İn vivo görüntüleme ve meme kanserini önleme için fare meme düktal ağacına etanol bazlı ablatif bir çözüm için reaktiflerin intradüktal enjeksiyon yöntemi açıklanmıştır. Doğrudan meme ucu açıklığına enjeksiyon, meme epitel hücrelerinin minimum kollateral doku hasarı ile hedeflenmesini sağlar.
Meme kanseri, ABD’de kadınlarda en yaygın kanser ve kansere bağlı ölümlerin ikinci nedenidir. Yüksek riskli kadınlar için profilaktik mastektomi en etkili birincil önleme stratejisidir. Profilaktik mastektomi, meme kanserinin çevre doku ile birlikte ortaya çıktığı meme epitel hücrelerini tamamen ortadan kaldıran agresif bir cerrahi işlemdir. Meme epitel hücrelerini malign hale gelmeden lokal olarak alevlendirmek için profilaktik mastektomiye alternatif olarak minimal invaziv bir intradüktal prosedür geliştirmeye çalışıyoruz. Biz ve diğerleri meme kanseri kemirgen modellerinde bu epitel hücrelerine ulaşmak ve tedavi etmek için intradüktal doğum prosedürü geliştirdik. Meme başında anastomosed olmayan tek bir düktal ağaç açıklığı olan fare meme bezi insan memesine göre çok daha az karmaşık ve işkenceli bir mimariye sahipken, meme kanserinin kimyasal olarak indüklenen ve genetik olarak tasarlanmış fare modelleri yeni önleyici stratejilerin kavram kanıtı çalışmalarını üretmek için değerlidir. Burada, meme kanserinin birincil önlenmesinin terapötik amacı için fare meme duktal ağacı içinde mikro-CT / X-ışını tantal bazlı kontrast madde içeren etanol bazlı bir ablatif çözeltinin intradüktal doğumu için bir prosedür açıklıyoruz. Sulu reaktiflerin intradüktal doğumu (örneğin, sitotoksik bileşikler, siRNA’lar, AdCre) daha önce fare modellerinde tanımlanmıştır. Bu nedenle, protokol açıklamamızı etanol sunumunu optimize etmek, etanol yönetiminin lokal ve sistemik yan etkilerini en aza indirmek ve mikro-CT/ floroskopi görüntüleme yoluyla duktal ağaç dolgusunun in vivo görselleştirilmesi için metodolojik değişikliklere ve benzersiz deneysel hususlara odaklıyoruz. Kontrast içeren bir çözeltinin enjeksiyonundan hemen sonra düktal ağacın görselleştirilmesi, tam dolum veya eksik doldurma veya aşırı doldurma gibi başarısız sonuçların onaylanmasını sağlar. Bu prosedür, tümör oluşumunu önlemeyi veya düktal ağaç üzerinden erişilebilen erken evre tümörleri lokal olarak tedavi etmeyi amaçlayan diğer ablatif bileşiklerin doğumu ve görüntülenmesi için uygulanabilir.
Meme kanseri, önleme için birkaç seçenek bulunan yaygın ve potansiyel olarak ölümcül bir hastalıktır1. En etkili müdahale profilaktik mastektomidir; ancak, sadece yüksek riskli bireyler, hayatı değiştiren büyük sonuçları olan bir ameliyat olduğu için bu prosedürü yaptırmayı tercih eder2. İşlem, meme kanserinin çevre doku ile birlikte ortaya çıktığı meme epitel hücrelerini tamamen ortadan kaldırır. Bu, birey için fiziksel, psikolojik ve sosyal strese neden olabilir ve genellikle bireyleri ilk birincil müdahale hattı olarak bu cerrahi prosedüre devam etme konusunda vazgeçirebilir.
%70 etanol (EtOH) içeren ablatif bir çözeltinin doğrudan duktal ağaca verilmesinin, sınırlı kollateral doku hasarı olan meme epitel hücrelerini öldürmede ve fare modellerinde meme tümörlerini önlemede etkili olduğunu göstermiş olduk3. EtOH uzun zamandır klinik olarak lokal tedavi için ablatif veya skleroz edici bir ajan olarak kullanılmaktadır. Perkütan EtOH enjeksiyonu, reekektif edilemeyen karaciğer tümörleri, böbrek ve böbreküstü neoplazmları ve pankreas kistik tümörleri için ablatif ajan olarak kullanılır4,5,6; ağrıyı azaltmak için çölyak pleksus nörolizi için7; ve meme psödoaneurysms8 tedavisi için. İntravasküler EtOH enjeksiyonu, arteriovenöz malformasyonlardan (AVM) kaynaklanan şişlik ve deformasyonu ortadan kaldırmak ve örümcek damarları ile varislerin kozmetik tedavisi için sklerozlama ajanı olarak kullanılır9,10,11,12,13. Profilaktik mastektomi gibi, ablatif bir çözeltinin lokal olarak verilmesiyle önlemenin başarısı, kanserin potansiyel olarak ortaya çıkabileceği tüm meme epitel hücrelerini tamamen çıkarma yeteneğine bağlıdır. Bu, ablatif maddenin düktal ağacı başarıyla doldurduğunun onaylanmasını gerektirir, böylece tüm meme epitel hücreleriyle doğrudan temas eder. Meme bezlerine madde enjekte etmek ve bunları görüntü güdümlü floroskopi veya kanalografi ile görselleştirmek için klinik araçlar hazır14,15; bu nedenle, bu prosedür klinik çalışmalarda değerlendirmeyi gerektirebileceği zaman başarılı doğumu hem sağlamak hem de onaylamak mümkün olacaktır.
Laboratuvar hayvanlarında bu görüntü güdümlü yaklaşımın fizibilitesini göstermek, meme kanseri için önleyici bir önlem olarak intradüktal (ID) ablasyonun etkinliğini ve çevirisel fizibilitesini belirlemede önemli bir adımdır. Laboratuvarımızda, hayvanın aşırı dozda EtOH’a yenik düşmemesini sağlamak için farelerdeki tüm meme bezlerini haftalık enjeksiyonlar sırasında kontrast madde içeren ablatif bir çözelti ile başarılı bir şekilde enjekte etmek için bir yöntem geliştirdik (Şekil 1, Şekil 2, referans nos.3,16). Bu prosedür, test çözeltisini enjekte etmek için izofluran anestezik bir farenin meme ucu açıklığı içine 34 G’lik bir iğne yerleştirir. Prosedürün bazı önemli iyileştirmeleri arasında sıvı ve gazlar için gaz geçirmez şırınnaların kullanımı, düktal ağaçlar başına daha yüksek hacimlerde enjeksiyon17 ve genişletilmiş antienflamatuar tedavi sayar. Bir NSAID olan 5 mg/kg carprofen’in, kimlik işleminden sonra 2 d’den 7 d’ye kadar preklinik tedavisi, AVM için klinik sklerozlama tedavisi ile uyumludur. Tipik olarak, sistemik anesteziden sonra, hastalar herhangi bir lokal iltihabı veya ağrıyı azaltmak için uzatılabilecek işlem sonrası 2 gün boyunca NSAID’ler gibi anti-enflamatuar ilaçlar alırlar12. Alkol zehirlenmesi, farelerde% 5 sakkaroz çözeltisinin intraperitoneal enjeksiyonu ile önemli ölçüde hafifletilir. Bu sakkaroz çözeltisinin yönetimi ile farelere% 70 EtOH’un 160 μL’ye kadar güvenli bir şekilde enjekte edilebilir (dört düktal ağaca kadar; kanda yaklaşık 0,4 g/ dL EtOH içeriği); hayvanlar kimlik enjeksiyonlarından sonra 4 saat içinde tamamen iyileşti. Farelerde dörtten fazla bezin ve/veya daha yüksek EtOH konsantrasyonlarının enjeksiyonu için, yeterli iyileşme süresi sağlamak için sıralı seanslar gerçekleştiriyoruz. Kadınlarda alkol zehirlenmesi, alkol miktarının vücut ağırlığına oranının daha düşük olması nedeniyle daha az endişe verici olacaktır. İnsan göğsündeki düktal ağaç sayısı 14,15, yaklaşık 16 ve her ağaç kanalını dolduracak tahmini hacim18,19 göz önüne alındığında, % 70 EtOH’un 32 mL’sine kadar uygulanacaktır. Bu miktar, diğer klinik prosedürlerde uygulanan% 95 EtOH’un 50 mL’sinden çok daha düşük olacaktır4,9. Tiamin ve glikoz çözeltisinin intravenöz yönetimi, özellikle daha büyük bir toplam EtOH hacminin enjekte edilmesi gerekebilecek durumlarda ve / veya alkol tüketimine daha düşük toleransı olan kadınlar için (örneğin, alkol veya aldehit dehidrogenazlardaki allelik varyantlar) EtOH zehirlenmesinin etkilerini daha da en aza indirmek için kullanılabilir.
Mikro-CT/floroskopi ile görüntüleme, her bezin başarılı dütal dolgusunu doğrulamamızı sağlar (Şekil 1, Şekil 2, Şekil 3). Bu, gelecekteki analizler için kaydedilebilir veya hayvana uygulanan genel radyasyon yükünü sınırlamak için klinik uygulamada yapılacağı gibi gerçek zamanlı floroskopi görüntüleme yoluyla şu anda değerlendirilebilir. Vivo gerçek zamanlı görüntü güdümlü teslimat için bu ablatif çözümün belirli özelliklerini daha da iyileştirmek için, daha önce FDA onaylı iyot içeren kontrastı Shapiro laboratuvarı tarafından sentezlenen nanopartikül içeren bir tantal oksit (TaOx) ile karşılaştırdık3,16. TaOx, düktal ağacın ilk dolgusunu görselleştirmek için mikro-CT kontrast maddesi olarak üstün performans göstermiştir (Şekil 2, Şekil 3). TaOx, diğer nanopartikül bazlı kan havuzu kontrast ajanlarının (örneğin, iyot, bizmut veya altın içeren) daha sistematik ve boyuna bir değerlendirmesini ve TaOx’un jelleşme ajanı olarak farklı etil selüloz konsantrasyonlarıyla uyumluluğunu gerçekleştirmek için referans kontrastı olarak kullanılabilir20,21.
Profilaktik mastektomi şu anda meme kanseri için en etkili müdahaledir, ancak bazı ciddi olumsuz etkileri vardır. EtOH tabanlı bir çözelti ile meme epitel hücrelerinin lokal ablasyonu, meme kanserinin agresif FVB-Tg-C3(1)-TAg fare modeli üzerinde yapılan bir kavram kanıtı çalışmasında gösterdiğimiz gibi umut verici bir alternatif tedavidir3. Bu ablatif çözeltinin kimlik enjeksiyonu, meme kanserinin sınırlı ikincil hasarla ortaya çıktığı meme epitel hücrelerinin hedeflenmesini sağlar. Ablatif çözeltiye bir X-ışını kontrast maddesinin eklenmesi, her duktal ağacın enjeksiyondan sonra başarıyla doldurulup doldurulmadığını görebildiğimiz için önlemede çözeltinin etkinliğinin daha iyi anlaşılmasını sağlar (Şekil 2B). Enjekte edilen bezlerin floroskopi ile görüntülenmesi, düktal ağacın başarılı bir şekilde doldurulmasını onaylamak için klinikte muhtemelen ne yapılacağını hemen aynalar. Çözüm teslimatının görsel onayı, ağacın tüm kısımlarına gerçek zamanlı olarak ulaşılıp ulaşılmadığını en iyi şekilde bilgilendirecektir. Bu, o sırada veya gelecekteki bir seansta dolguyu tamamlamak için daha fazla enjeksiyon yapılmasına izin verebilir. Tüm epitel hücrelerine öldürmek için erişilebilmesini sağlamak için ablatif çözeltinin düktal ağacın her yerine ulaşması büyük önem taşımaktadır (Şekil 3). Ağacın içinde canlı epitel hücrelerini geride bırakmak, meme kanserinin hala ortaya çıkabileceği olasılığını sağlayacaktır. Enjeksiyonun görüntü başarısı için kimlik enjeksiyonlarında kontrast kullanmak diğer formülasyonlar için de yararlı olabilir. Tablo 1 sorun giderme ve yararlı ipuçları sağlar. Diğer çalışmalar, farelerde viral parçacıklar (örneğin, AdCre, CRISPR kılavuz RNA’ları), hormonlar, sitotoksik bileşikler, siRNA’lar ve/veya hedefleme ajanları için kimlik dağıtım protokolleri tanımlamaktadır3,16,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37 ,38, sıçanlar24,32,39,40,41 ve tavşanlar42,43,44,45,46,47. Bağımsız klinik çalışmalar, lokal kemoterapi doğumu için meme başına sekiz kanala kadar başarılı kanülasyon olduğunu bildirmektedir40,48,49. Önlemeyi amaçlayan veya tedaviye yönelik diğer çözümleri sunarken tam dolumu görselleştirmek de benzer nedenlerle değerli olacaktır. Çözümün ağacın tüm dallarına ve terminal uçlarına ulaştığı bilgisi, başarılı önleme veya tedavinin değerlendirilmesinde bilgilendirici olacaktır.
Farelerde 33,34 veya diğer hayvan modellerinde( TaOx nanopartiküllerinin yüksek çözünürlüğünü karşılayan) başka bir intradüktal görüntüleme yönteminden haberdar değiliz. Ayrıca, murine düktal ağacındaki TaOx, tanısal kanalografi için FDA onaylı kontrast ajanlarından daha iyi performans gösteriyor3,16. Meme kanserini önleme yeteneği için kimlik ablatif prosedürünü değerlendirmeye devam ettikçe, kimlik tesliminden sonra görüntüleme yoluyla verilen ek veriler yardımıyla hangi bez kanserin ortaya çıktığını daha kesin olarak belirleyebileceğiz. Örneğin, sadece kısmen doldurulmuş bir bezin, yüksek riskli bir kadına yapılan başarısız enjeksiyonların güvenlik profilini ve endişesini ele alan tümör oluşumuna neden olma olasılığının enjekte edilmemiş bir bezden daha yüksek olup olmadığı belirlenebilir. Bu tekniğin bazı sınırlamaları vardır. Bu, her kanalı manipüle etmek ve başarıyla yalıtmak için operatörün el becerisi ve yeterliliğini gerektiren nispeten zorlu bir fare tekniğidir. Her bir enjeksiyon bağımsız bir olaydır, bu nedenle bir veya daha fazla beze başarısız enjeksiyon sonuç yorumunu tehlikeye atabilir. Murin meme bezinin büyüklüğü ve meme ucunun kırılganlığı göz önüne alındığında, floroskopi veya benzeri görüntü yönlendirme tekniği infüzyonun ne zaman durdurulması gerektiğinde gerçek zamanlı olarak bilgilendirilemez. Bu gerçek zamanlı görüntü kılavuzu, ablatif bir çözümün yerel olarak verilmesinin klinik olarak uygulanması için bir gereklilik olacaktır.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma kısmen, Ulusal Kanser Enstitüsü R21 CA226579 ve R01 CA258314 hibeleri tarafından LFS’ye ve Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü R01 EB029418 hibesi tarafından desteklendi. MSU Institute for Quantitative (IQ) Health Science and Engineering Imaging Core tesisine görüntüleme sistemlerinin kullanımı ve teknik uzmanlıkları için teşekkür ederiz. Dr. Danielle Ferguson’a videonun içeriğini ve hayvan refahı kurallarına uyduklarından dolayı rakamları incelediği için teşekkür ederiz.
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 |