלו הרכב או MLN0128. סרגל קנה מידה = 25 מיקרומטר. (D) זה לוח הופעות נציג 18F-FDG-PET CT תמונות של EGFR HCC827 (del19) xenografts קדם ו פוסט-טרסבה טיפול. הגידול (T) מזוהה עם חץ, K = הכליה, B = המוח. (E) לוח זה מראה על כימות SUVmax (%ID/g) HCC827 xenografts לפני ואחרי הטיפול טרסבה. n = 10 גידולים/קבוצה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. איור 4 : נטל הגידול, היסטולוגיה הגידול הם לכמת באמצעות תוכנת morphometric.(א) לוח זה מראה H & E ההכתמה של האונה ריאות עכבר אחת עם גידול שנאסף עכבר KL. אלה תמונות ברזולוציה גבוהה (B) מראים קרצינומה של תאים קשקשיים (השמאלית העליונה), הריאה נורמלי, את כלי הדם, במרחב האווירי (למעלה מימין), ו אדנוקרצינומה papillary היטב הבדיל (משמאל למטה) ואת נמק (הימנית התחתונה). (ג) לוח זה מראה את pseudocoloring של H & E שהוכתמו ריאות האונה באמצעות תוכנת morphometric. (D) לוח זה מראה האחוזים על הריאה בודדים פתולוגיות האונה ואת הגידול נמדד על ידי ידע. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Discussion

המאמר תיאר מבוססת הדמיה גישה נסיונית מנוצלים 18F-FDG PET/CT הדמיה עם qIHC על מנת למדוד את שתי התשובות מטבולית מולקולרית, בגידולים ריאות בעקבות מסירת החומר המדכא mTOR MLN0128. MLN0128 מופחת באופן יעיל את 18צריכת F-FDG, המציין תגובה מטבולית משמעותית של גידולים. על-ידי קישור PET/CT הדמיה אימונוהיסטוכימיה, היינו יכולים לרשום גידולים משרטוטי לתמונות PET/CT תלת-ממדי במרחב ולבצע בדיקה מקיפה של כל גידולים ברמה תאית ומולקולרית. זה איפשר לאשר כי MLN0128 עכבות mTOR באיתות, וכך לאשר מענה מולקולרית על המטרה הסם של גידולים. לבסוף, על ידי ניצול של כלים כמותיים, הצלחנו למפות ואת פתולוגיות הגידול ברורים נפרדים, כגון גידול המאסה של הגידול נמק, להגדיר אדנוקרצינומה של קרצינומה תאים קשקשיים משלימים הדמיה microPET שלך.

MicroPET כיום מוגבל על ידי רזולוציה מרחבית של-1 מ מ. בנוסף, 18F-FDG השמירה ברקמות מסוימות עשויים להיות מושפעים גורמים שונים, כולל רמות הגלוקוז פלזמה, סוג, משך החשיפה הרדמה, הטמפרטורה הסביבתית, ואת הבריאות הכללית של החיה, אשר עשוי להשפיע 18 F-FDG פרמקוקינטיקה30. פרמטרים אלה מוטבו עבור פרוטוקול זה, אבל צריך להיות ממוטבים עבור כל דגם בעלי חיים. מחקרים הפארמצבטית 18F-FDG הדמיה של גידולים תת עורית בעכברים להדגים מקדם וריאציה עבור %ID/g אכזרי של 15%, רומז כי התגובה הטיפולית הגידול של עכבר בודדות מוערך על ידי 18 F-FDG מחמד צריך להיות גדול יותר מסף זה ייחשב אמין ומשמעותי31.

חלוקת המשדרים חיית המחמד הסלולר, אפילו subcellular יכול להיות מוערך על ידי רקמת autoradiography עם הסעיפים לאחר מכן ישנה על שיתוף רשום עם qIHC. מחמד ברישום במשותף עם CT מאפשר תמונה מחמד לשים בהקשר אנטומי; . זה מאוד יקר, אפילו עם ניגודיות נמוכה רקמות רכות. העדר רקמות רכות חדות על ידי CT ניתן להתגבר עם תהודה מגנטית (MRI). בנוסף, סמנים ביולוגיים עבור קרינה פלואורסצנטית הדמיה ניתן להשתמש כדי להעריך גליקוליזה ויוו, אך קליטת פוטונים, פיזור בחלל הריאות עשוי להשפיע על מדויק כימות או איתור רגישות32. לסיכום, ניצול כל חיה PET/CT הדמיה עם היסטולוגיה כמותיים מספק מפה של אמת ומדויקים של הביולוגיה הגידול בעקבות התערבות טיפולית.

מולטי ספקטריאליות הדמיה (MSI) ישימה בכל מצב שבו תמונה צבעונית עשויה לשמש. לכל הפחות, MSI מספק מידע זהה לזה תמונה צבעונית, עבור יישומים מסוימים, MSI יכול לספק שמידע על מאפייני מדגם ספקטרלי מפורט יותר מאשר פס רחב תלת-צבעי (RGB) תמונה פשוטה. באופן כללי, המגבלות של MSI הם אלה של צבע הדמיה, פרט לכך MSI היא איטית יותר ולוקח יותר זמן לרכוש תמונות. התוכנה morphometric שימש כדי להשיג תוצאות פילוח לשחזור, מדויק לתמונות, מתוארת בטבלה של חומרים. ישנם מוצרים נוספים זמינים מסחרית יכול לשמש עבור פילוח רקמות, כימות של כימיקלים.

המורכבות של חילוף החומרים סרטן מרחיב מעבר תופעת ורבורג33,מטבוליזם הגלוקוז34. זה סביר מאוד כי גידולים בקלות להתאים טיפולים סוכן יחיד המעכבות גליקוליזה. ההסתמכות על חילוף החומרים של חומצת אמינו תועד טוב בסרטן, וזה צפוי כי גידולים להסתמך על שורה של amino acids כגון גלוטמין, גליצין, סרין, כמו גם אחרים מטבוליטים כגון חומצות שומן בחינם35,36, 37. בנוסף 18F-FDG, הגששים 18נ – ו 11התווית על-ידי C גלוטמין, כולין, אצטט, 1 – ציטוזין (2′-Deoxy-2′-fluoroarabinofuranosyl) (FAC), fluorothymidine (FLT) בהצלחה השתמשו כדי התמונה חומצת אמינו, נוקלאוטיד, מטבולי במודלים חייתיים של סרטן38,39,40,41. אוטומציה, microscale מעקב radiochemistry טכנולוגיות בשילוב עם רזולוציה גבוהה יותר, סורקי PET רגישות גבוהה יותר תשפר את הנגישות של חיית המחמד למדידת הליכים ביולוגיים שונים42,43. כמו מגביר את חילוף החומרים, זה הגיוני כי הרפרטואר של מחמד radiotracers יגדל גם כן, הפעלת חוקרים ורופאים כדי noninvasively פרופיל הגידול חילוף החומרים.

הניצול של PET/CT הדמיה, תפוקה היסטולוגיה כתובות צורך קליני, אשר הוא לתרגם במהירות ספסל תגליות שימוש קליני. כדי להשיג זאת, החוקרים להיות מסוגל למדוד במדויק את התגובה הטיפולית, כמו גם את ההתנגדות רכשה לסמים, דימות PET/CT אשר מאפשר. יתר על כן, ניתוח PET/CT ו- immunohistochemical של גידולים ריאות משמשים סטנדרטי של טיפול לחולים, ולכן, הם לתרגום ישירות לתוך הקלינית. חשוב, PET/CT הדמיה מזהה בקלות גידולים טיפול עמידים, חוקרים אשר ניתן לבודד ולחקור ברמה מולקולארית כדי להבין טוב יותר את המנגנונים של המחלה. זהו תהליך איטרטיבי הפכה לאפשרי יותר להבין את מנגנוני ההתנגדות ועיצוב יעיל יותר אסטרטגיות טיפוליות עבור התרגום קליני.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

אנו מודים האוניברסיטה של קליפורניה לוס אנג’לס קראמפ Preclinical הדמיה וטכנולוגיה מרכז לסיוע שלהם עם PET/CT הדמיה של העכברים, Translational פתולוגיה הליבה מעבדה של סטטיסטיקה הליבה של אוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג’לס דייוויד גפן לרפואה לסיוע שלהם עם הכנת הדוגמא הגידול, ניתוח. למימון, דוד B. Shackelford נתמכה על ידי CTSI ולהעניק פרס המדע Translational KL2 מספרים KL2TR000122 ו- UL1TR000124 דוד גפן בית הספר לרפואה באוניברסיטת קליפורניה והתרגום מאת את המחלקה של ההגנה ריאות סרטן מחקר תוכנית מחקר שותפות W81XWH-13-1-0459 ו- ACS RSG-16-234-01-TBG. שון ט ביילי נתמכה על ידי גרנט הכשרה NIH T32 HL072752 דרך בית הספר דוד גפן לרפואה באוניברסיטת קליפורניה. אנתוני ג’ונס נתמך על ידי UCLA גידול התא ביולוגיה לתוכנית ההכשרה (USHHS רות ל’ Kirschstein מוסדיים הלאומית למחקר פרס השירות # T32 CA009056). Gihad Abdelhady נתמך על ידי R01CA208642 תוספת גיוון NIH/NCI.

Materials

G8 PET/CT Perkin Elmer CLS139564 Used for 18F-FDG PET and CT imaging of mice
Axio Imager.M2 Zeiss 490020-0003-000 Acquiring images of FFPE lung tumor sections
Inform software Perkin Elmer CLS135781 Morphometric used for image analysis of tumor pathologies
Glut1 antibody Alpha Diagnostics GT12-A IHC staining of FFPE lung tumor sections
Phospho-S6 Ribosomal Protein (Ser235/236) (D57.2.2E) XP™ Rabbit mAb Cell Signaling Technologies 4858 IHC staining of FFPE lung tumor sections
MX35 Premier microtome blades  Thermo Fisher Scientific 3051835 Microtome blades for sectioning tissue for autoradiography
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Shackelford, D. B., Shaw, R. J. The LKB1-AMPK pathway: metabolism and growth control in tumour suppression. Nature Reviews Cancer. 9 (8), 563-575 (2009).
  2. Shaw, R. J., et al. The LKB1 tumor suppressor negatively regulates mTOR signaling. Cancer Cell. 6 (1), 91-99 (2004).
  3. Shackelford, D. B., et al. mTOR and HIF-1alpha-mediated tumor metabolism in an LKB1 mouse model of Peutz-Jeghers syndrome. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (27), 11137-11142 (2009).
  4. Faubert, B., et al. Loss of the tumor suppressor LKB1 promotes metabolic reprogramming of cancer cells via HIF-1alpha. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (7), 2554-2559 (2014).
  5. Hemminki, A. The molecular basis and clinical aspects of Peutz-Jeghers syndrome. Cellular and Molecular Life Sciences. 55, 735-750 (1999).
  6. Hemminki, A., et al. A serine/threonine kinase gene defective in Peutz-Jeghers syndrome. Nature. 391 (6663), 184-187 (1998).
  7. Sanchez-Cespedes, M. A role for LKB1 gene in human cancer beyond the Peutz-Jeghers syndrome. Oncogene. 26 (57), 7825-7832 (2007).
  8. Sanchez-Cespedes, M., et al. Inactivation of LKB1/STK11 is a common event in adenocarcinomas of the lung. Cancer Research. 62 (13), 3659-3662 (2002).
  9. Ding, L., et al. Somatic mutations affect key pathways in lung adenocarcinoma. Nature. 455 (7216), 1069-1075 (2008).
  10. Ylikorkala, A., et al. Vascular abnormalities and deregulation of VEGF in Lkb1-deficient mice. Science. 293 (5533), 1323-1326 (2001).
  11. Bardeesy, N., et al. Loss of the Lkb1 tumour suppressor provokes intestinal polyposis but resistance to transformation. Nature. 419 (6903), 162-167 (2002).
  12. Miyoshi, H., et al. Gastrointestinal hamartomatous polyposis in Lkb1 heterozygous knockout mice. Cancer Research. 62 (8), 2261-2266 (2002).
  13. Jishage, K., et al. Role of Lkb1, the causative gene of Peutz-Jegher’s syndrome, in embryogenesis and polyposis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (13), 8903-8908 (2002).
  14. Shackelford, D. B. Unravelling the connection between metabolism and tumorigenesis through studies of the liver kinase B1 tumour suppressor. Journal of Carcinogenesis. 12, 16 (2013).
  15. Jackson, E. L., et al. Analysis of lung tumor initiation and progression using conditional expression of oncogenic K-ras. Genes & Development. 15 (24), 3243-3248 (2001).
  16. Ji, H., et al. LKB1 modulates lung cancer differentiation and metastasis. Nature. 448 (7155), 807-810 (2007).
  17. Momcilovic, M., et al. Heightening energetic stress selectively targets LKB1-deficient non-small cell lung cancers. Cancer Research. 75 (22), 4910-4922 (2015).
  18. Wislez, M., et al. Inhibition of mammalian target of rapamycin reverses alveolar epithelial neoplasia induced by oncogenic K-ras. Cancer Research. 65 (8), 3226-3235 (2005).
  19. Liang, M. C., et al. TSC1 loss synergizes with KRAS activation in lung cancer development in the mouse and confers rapamycin sensitivity. Oncogene. 29 (11), 1588-1597 (2010).
  20. Hudes, G., et al. Temsirolimus, interferon alfa, or both for advanced renal-cell carcinoma. The New England Journal of Medicine. 356 (22), 2271-2281 (2007).
  21. Wander, S. A., Hennessy, B. T., Slingerland, J. M. Next-generation mTOR inhibitors in clinical oncology: how pathway complexity informs therapeutic strategy. The Journal of Clinical Investigation. 121 (4), 1231-1241 (2011).
  22. Pourdehnad, M., et al. Myc and mTOR converge on a common node in protein synthesis control that confers synthetic lethality in Myc-driven cancers. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (29), 11988-11993 (2013).
  23. Hsieh, A. C., et al. The translational landscape of mTOR signalling steers cancer initiation and metastasis. Nature. 485 (7396), 55-61 (2012).
  24. Momcilovic, M., et al. Heightening energetic stress selectively targets LKB1-deficient non-small cell lung cancers. Cancer Research. 75 (22), 4910-4922 (2015).
  25. Frese, K. K., Tuveson, D. A. Maximizing mouse cancer models. Nature Reviews Cancer. 7 (9), 645-658 (2007).
  26. Shackelford, D. B., et al. LKB1 inactivation dictates therapeutic response of non-small cell lung cancer to the metabolism drug phenformin. Cancer Cell. 23 (2), 143-158 (2013).
  27. Momcilovic, M., et al. Targeted Inhibition of EGFR and Glutaminase Induces Metabolic Crisis in EGFR Mutant Lung Cancer. Cell Reports. 18 (3), 601-610 (2017).
  28. Goodwin, J., et al. The distinct metabolic phenotype of lung squamous cell carcinoma defines selective vulnerability to glycolytic inhibition. Nature Communications. 8, 15503 (2017).
  29. Fueger, B. J., et al. Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice. Journal of Nuclear Medicine. 47 (6), 999-1006 (2006).
  30. Dandekar, M., Tseng, J. R., Gambhir, S. S. Reproducibility of 18F-FDG microPET studies in mouse tumor xenografts. Journal of Nuclear Medicine. 48 (4), 602-607 (2007).
  31. Luker, G. D., Luker, K. E. Optical imaging: current applications and future directions. Journal of Nuclear Medicine. 49 (1), 1-4 (2008).
  32. Vander Heiden, M. G., Cantley, L. C., Thompson, C. B. Understanding the Warburg effect: the metabolic requirements of cell proliferation. Science. 324 (5930), 1029-1033 (2009).
  33. Vander Heiden, M. G., DeBerardinis, R. J. Understanding the intersections between metabolism and cancer biology. Cell. 168 (4), 657-669 (2017).
  34. Zhang, W. C., et al. Glycine decarboxylase activity drives non-small cell lung cancer tumor-initiating cells and tumorigenesis. Cell. 148 (1-2), 259-272 (2012).
  35. Possemato, R., et al. Functional genomics reveal that the serine synthesis pathway is essential in breast cancer. Nature. 476, 346-350 (2011).
  36. Sullivan, L. B., et al. Supporting aspartate biosynthesis is an essential function of respiration in proliferating cells. Cell. 162 (7360), 552-563 (2015).
  37. Hassanein, M., et al. Preclinical evaluation of 4-[(18)F]fluoroglutamine PET to assess ASCT2 expression in lung cancer. Molecular Imaging and Biology. 18 (1), 18-23 (2016).
  38. Qu, W., et al. Preparation and characterization of L-[5-11C]-glutamine for metabolic imaging of tumors. Journal of Nuclear Medicine. 53 (1), 98-105 (2012).
  39. Venneti, S., et al. Glutamine-based PET imaging facilitates enhanced metabolic evaluation of gliomas in vivo. Science Translational Medicine. 7 (274), 217 (2015).
  40. Gambhir, S. S. Molecular imaging of cancer with positron emission tomography. Nature Reviews Cancer. 2 (9), 683-693 (2002).
  41. Keng, P. Y., et al. Micro-chemical synthesis of molecular probes on an electronic microfluidic device. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (3), 690-695 (2012).
  42. Lazari, M., et al. ELIXYS – a fully automated, three-reactor high-pressure radiosynthesizer for development and routine production of diverse PET tracers. EJNMMI Research. 3 (1), 52 (2013).

Tags

18F-FDG PET/CTLung CancerTumor MetabolismCancer TherapeuticsQuantitative HistologyNon-invasive ImagingMouse Model

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Momcilovic, M., Bailey, S. T., Lee, J. T., Zamilpa, C., Jones, A., Abdelhady, G., Mansfield, J., Francis, K. P., Shackelford, D. B. Utilizing 18F-FDG PET/CT Imaging and Quantitative Histology to Measure Dynamic Changes in the Glucose Metabolism in Mouse Models of Lung Cancer. J. Vis. Exp. (137), e57167, doi:10.3791/57167 (2018).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image