Bu protokol için biz [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose pozitron emisyon tomografisi ve bilgisayarlı tomografi (18F-FDG PET/BT) tümör metabolik yanıt hedefe yönelik tedavi MLN0128 bir olarak ölçmek için görüntüleme nasıl tarif KRAS/Lkb1 mutant fare model akciğer kanseri ve düşsel yüksek çözünürlüklü ex vivo autoradiography ve nicel Histoloji ile birleştiğinde.
[18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose pozitron emisyon tomografi (18F-FDG PET) görüntüleme. tarafından kolayca ölçülür aerobik glikoliz anahtarına gelişmiş tümör özelliğidir KRAS proto-oncogene ve LKB1 tümör baskılayıcı gen Co mutasyonların, hypermetabolic, glycolytic tümör büyüme sürücü akciğer kanserinde sık olaylardır. Büyüme ve metabolizma bu tümörlerin düzenleyen bir kritik yol Seçici Katalitik mTOR kinaz inhibitörleri kullanarak etkili bir şekilde hedeflenebilir rapamycin (mTOR) yolu mekanik hedeftir. MTOR inhibitörü MLN0128 glikoliz farelerde tümör KL fareler anılacaktır Kras ve Lkb1 ortak mutasyonlar ile taşıyan bastırır. KL farelerde tedavi yanıt ilk 18tarafından F-FDG PET ölçülür ve bilgisayarlı tomografi (CT) önce ve sonra MLN0128 teslim görüntüleme. 18F-FDG PET/BT kullanarak, araştırmacılar bir terapötik müdahale hedefli tedaviler ile takip akciğer kanser genetiği fare modelleri (GEMMs) glukoz metabolizmasında dinamik değişiklikleri ölçmek edebiliyoruz. Bu ex vivo autoradiography ve xarakteristikaları yazılımını kullanarak bir nicel immunohistokimyasal (qIHC) Analizi tarafından takip ediyor. QIHC kullanımı algılama ve miktar tedavi yanı sıra farklı tümör patolojiler karakterizasyonu takip biyomarker profilleri farklı değişiklikleri sağlar. Evde beslenen hayvan görüntüleme için nicel Histoloji ve kaplin metabolik ve terapötik yanıt vivo içinde fare modelleri hastalığı tanımlamak için etkili bir stratejidir.
Bizim araştırma soruşturma ve kanser karaciğer kinaz B1 mutasyonların ile (LKB1, STK11 da bilinir) hedefleme üzerinde odaklanmıştır mutant kanserleri1. LKB1 (AMPK) AMP kinaz aktivasyonu büyüme ve metabolizmasının düzenlenmesi için önde gelen mTOR karmaşık 1 (mTORC1) represses bir ana tümör baskılayıcı geçer. Bu nedenle, LKB1 kaybı bir kontrolsüz mTORC1 harekete geçirmek, yaygın olarak anılacaktır Warburg etkisi2,3,4glycolytic bir metabolik fenotip HIF1-Alfa sonuç aktivasyonu yol açar. LKB1 mutasyonlar ihracı doğrudan olarak Peutz-Jeghers Sendromu (hamartomlar5 olarak bilinen iyi huylu polipler gastrointestinal gelişimi tarafından karakterize PJS) bilinen nadir ailesel kanser öncesi bırakma sendromu gelişmesine yol. , 6 , 7. Ayrıca, LKB1 sık sık oncogenic KRAS hâsıl içinde hypermetabolic ve agresif insan akciğer tümörleri8,9ile birlikte dönüşüyor.
Lkb1 bağlı hastalıklar kolayca farelerde modellenmiştir. Lkb1 Heterozigoz inactivation farelerde doğru PJS10,11,12,13modelleme hamartomlar gelişimine yol açar. Ayrıca, kolayca farelerde doğru modellenmiştir Lkb1 mutasyonlar akciğer, cilt, pankreas ve meme14kanser fenotipleri özetlemek. Kras/Lkb1 ortak mutasyon transgenik fareler, Lkb1, oncogenic KrasG12D alleli ve biallelic silinmesi bir Cre recombinase-aracılı aktivasyon kullanarak akciğer dokusunun içinde agresif ve metastatik akciğer tümörleri15 oluşumunda sonuçları ,16. KrasG12Dkarakterizasyonu; Lkb1– / – fareler izole (KL) akciğer tümörleri gösterir Bu tümörler yüksek mTORC1 harekete geçirmek var ve son derece glycolytic, glikoz ve laktat her iki doğrudan metaboliti ölçümleri kullanarak veya [18F] kullanımını ölçme -2- Fluoro-2-deoksi-D-glukoz (18F-FDG) pozitron emisyon tomografisi (PET) bilgisayarlı tomografi (CT) 17ile tarafından. MTORC1 hiper-harekete geçirmek içinde LKB1 mutant tümörler mTOR bu kanser tedavisi için her iki allosteric ve katalitik kinaz inhibitörleri testleri için açık bir mantığı sağlar.
Bir önceki çalışmada, allosteric mTORC1 inhibitörü rapamycin (RAPA) başarılı bir şekilde büyüme ve glikoliz içinde bir Lkb1+ /- transgenik fare modelinin PJS3kullanımı gastrointestinal (GI) tümörleri inhibe gösterdi. RAPA Şu anda tedavisi renal hücreli karsinom için bir tek ajan tedavi olarak onaylanmış ama sınırlı etkinliği NSCLC18,19,20dakikaya gösterdi. RAPA allosteric mTORC1 inhibitörü ve üzerine mTOR kompleksleri 1 ve 2 daha fazla neredeyse tamamlandı inhibisyonu teslim yeni nesil mTOR katalitik kinaz inhibitörleri geliştirme tarafından geliştirilmiş (mTORC1 ve mTORC2, sırasıyla)21. MLN0128 gibi ilaçlar şimdi preklinik çalışmalar ve erken evre klinik22,23değerlendirilen. Bizim Laboratuvar son çalışmada MLN0128 güçlü mTOR inhibitörü insan akciğer tümör hücre hatlarında ve in vivo akciğer kanseri15,16KL GEMMs gösterdi. MLN0128 akciğer tümör büyüme ve glikoz metabolizması bu fareler24yılında bastırılır.
Bu çalışmada, bir koşullu olarak aktif Lox-Stop-Lox-KRASG12D onkogen15,25tarafından başlatılan akciğer kanser iyi karakterize adenoviral Cre kaynaklı fare modelleri avantajlarından yararlanın. Bu KrasG12D fareler Lkb1 floxed allelleri sahip fare ile kesişti (KrasG12D; oluşturmak için Lkb1L/L) Lkb1L/L (KL) fareler16. Adeno – veya Cre recombinase ifade lentivirus etkilerinin teslimini, KL fareler 4 hafta sonrası tümör indüksiyon tarafından erken lezyonlar geliştirmek. 6 hafta, tümörler akciğer karsinom tipik bir daha kötü huylu, agresif tümör fenotip adenomatous tümör dan KL fareler değişim ve 8-10 hafta, fareler ile % 100 alellerle16,26frank karsinom geliştirmek.
Her iki PET/CT görüntüleme ve nicel immünhistokimya teslimini takip tümörler de tedavi yanıtlarının yanı sıra moleküler ve metabolik yanıt-e doğru belirlemek için kullanılan hedeflenmiş tedaviler MLN012817, gibi 26,27. Burada açıklanan 18F-FDG PET kullanır bir deneysel protokol metabolik yanıt olarak bir MLN0128 hedefli tedavi ölçmek için görüntüleme. Nicel Histoloji ile PET Görüntülemede kaplin mTOR inhibisyon moleküler yanıt ölçümü yanı sıra tümör yükü ve tümör histolojisi miktar sağlar.
Bu makalede açıklanan mTOR inhibitörü MLN0128 teslimini izleyen akciğer tümörleri metabolik ve moleküler yanıtlarında ölçmek için qIHC ile 18F-FDG PET/BT görüntülemede kullanılan bir görüntüleme tabanlı deneysel yaklaşım. MLN0128 etkili bir şekilde önemli bir metabolik yanıt tümörler olarak gösteren 18F-FDG tüketimi, azaltılmış. PET/CT görüntüleme için immünhistokimya bağlayarak, biz dağınık şekilde 3D PET/CT resimlere kesitli tümör kayıt ve ayrıntılı bir inceleme bir hücresel ve moleküler düzeyde tüm tümörler, gerçekleştirmek başardık. Bu MLN0128 mTOR, böylece bir hedef üzerinde moleküler yanıt tümörler ilaç olarak onaylayan bir sinyal inhibe onaylamak mümkün kıldı. Son olarak, nicel Histoloji yararlanarak, biz eşlemek başardık ve tümör nekroz, üzerinden genel tümör kitle gibi ayrı ayrı tümör patolojiler adenokarsinom Skuamöz Hücre karsinoma üzerinden tanımlamak ve microPET görüntüleme tamamlayıcı.
MicroPET Şu anda yaklaşık 1 mm kayma bir kararı ile sınırlıdır. Ayrıca, 18F-FDG saklama bazı dokularda plazma glikoz düzeyleri, türü ve süre anestezik pozlama, ortam sıcaklığı ve etkisi olabilir hayvan, genel sağlığı da dahil olmak üzere çeşitli faktörler tarafından etkilenebilir 18 F-FDG farmakokinetik30. Bu parametreler bu iletişim kuralı için optimize edilmiş ama her hayvan modeli için optimize edilmelidir. Tekrarlanabilirlik çalışmaları 18F-FDG görüntüleme farelerde deri altı tümörlerinin yaklaşık % 15 tümör tedavi yanıt bireysel fare 18 tarafından değerlendirildi düşündüren kötü %ID/g için varyasyon katsayısı göstermek F-FDG PET güvenilir ve önemli31dikkate alınması gereken bu eşik değerinden daha büyük olması gerekir.
Evde beslenen hayvan tarayıcıları hücresel ve hatta hücre altı dağıtım doku autoradiography tarafından daha sonra lekeli ve qIHC ile birlikte kayıtlı bölümleri ile tespit edilebilir. CT ile birlikte kayıt evde beslenen hayvan anatomik bir bağlamda koymak evde beslenen hayvan görüntü sağlar; Bu bile düşük yumuşak doku kontrast ile son derece değerli. Yumuşak doku kontrast CT ile eksikliği manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile aşılabilir. Buna ek olarak, biyolojik floresans görüntüleme için glikoliz vivo içindeama foton emilim değerlendirmek için kullanılabilir ve dağılım akciğer boşluğunda doğru Nefelometri veya algılama hassasiyeti32etkileyebilir. Özet olarak, Bütün hayvan PET/CT görüntüleme ile kantitatif Histoloji kullanan terapötik müdahale takip tümör biyolojisi doğru ve gerçek zamanlı haritası sağlar.
Spektral görüntüleme (MSI) renkli bir resmin kullanıldığı herhangi bir durumda geçerlidir. En azından, MSI renkli bir görüntüyü aynı bilgileri sağlar ve bazı uygulamalar için MSI basit bir geniş bant üç renkli (RGB) görüntü ayrıntılı bir örnek spektral özellikleri hakkında bilgi sağlar. Genel olarak, MSI sınırlamaları MSI yavaştır ve görüntüleri elde etmek için daha fazla zaman alır renk, Imaging aittir. Xarakteristikaları yazılım görüntüler için tekrarlanabilir, doğru segmentasyon sonuçları elde etmek için kullanılan ve Malzemeler tabloaçıklanmıştır. Doku segmentasyon ve histoloji miktar için kullanılabilir ek piyasada bulunan ürünler vardır.
Kanser metabolizma karmaşıklığı Warburg etkisi ve glukoz metabolizma33,34uzanır. Tümör glikoliz inhibe tek ajan tedavilere kolayca adapte olacaktır muhtemeldir. Amino asit metabolizması üzerine güven de kanser belgelenmiş oldu ve bu tümörler amino acids glutamin, glisin ve serin gibi aynı zamanda diğer metabolitler serbest yağ asitleri35,36gibi bir dizi itimat bekleniyor, 37. 18yanı sıra F-FDG, sondalar 18F – ve 11C harfiyle glutamin, Kolin, asetat, 1 – gibi (2′-deoksi-2′-fluoroarabinofuranosyl) sitozin (FAC) ve fluorothymidine (FLT) görüntü amino asit için başarılı bir şekilde kullanılmıştır, nükleotit ve lipid metabolizma kanser38,39,40,41hayvan modellerinde. Daha yüksek çözünürlük ile birleştiğinde Otomasyon ve microscale izleyici radiochemistry teknolojileri daha yüksek duyarlılık PET tarayıcılar çeşitli biyolojik yordamlar42,43ölçmek için evde beslenen hayvan erişilebilirliğini geliştirmek olacaktır. Metabolizma artar anlayışı olarak, evde beslenen hayvan radiotracers repertuar de, araştırmacılar ve hekimler noninvazif profil tümör metabolizma artacak mantıklı olur.
PET/CT görüntüleme ve nicel Histoloji kullanımı hızla tezgah keşifler klinik kullanıma çevirmek için olan bir klinik ihtiyaç giderir. Bunu yapmak için araştırmacılar doğru tedavi yanıt yanı sıra uyuşturucu, hangi PET/CT görüntüleme sağlar için edinsel direnç ölçmek gerekir. Ayrıca, PET/BT ve immunohistokimyasal Analizi akciğer tümörlerinin hastalar için standart tedavi kullanılan ve böylece, klinik uygulamaya doğrudan çevrilebilir. Önemlisi, PET/BT görüntüleme kolayca hangi araştırmacılar yalıtmak ve mekanizmaları hastalık daha iyi anlamak için moleküler düzeyde sorguya terapi dayanıklı tümörleri, tanımlar. Bu daha iyi direnç mekanizmaları anlamak ve klinik çeviri için daha etkili tedavi edici stratejiler tasarlamak mümkün kıldı yinelemeli bir işlemdir.
The authors have nothing to disclose.
Üniversitesi California Los Angeles’Crump Preclinical görüntüleme teknolojisi merkezi onların yardım için PET/CT görüntüleme farelerin translasyonel patoloji temel laboratuvar ve University of California Los Angeles özünde istatistikleri ile teşekkür ediyoruz David Geffen School of Medicine tümör numune hazırlama ve analiz onların yardım için. Finansman, David B. Shackelford CTSI tarafından desteklenen ve KL2 translasyonel bilim ödülü vermek numaraları KL2TR000122 ve UL1TR000124, David Geffen School of Medicine UCLA ve tarafından bölümü, savunma akciğer kanser araştırma programı translasyonel Ortaklık W81XWH-13-1-0459 ve ACS RSG-16-234-01-TBG araştırma. Sean T. Bailey David Geffen School of Medicine UCLA üzerinden bir NIH T32 eğitim grant HL072752 tarafından desteklenmiştir. Anthony Jones UCLA tümör hücre biyoloji eğitim programı tarafından (USHHS Ruth L. geliştirilmektedir kurumsal Ulusal Araştırma hizmet ödülü # T32 CA009056) desteklenir. Gihad Abdelhady bir NIH/ncı çeşitlilik ek R01CA208642 tarafından desteklenir.
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 |