We describe a non-invasive animal imaging platform that allows the detection, quantification, and monitoring of ovarian cancer growth and recurrence. This intra-peritoneal xenograft model mimics the clinical profile of patients with ovarian cancer.
סרטן השחלות אפיתל הוא הגידול ממאיר גינקולוגיות הקטלנית ביותר בארצות הברית. למרות שמטופלים בתחילה להגיב לטיפול הסטנדרטי בהיקף של debulking הניתוחי וכימותרפיה משולבת הכוללת תרכובות פלטינה וtaxane הנוכחיים, כמעט 90% מהחולים חוזרים על עצמם בתוך כמה שנים. בחולים אלו על התפתחות מחלת chemoresistant מגבילה את יעילותם של סוכני כימותרפיה זמינים כרגע, ולכן תורמת לתמותה הגבוהה. כדי לגלות אפשרויות טיפול חדשות שיכול למקד את המחלה חוזרת, מודלים של בעלי חיים מתאימים המחקים את הפרופיל הקליני של חולים עם סרטן השחלות חוזר ונשנה באופן הדוק נדרשים. האתגר בניטור מחלה תוך הצפק (IP) מגביל את השימוש במודלי IP ומתחת לעור ובכך רוב xenografts מבוססים. פיתחנו פלטפורמת הדמיה אופטית רגישה המאפשרת זיהוי ומיקום האנטומי של מסת גידול IP. הפלטפורמה כוללת את use של כתבים אופטיים הנמשכים מהמגוון הגלוי אור אינפרא-אדום הקרוב, אשר בשילוב עם שיתוף רישום רנטגן 2 ממדים יכולים לספק מיקום האנטומי של אותות מולקולריים. איתור משתפר באופן משמעותי על ידי השימוש במערכת רוטציה שמניעה את בעלי החיים לתפקידים זוויתי מרובים עבור 360 הדמיה תואר, המאפשר זיהוי של גידולים שאינם גלויים בכיוון אחד. פלטפורמה זו מספקת מודל ייחודי להתפתחות גידול צג הלא פולשני ולהעריך את יעילותם של טיפולים חדשים למניעה או הטיפול בסרטן השחלות חוזר ונשנה.
מודלים של בעלי החיים הם כלים הכרחיים במחקר בתחום מדעי חיים. בסרטן במיוחד, נתונים שנרכשו ממחקרים בבעלי החיים מספקים את המידע הדרוש כדי ליזום הבדיקה של יישומי אבחון או טיפול חדשניים בבני האדם 1-3. מודלים של בעלי חיים לסוגי סרטן מוצקים בסגנון קלסי הוקמו תת עורי כמו שהיא מספקת אמצעי קל למדוד נטל גידול ולהעריך את יעילות טיפול מבלי להקריב בעלי החיים. ואכן, מודלים תוך הצפק (IP) דורשים כי בעלי חיים שהקריבו כדי לזהות ולמדוד שינויים בצמיחת גידול. עם זאת, לסרטן השחלות כגון סרטן ip, מודלים orthotropic מציעים את היתרון של לימוד המחלה בסביבתו הראויה לו 4-6. למודל כזה להיות שימוש בהערכת הפעילות אנטי-סרטנית, שיטות הדמיה בלתי פולשנית צריכים להיות מפותחות המאפשרות כימות של נטל גידול ip בעכברים חיים.
אתגר גדול בשימוש במודלים של בעלי החיים IP הוא הקושי בצורה מדויקת לכימותי נטל גידול על ידי בדיקה גופנית. כימות מדויק של גידולי IP בדרך כלל דורש העכברים להיות מוקרבים לנתיחה. גישה זו דורשת שימוש במספר גבוה של בעלי חיים, שיוקרב בנקודות זמן שונות. בנוסף לעלויות, הוא מציג השתנות נתונים גבוהה עקב שינויים טבועים בתוך כל חיה. לא פולשני בהדמיה אופטית vivo מספק גישה הולמת יותר כדי לפקח על נטל גידול ip בעכברים חיים.
מספר שיטות הדמיה בלתי פולשנית משמשות כיום במחקר פרה-קליני לניטור צמיחת גידול ותגובות טיפוליות. אלה כוללים טומוגרפיה ממוחשבת (CT), אולטרה-סאונד (US), תהודה מגנטית (MRI), טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET), והדמיה אופטית כגון הקרינה ופליטת אור 7-12. CT הוא תהליך הדמיה שידור שילוב רנטגן ואוטוטכנולוגיה אה. היא מייצרת תמונת חתך של קורות מזוהות של פוטונים באנרגיה גבוהה, אשר עובר דרך הגוף במהירות שונה. ארה"ב היא סוג של תמונת השתקפות, ששולחת צלילים בתדר גבוה לגלי קול גוף יצירת שבאות לידי ביטוי במהירות שונה בהתאם לצפיפות רקמה ומוכרת על ידי המחשב כדי לייצר דימוי חזותי. MRI ו PET הם שיטות הדמיה פליטה המשתמשות באנרגיה מגנטית וחלקיקים גרעיניים, בהתאמה כדי לייצר התמונה. MRI יוצר שדה מגנטי חזק שגורם לתאים לייצר תדרים שלהם ברדיו, המשמשים ליצירת תמונה תוך PET דורש מצלמה רגישה לגילוי הרדיואקטיביות של מנוהלים 7,9,11 2-fluorodeoxy-D-גלוקוז שכותרתו. לבסוף, הדמיה אופטית מבוססת על הגילוי של אור הפליטה של כתבים או בדיקות 9,12 bioluminescent או פלורסנט.
בדו"ח זה, אנו מתארים את השימוש של הקרינה, המציעכמה יתרונות על פני הסוגים של שיטות הדמיה האחרות. עם דימות פלואורסצנטי, תאים יכולים להיות מהונדסים גנטי כדי לבטא חלבוני ניאון כל הזמן ללא צורך בתוספת של מצע או בדיקות המבוססת על קשירה, שהם הכרחיים לפליטת אור והדמיה בתהודה מגנטית, בהתאמה. כתבי הקרינה גם בדרך כלל להביע את אות בהירה ובכך מאפשרת שימוש ב8,12 שיטת זיהוי רגישה פחות. בנוסף, עם דימות פלואורסצנטי, ניתן לזהות גידולים קטנים מ 1 סנטימטר, שאינו בר השגה עם CT 7-9. לבסוף, בניגוד לפליטת אור, אות הקרינה אינה דורשת סביבה אירובית ומכאן האות אינה מוגבלת בסביבות חוסר חמצן, אשר בדרך כלל מתרחשות בליבותיהם של גידולים גדולים 13.
עם זאת, כמו כל טכנולוגיה אחרת, יש להם שיטות הדמיה המבוססות על ניאון החסרונות שלה. אחד מהם הוא חוסר היכולת של machiפוטונים באנרגיה נמוכים ne שנוצר כדי לחדור לעומק מספיק. לכן, כדי למזער את כמות הפוטונים רקמה מפוזרות צריכים להיות צילמו בעלי החיים בזוויות שונות. אנו מתארים פרוטוקול להקים סרטן השחלות ip בעכברים בעירום וגישה לניטור גידול IP המספק הדמיה של בעלי חיים שלמים דרך רוטציה. מסובבי זוויות העכבר לתפקידים ספציפיים ודיר להקטין את ההפרעות ברקמות שמתרחשות לעתים קרובות בין מקור האור והגלאים. זה מייעל את ההדמיה של גידולים קטנים יותר שעשויים להיות אחר החמיצו.
אנו מתארים פרוטוקול להקמת מודל ה- IP אנושי סרטן השחלות בעלי חיים המחקה את הפרופיל הקליני שנצפה בחולים. בנוסף, אנו מתארים את השימוש של מכשיר רוטציה של בעלי חיים המתייחס למגבלת הרגישות של ההדמיה 2D. יחדיו, טכניקות אלה יכולים לשמש כפלטפורמות לגלות תרכובות רומן שיכול למקד את סרטן השחלות חוזר ונשנה chemoresistant. בנוסף, מודל כזה יכול לשמש כדי להבין את הביולוגיה של הישנות והתקדמות סרטן.
בשל מיקומו retroperitoneal, xenografts סרטן השחלות IP בשלב מוקדם הם כמעט בלתי אפשרי לזהות על ידי בדיקת העכבר פיזי. ברוב המקרים, ברגע שניתן מששה את המחלה, את נטל הגידול הוא משמעותי כבר, ולכן מגביל את ההערכה של יעילות טיפול. השימוש בתאי שכותרתו fluorescently מאפשר לנו להעריך את הקמתה של גידול IP בזמן אמת וזיהוי הזמן האופטימלי להתחיל t כתוצאה מכךreatment. באופן דומה, xenografts שכותרתו הניאון מאפשר ניטור של תגובה לטיפול. יש לציין-את זה עם זאת IP שגידולים עמוקים יותר מ 1 סנטימטר הוא בדרך כלל לא ניתן לגילוי ללא קשר למערכת הכתב.
השימוש בתאי אדם שחלה בסרטן גזע 14,15,17,22 מייצר xenografts המחקה את הפרופיל הקליני שנצפה בחולים. כמחלה ראשונית, המודל הוא מגיב לפקליטקסל אבל הפסקת טיפול סופו של דבר מובילה למחלות חוזרות ונשנות chemoresistant. הכר את התאים באמצעות קרן הרחם בצפיפות שנקבעה בסעיף הפרוטוקול בדרך כלל תוצאות בגידולים שחלות בתוך 10 ימים עם כמה שתלי הצפק, ולכן מחקה שלב המוקדם של מחלה. השימוש בתאי שכותרתו fluorescently מאפשר לנו להעריך את הקמתה של גידול IP בזמן אמת וזיהוי כתוצאה מכך הזמן האופטימלי להתחיל טיפול. באופן דומה, xenografts שכותרתו הניאון לאפשר o ניטורתגובה ו לטיפול. אם סוגים אחרים של שורות תאי הסרטן נמצאים בשימוש, בשחלות או בדרך אחרת, זה אפשרי, כי פרופיל זה לא יכול להיות שנצפה. כאשר SKOV3 משמש לדוגמא, זה כבר דווח כי גידולי ip הראשוניים כבר עמידים 23. אף על פי כן, אם שכותרתו עם כתב כגון הקרינה, IP, מחלה יכולה להיות מלווה בזמן אמת.
אם נעשה שימוש בכתב ניאון אחר, חשוב לבצע הדמיה ראשונית עם ביקורת (ללא גידול) בבעלי חיים. זה יאפשר אופטימיזציה של פרוטוקול הדמיה כדי להשיג את הרקע הטוב ביותר לאותת יחס. מניסיוננו, בדרך כלל יש לי עכברים בעירום גבוה רקע כאשר צילמו באמצעות הגדרות רכישת GFP.
חשוב שהתאים מוזרקים תוך רחמית נמצאים בהשעיה אחת, כדי למנוע את הקמתה של גידולים ברחם. כמו כן, חשוב להימנע מלגרד את שכבת האפיתל הרחם, שגם מקלה על קליטתם של התאים הסרטנייםשלו ברחם ובכך לייצר גידול תוך רחמית במקום מחלה IP. בנוסף, במהלך ניתוח הנתונים, חשוב לקבוע את ערך גמא 1. זה מבטיח כי עוצמת הדימויים היא ליניארי ומאפשרת השוואה בין תמונות.
במהלך הרכישה של תמונות MARS, חשוב להבטיח כי בסופו המוארך של nosecone מתקפל הוא בפגרת nosecone. Nosecone משמש כנקודת קשר לעכבר ולכן נדרש לקבלת זוויות מכוילות בדיוק. עבור פרוטוקולי הדמיה ארוכים יותר (כלומר שעה יותר מ 1), להזריק מתחת לעור מלח סטרילית 100 μl כדי למנוע התייבשות. טמפרטורת הגוף של בעלי חיים יש לשמור שימוש באוויר חם נע במערכת בכ -37 מעלות צלזיוס. מגבלה של מערכת MARS היא שרק חיה אחת יכולה להיות צילמה בכל פעם עם זמן ריצה כולל של כ 1 שעה לכל בעל חיים.
לסיכום, אנו מתארים את establishment של מודל חיה המחקה סרטן השחלות, שתי מחלות עיקריות וחוזרות באופן הדוק. מודל זה יכול לשמש כדי להעריך את היעילות של שיטות אבחון או טיפול חדשניים.
The authors have nothing to disclose.
מחקר זה נתמך על ידי מענקי NIH RO1CA118678 וRO1CA127913, על ידי קרן חולות המשפחה, וגילוי לרפא תכנית.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
RPMI 1640 media | GIBCO, by Life Technologies | 23400-021 | |
fetal bovine serum | Gemini Bioproducts | 100-106 | |
T75 cell culture flasks | Corning | 430641 | |
PBS | Life Technologies | 10010-023 | |
Trypsin | GIBCO, by Life Technologies | 25300-054 | |
Isoflurane | Butler Schein | NDC 11695-6776-1 | |
Alcohol pads | Fischer Scientific | 06-669-62 | |
1 ml syringe | Becton Dickinson | 309602 | |
25 gauge needle | Becton Dickinson | 305122 | |
synthetic absorbable suture | Covidien | SL-636 | |
tissue adhesive | Vetbond | 1469SB | |
surgical scissors | VWR | 82027-584 | |
surgical forceps | VWR | 82027-386 | |
hemostat | VWR | 82027-422 | |
Paclitaxel | Hospira, Inc. | NDC 61703-345-50 | |
Ibuprofen | Walgreens | Children's Ibuprofen 100 (100 mg/5ml) | |
Puralube Vet ointment | Pharmaderm | ||
In vivo MS FX PRO | Bruker Corporation | ||
MI software | Bruker Corporation | ||
athymic nude mice | Harlan |