שיטה של הזרקה תוך-יצרנית של ריאגנטים לפתרון אבלטיבי מבוסס אתנול לעץ דביק החלב של העכבר להדמיית ויוו ומניעת סרטן השד מתוארת. הזרקה ישירות לתוך פתח הפטמה מאפשרת מיקוד תאי אפיתל החלב עם נזק מינימלי לרקמות משניות.
סרטן השד הוא הסרטן הנפוץ ביותר והגורם השני המוביל למוות הקשור לסרטן לנשים בארה”ב. עבור נשים בסיכון גבוה, כריתת שד מניעתית היא אסטרטגיית המניעה העיקרית היעילה ביותר. כריתת שד מניעתית היא הליך כירורגי אגרסיבי שמסיר לחלוטין את תאי האפיתל החלביים שמהם מתעורר סרטן השד יחד עם הרקמה שמסביב. אנו מבקשים לפתח הליך תוך דלקתי זעיר פולשני כחלופה לכריתת שד מניעתית כדי לנטרל באופן מקומי את תאי האפיתל החלביים לפני שהם יכולים להיות ממאירים. אנחנו ואחרים פיתחנו הליך לידה תוך-דלקתי כדי להגיע ולטפל בתאי האפיתל האלה במודלים מכרסמים של סרטן השד. בעוד שלבלוטת החלב של העכבר עם עץ דביק יחיד שאינו anastomosed שנפתח בפטמה יש ארכיטקטורה הרבה פחות מורכבת ומיוסרת מאשר השד האנושי, מודלים עכבר המושרה כימית מהונדס גנטית של סרטן השד הם בעלי ערך כדי לייצר מחקרים הוכחת הרעיון של אסטרטגיות מניעה חדשות. כאן, אנו מתארים הליך לאספקה תוך רחמית של פתרון אבלטיבי מבוסס אתנול המכיל מיקרו-CT / רנטגן טנטלום מבוסס סוכן ניגודיות בתוך עץ דביק החלב העכבר למטרה הטיפולית של מניעה ראשונית של סרטן השד. משלוח תוך-יצרני של ריאגנטים מימיים (למשל, תרכובות ציטוטוקסיות, siRNAs, AdCre) תואר בעבר במודלים של עכבר. לכן, אנו ממקדים את תיאור הפרוטוקול שלנו על שינויים מתודולוגיים ושיקולים ניסיוניים ייחודיים לייעול המסירה של אתנול, למזעור תופעות לוואי מקומיות ומערכתיות של ניהול אתנול, ועל הדמיה in vivo של מילוי עץ דביק באמצעות הדמיית מיקרו-CT / פלואורוסקופיה. הדמיה של עץ הרקיע מיד לאחר הזרקת פתרון המכיל ניגודיות מאפשרת אישור של מילוי מלא או תוצאות לא מוצלחות כגון מילוי חסר או מילוי יתר. הליך זה יכול להיות מיושם עבור משלוח והדמיה של תרכובות אבלטיביות אחרות שמטרתן למנוע היווצרות גידול או טיפול מקומי גידולים בשלב מוקדם נגיש באמצעות עץ דביק.
סרטן השד היא מחלה נפוצה שעלולה להיות קטלנית עם מעט אפשרויות זמינות למניעה1. ההתערבות היעילה ביותר היא כריתת שד מניעתית; עם זאת, רק אנשים בסיכון גבוה בוחרים לעבור הליך זה כפי שהוא ניתוח עם השלכות משנות חיים גדולות2. ההליך מסיר לחלוטין את תאי האפיתל החלביים שמהם מתעורר סרטן השד יחד עם הרקמה שמסביב. זה יכול לגרום ללחץ פיזי, פסיכולוגי וחברתי עבור הפרט, ולעתים קרובות להניא אנשים מלהמשיך עם הליך כירורגי זה כקו הראשון שלהם של התערבות ראשונית.
הוכחנו כי משלוח של פתרון אבלטיבי המכיל 70% אתנול (EtOH) ישירות לתוך עץ דביק יעיל בהריגת תאי אפיתל החלב עם נזק מוגבל לרקמות משניות ובמניעת גידולי שד במודלים של עכברים3. EtOH שימש זמן רב קלינית כסוכן אבלטיבי או sclerosing לטיפול מקומי. הזרקת EtOH מלעורית משמשת כסוכן אבלטיבי עבור גידולי כבד בלתי ניתנים לפענוח, neoplasms כליות בלוטת יותרת הכליה, וגידולים ציסטיים בלבלב4,5,6; עבור צליאק פלקסוס נוירוליזה כדי להפחית את הכאב7; ולטיפול בשד פסאודו-אוניוריזמים8. הזרקת EtOH תוך וסקולרית משמשת כסוכן sclerosing כדי למנוע נפיחות ועיוות ממומים arteriovenous (AVM), ולטיפול קוסמטי של ורידים עכביש דליות9,10,11,12,13. כמו כריתת שד מניעתית, הצלחת המניעה עם משלוח מקומי של פתרון אבלטיבי תלויה ביכולת להסיר לחלוטין את כל תאי האפיתל החלביים שמהם הסרטן עלול להתעורר. זה דורש אישור כי החומר אבלטיבי מילא בהצלחה את העץ דביק, ובכך ליצור קשר עם כל תאי אפיתל החלב ישירות. אמצעים קליניים להזרקת חומרים בתוך בלוטות החלב ולהדמייתם על ידי פלואורוסקופיה מונחית תמונה או ductography זמינים בקלות14,15; לכן, ניתן יהיה גם לספק ולאשר משלוח מוצלח כאשר הליך זה עשוי להצדיק הערכה בניסויים קליניים.
הדגמת ההיתכנות של גישה מונחית תמונה זו בחיות מעבדה היא צעד מפתח בביסוס היעילות והיתכנות התרגומית של אבלציה תוך-חינוכית (ID) כאמצעי מניעה לסרטן השד. במעבדה שלנו, פיתחנו שיטה להזרקה מוצלחת של כל בלוטות החלב בעכברים עם פתרון אבלטיבי המכיל חומר ניגודיות במהלך זריקות שבועיות כדי להבטיח שהחיה לא תיכנע למנת יתר של EtOH (איור 1, איור 2, התייחסות מס’ 3,16). הליך זה מציב מחט 34 G בתוך פתח הפטמה של עכבר מרדים איזופלוריין כדי להזריק את פתרון הבדיקה. כמה שיפורים מרכזיים של ההליך כוללים שימוש מזרקים gastight עבור נוזלים וגזים, הזרקת כמויות גבוהות יותר לכל עצים דביקים17, וטיפול אנטי דלקתי מורחב. הטיפול הפרה-קליני של 5 מ”ג/ק”ג של carprofen, NSAID, מ 2 d לפני עד 7 d לאחר הליך הזיהוי עולה בקנה אחד עם זה של טיפול sclerosing קליני עבור AVM. בדרך כלל, לאחר הרדמה מערכתית, החולים מקבלים תרופות אנטי דלקתיות, כגון NSAIDs, במשך יומיים לאחר ההליך שניתן להאריך כדי להקל על כל דלקת מקומית או כאב12. שיכרון אלכוהול הוא הקלה משמעותית על ידי הזרקה תוך פריטטונית של פתרון סוכרוז 5% בעכברים. עם מתן פתרון סוכרוז זה, עכברים יכולים להיות מוזרקים בבטחה עם עד 160 μL של 70% EtOH (עד ארבעה עצים דביקים; כ 0.4 g / dL של תוכן EtOH בדם); בעלי חיים התאוששו באופן מלא בתוך 4 שעות לאחר זריקות מזהה. להזרקה של יותר מארבע בלוטות בעכברים ו/או ריכוזי EtOH גבוהים יותר, אנו מבצעים מפגשים רציפים כדי לאפשר מספיק זמן התאוששות. שיכרון אלכוהול אצל נשים יהיה דאגה פחותה בשל השיעור הנמוך יותר של כמות אלכוהול למשקל הגוף. בהתחשב במספר העצים הדביקים בשד האדם14,15, כ -16, והנפח המשוער למלא כל צינור עץ 18,19, עד 32 מ”ל של 70% EtOH יינתן. כמות זו תהיה נמוכה בהרבה מ 50 מ”ל של 95% EtOH מנוהל בהליכים קליניים אחרים4,9. ניהול תוך ורידי של תמיסת תיאמין וגלוקוז יכול לשמש כדי למזער עוד יותר את ההשפעות של שיכרון EtOH, במיוחד במקרים שבהם נפח כולל גדול יותר של EtOH ייתכן שיהיה צורך להזריק ו/או לנשים שיש להם סובלנות נמוכה יותר לצריכת אלכוהול (למשל, וריאנטים אלליים באלכוהול או אלדהיד דהידרוגנאז).
הדמיה באמצעות מיקרו-CT/פלואורוסקופיה מאפשרת לנו לאשר מילוי דביק מוצלח של כל בלוטה (איור 1, איור 2, איור 3). זה יכול להיות מוקלט לניתוח עתידי, או להעריך באותו הרגע באמצעות הדמיה פלואורוסקופיה בזמן אמת, כפי שנעשה ביישום קליני, כדי להגביל את נטל הקרינה הכולל שהוטל על החיה. כדי לשפר עוד יותר תכונות ספציפיות של פתרון אבלטיבי זה עבור משלוח מונחה תמונה בזמן אמת ב vivo, השווינו בעבר ניגוד המכיל יוד שאושר על ידי ה-FDA לתחמוצת טנטלום (TaOx) המכילה חלקיקים מסונתזים על ידי מעבדת שפירו 3,16. TaOx הראתה ביצועים מעולים כסוכן ניגודיות מיקרו-CT להדמיית המילוי הראשוני של עץ ההדבקה (איור 2, איור 3). TaOx יכול לשמש ניגוד התייחסות לביצוע הערכה שיטתית יותר אורך של סוכני ניגודיות מאגר דם אחרים מבוססי חלקיקים (למשל, יוד-, ביסמוט, או המכיל זהב) ותאימות של TaOx עם ריכוזים שונים של תאית אתיל כמו סוכן gelling20,21.
כריתת שד מניעתית היא כיום ההתערבות היעילה ביותר לסרטן השד, אך יש לה כמה השפעות שליליות חמורות. אבלציה מקומית של תאי אפיתל החלב עם פתרון מבוסס EtOH היא טיפול אלטרנטיבי מבטיח כפי שהדגמנו במחקר הוכחת רעיון על מודל עכבר FVB-Tg-C3(1)-TAg אגרסיבי של סרטן השד3. הזרקת זהות של פתרון אבלטיבי זה מאפשרת מיקוד של תאי האפיתל החלביים שמהם מתעורר סרטן השד עם נזק משני מוגבל. הוספת חומר ניגודיות לרנטגן לפתרון האבלטיבי מאפשרת הבנה משופרת של יעילות הפתרון במניעה, שכן אנו יכולים לראות אם כל עץ דביק מתמלא בהצלחה לאחר ההזרקה (איור 2B). צפייה בלוטות מוזרקות על ידי פלואורוסקופיה מיד לאחר הזרקה מראות מה צפוי להיעשות במרפאה כדי לאשר מילוי מוצלח של עץ דביק. אישור חזותי של אספקת פתרונות יודיע בצורה הטובה ביותר אם כל חלקי העץ הושגו בזמן אמת. זה יכול לאפשר הזרקה נוספת להתבצע כדי להשלים מילוי בזמן או בהפעלה עתידית. חשוב מאוד שהפתרון האבלטיבי יגיע לכל חלקי העץ הדביק כדי להבטיח שניתן יהיה לגשת לכל תאי האפיתל להרג (איור 3). השארת תאי אפיתל חיים בתוך העץ תאפשר את האפשרות כי סרטן השד עדיין יכול להתעורר. ניצול ניגודיות זריקות מזהה להצלחת התמונה של הזריקה יכול להיות גם שימושי עבור ניסוחים אחרים. טבלה 1 מספקת עצות לפתרון בעיות ועצות מועילות. מחקרים אחרים תיארו פרוטוקולי משלוח מזהה עבור חלקיקים ויראליים (למשל, AdCre, CRISPR מדריך RNAs), הורמונים, תרכובות ציטוטוקסיות, siRNAs ו/או סוכני פילוח בעכברים3,16,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37 38, חולדות24,32,39,40,41, וארנבות 42,43,44,45,46,47. מחקרים קליניים עצמאיים דיווחו על קנוניולציה מוצלחת של עד שמונה צינורות לכל שד עבור משלוח מקומי של כימותרפיה40,48,49. הדמיית מילוי מלא בעת מתן פתרונות אחרים המיועדים למניעה או המיועדים לטיפול תהיה כדאית מסיבות דומות. הידיעה כי הפתרון הגיע לכל הענפים והקצוות הסופיים של העץ תהיה אינפורמטיבית בהערכת מניעה או טיפול מוצלחים.
איננו מודעים לשיטות הדמיה תוך-דלקתיות אחרות בעכברים3,34 או במודלים אחרים של בעלי חיים47 המאפשרים רזולוציה גבוהה של חלקיקי TaOx. ראוי לציין, TaOx בעץ דביק murine ביצועים טובים יותר סוכני ניגודיות שאושרו על ידי ה-FDA עבור ductography אבחון3,16. כפי שאנו ממשיכים להעריך את ההליך ablative מזהה על יכולתו למנוע סרטן השד, נוכל לקבוע בצורה מדויקת יותר מאיזה סרטן בלוטות עולה בעזרת נתונים נוספים שניתנו באמצעות הדמיה לאחר מסירת זהות. לדוגמה, ניתן לקבוע אם בלוטה שהתמלאה רק באופן חלקי היא סבירה יותר מאשר בלוטה שאינה מוזרקת כדי לגרום להיווצרות גידול, אשר מטפל בפרופיל הבטיחות וחשש של זריקות לא מוצלחות על אישה בסיכון גבוה. טכניקה זו יש כמה מגבלות. זוהי טכניקת עכבר מאתגרת יחסית הדורשת מיומנות ומיומנות של המפעיל כדי לתפעל בהצלחה cannulate כל צינור. כל זריקה בודדת היא אירוע עצמאי ולכן הזרקה לא מוצלחת על בלוטה אחת או יותר עלולה לסכן את פרשנות התוצאה. בהתחשב בגודל של בלוטת החלב murine ושבריריות של הפטמה, פלואורוסקופיה או טכניקת הנחיית תמונה דומה אינו זמין ליידע בזמן אמת מתי להפסיק עירוי. הנחיית תמונה בזמן אמת זו תהיה דרישה ליישום קליני של אספקה מקומית של פתרון אבלטיבי.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה, בין השאר, על ידי המכון הלאומי לסרטן R21 CA2226579 ומענקי R01 CA258314 ל- LFS ועל ידי המכון הלאומי להדמיה ביו-רפואית וביו-הנדסה R01 EB029418 מענק EMS. ברצוננו להודות למכון MSU למתקן הליבה של מדעי הבריאות וההדמיה ההנדסית (IQ) על השימוש במערכות ההדמיה והמומחיות הטכנית שלהם. ברצוננו להודות לד”ר דניאל פרגוסון על סקירת תוכן הסרטון והנתונים על ציות להנחיות לרווחת בעלי החיים.
AnalyzeDirect v12.0 | Caliper | n/a | For micro-CT image processing |
Carprieve, Carprofen 50 mg/mL | Allivet | 50647 | For anti-inflammatory treatment |
Evans blue | Sigma | E2129-50G | For injection visualization |
Hot water bath | Toolots | Yidu_HH-S2 | For preparing carprofen cups |
Imaris | Bitplane | n/a | For confocal image processing |
MediGel Sucralose Cups | ClearH2O | 74-02-5022 | For delivery of carprofen |
Model 1705 RN Syringe, 50μL | Hamilton | 7655-01 | For intraductal injection |
Photoshop 2021 | Adobe | n/a | For image processing |
Quantum GX2 microCT Imaging System | Perkin Elmer | CLS149276 | For micro-CT image acquisition |
Small Hub RN Needle, 34 gauge, custom (12° bevel angle, 0.375 in, point style 4) | Hamilton | 207434 | For intraductal injection |
Stereo Microscope SZM Series | AmScope | SM-4TPZ-144 | For intraductal injection |
Sterile blue food dye | McCormick | 930641 | For injection visualization |
Sterile phosphate buffered saline (PBS) | ThermoFisher | 14190250 | For solution preparation |
Stickers | DOT Scientific | DOTSCI-C50 | For preparing carprofen cups |
Sucrose | Calbiochem | 8550-5KG | For intraductal injection |
Syringes | Fisher | 14-826-79 | For preparing carprofen cups |
Vortex | VWR | 10153-834 | For preparing carprofen cups |
Warming pump/pad(s) | Braintree Scientific | HTP-1500 120V; AP-R 26E | For intraductal injection/preoperative preparation |