يظهر هنا بروتوكول لاستخدام ارتفاع الحرارة المتحكم فيه ، الناتج عن الموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة الموجهة بالرنين المغناطيسي ، لتحفيز إطلاق الدواء من الجسيمات الشحمية الحساسة للحرارة في نموذج فأر الساركوما العضلية المخططة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يظهر هنا بروتوكول لاستخدام ارتفاع الحرارة المتحكم فيه ، الناتج عن الموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة الموجهة بالرنين المغناطيسي ، لتحفيز إطلاق الدواء من الجسيمات الشحمية الحساسة للحرارة في نموذج فأر الساركوما العضلية المخططة.
الموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة الموجهة بالرنين المغناطيسي (MRgHIFU) هي طريقة راسخة لإنتاج ارتفاع الحرارة الموضعي. نظرا للتصوير في الوقت الفعلي وتعديل الطاقة الصوتية ، تتيح هذه الطريقة التحكم الدقيق في درجة الحرارة داخل منطقة محددة. يتم استكشاف العديد من التطبيقات الحرارية باستخدام هذه التكنولوجيا غير الغازية وغير المؤينة ، مثل توليد ارتفاع الحرارة ، لإطلاق الأدوية من ناقلات الجسيمات الشحمية الحساسة للحرارة. يمكن أن تشمل هذه الأدوية العلاجات الكيميائية مثل دوكسوروبيسين ، والتي يكون إطلاقها المستهدف مرغوبا فيه بسبب الآثار الجانبية الجهازية التي تحد من الجرعة ، وهي السمية القلبية. دوكسوروبيسين هو الدعامة الأساسية لعلاج مجموعة متنوعة من الأورام الخبيثة ويستخدم عادة في الساركوما العضلية المخططة المنتكسة أو المتكررة (RMS). RMS هو الورم الرخو خارج الجمجمة في الأنسجة الصلبة الأكثر شيوعا لدى الأطفال والشباب. على الرغم من العلاج العدواني متعدد الوسائط ، ظلت معدلات البقاء على قيد الحياة RMS كما هي على مدى السنوات ال 30 الماضية. لاستكشاف حل لتلبية هذه الحاجة غير الملباة ، تم تطوير بروتوكول تجريبي لتقييم إطلاق دوكسوروبيسين الشحمي الحساس للحرارة (TLD) في نموذج فأر RMS متوافق مع المناعة باستخدام MRgHIFU كمصدر لارتفاع الحرارة لإطلاق الدواء.
الساركوما العضلية المخططة (RMS) هي ورم عضلي هيكلي يحدث بشكل شائع عند الأطفال والشباب1. غالبا ما يتم علاج المرض الموضعي بالعلاج متعدد الوسائط ، بما في ذلك العلاج الكيميائي والإشعاع المؤين والجراحة. استخدام أنظمة العلاج الكيميائي متعدد الأدوية أكثر انتشارا في مرضى الأطفال ، مع نتائج محسنة مقارنة بنظرائهم البالغين2 ؛ ومع ذلك ، على الرغم من الجهود البحثية المستمرة ، لا يزال معدل البقاء على قيد الحياة لمدة 5 سنوات عند حوالي 30 ٪ في الشكل الأكثر عدوانية من المرض 3,4. معيار الرعاية الكيميائي هو نظام متعدد الأدوية يتضمن فينكريستين وسيكلوفوسفاميد وأكتينومايسين د. في حالات المرض الانتكاسي أو المتكرر ، يتم استخدام العلاجات الكيميائية البديلة ، بما في ذلك دوكسوروبيسين القياسي (الحر) (FD) وإيفوسفاميد1. في حين أن كل هذه العلاجات الكيميائية لها سمية جهازية ، فإن السمية القلبية للدوكسوروبيسين تفرض قيودا على الجرعة مدى الحياة 5-7. لزيادة كمية الدواء الذي يتم تسليمه إلى الورم وتقليل السمية الجهازية ، تم تطوير تركيبات بديلة ، بما في ذلك تغليف الدهون. يمكن أن تكون هذه دوكسوروبيسين غير حساس للحرارة ، والذي تمت الموافقة عليه لعلاج سرطان الثدي وسرطان الخلايا الكبدية ، أو دوكسوروبيسين حساس للحرارة ، والذي تجري التجارب السريرية له8،9،10،11،12،13. تم تقييم الطرق البديلة لتوصيل الأدوية المغلفة بالجسيمات الشحمية مثل الجسيمات الشحمية متعددة الحويصلات والجسيمات الشحمية المستهدفة لليجند وتظهر نتائج واعدة لعلاج الأورام9. في هذه الدراسة ، فإن إضافة الحرارة لها تأثيرات متعددة العوامل ، بما في ذلك إطلاق الدواء14. إن الجمع بين ارتفاع الحرارة (HT) الناتج عن الموجات فوق الصوتية المركزة عالية الكثافة الموجهة بالرنين المغناطيسي (MRgHIFU) ودوكسوروبيسين الشحمي الحساس للحرارة (TLD) هو نهج علاجي جديد متعدد الوسائط لاستخدام هذا الدواء السام والفعال لعلاج RMS ، مع تقليل السمية التي تحد من الجرعة وربما زيادة الاستجابة المناعية للورم.
يطلق دوكسوروبيسين بسرعة من TLD عند درجات حرارة >39 درجة مئوية ، أعلى بكثير من متوسط درجة حرارة جسم الإنسان البالغ 37 درجة مئوية ولكنه ليس مرتفعا بما يكفي للتسبب في تلف الأنسجة أو الاجتثاث ؛ يبدأ هذا في الحدوث عند 43 درجة مئوية ، ولكنه يحدث بسرعة أكبر مع اقتراب درجات الحرارة من 60 درجة مئوية15. تم استخدام طرق مختلفة لتوليد HT في الجسم الحي ، بما في ذلك الليزر وأفران الميكروويف والاجتثاث بالترددات الراديوية والموجات فوق الصوتية المركزة ، والعديد منها طرق تسخين غازية16. MRgHIFU هي طريقة تسخين غير جراحية وغير مؤينة تسهل إعدادات درجة الحرارة الدقيقة داخل الأنسجة المستهدفة في الموقع. يوفر التصوير بالرنين المغناطيسي (MR) بشكل حاسم التصوير في الوقت الفعلي ، حيث يمكن استخدام برامج الكمبيوتر ، لحساب قياس الحرارة للأنسجة طوال فترة العلاج. بعد ذلك ، يمكن استخدام هذه البيانات للتحكم في العلاج بالموجات فوق الصوتية في الوقت الفعلي للوصول إلى نقطة ضبط درجة الحرارةالمطلوبة 17 والحفاظ عليها. تم اختبار MRgHIFU في أنواع مختلفة من الأنسجة ويمكن استخدامه لمجموعة واسعة من علاجات درجة الحرارة ، من HT الخفيف إلى الاستئصال ، وكذلك سريريا لعلاج النقائل العظمية المؤلمةبنجاح 18. بالإضافة إلى ذلك ، ثبت أن HT يسبب السمية الخلوية للورم ، ويعدل تعبير البروتين ، ويغير الاستجابة المناعية في البيئة المكروية للورم19،20،21،22. جمعت إحدى الدراسات بين HT الخفيف و TLD ، يليه الاستئصال باستخدام MRgHIFU ، في نموذج الفئران R1التآزري 23 ، مما أدى إلى نخر في قلب الورم وتوصيل الدواء إلى الأطراف. تقليديا ، تم استخدام العلاج الإشعاعي كعلاج مساعد لتلف الخلايا السرطانية وتقليل تكرار المرض الموضعي. ومع ذلك ، فإن استخدامه محدود بسبب الجرعات مدى الحياة والضرر خارج الهدف1. وبالتالي ، فإن HT فريد من نوعه من حيث أنه يمكن أن يسبب بعض التأثيرات نفسها دون نفس السمية أو القيود.
تشمل النماذج الحيوانية قبل السريرية ل RMS نماذج الكفاءة المناعية الاصطناعية والطعوم الخارجية المشتقة من المريض (PDX) في المضيفين الذين يعانون من نقص المناعة. في حين أن النماذج التي تعاني من نقص المناعة تسمح بنمو الأورام البشرية ، إلا أنها تفتقر إلى البيئة المكروية المناسبة للورم ومحدودة في قدرتها على دراسة الاستجابة المناعية24. تعد الطفرة المنشطة ل FGFR4 علامة واعدة لسوء التشخيص وهدفا علاجيا محتملا في RMS 1,25 للبالغين والأطفال. في نماذج RMS syngeneic التي تم تطويرها في مختبر Gladdy ، تكون الأورام قادرة على النمو في مضيف مناعي ، والذي يطور استجابات مناعية فطرية وتكيفية للورم26. نظرا لأن HT يؤثر على الاستجابة المناعية ، فإن ملاحظة التغيير في الاستجابة المناعية للفئران هي ميزة قيمة لنموذج الورم هذا. لاختبار كل من استجابة الورم ل TLD مقارنة ب FD ، بالإضافة إلى التغيير في الاستجابة المناعية للورم لكل من العلاج الكيميائي و HT ، تم تطوير بروتوكول واستخدامه لعلاج أورام الفئران الاصطناعية RMS في الجسم الحي باستخدام MRgHIFU و TLD ، وهو محور هذه الدراسة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم إجراء البحث وفقا للجان رعاية الحيوان مع بروتوكولات استخدام الحيوانات المعتمدة تحت إشراف طبيب بيطري مشرف في مرافق البحوث الحيوانية لمركز الظواهر (TCP) ومركز الموارد الحيوانية التابع لشبكة الصحة الجامعية (UHN). تم تنفيذ جميع الإجراءات ، باستثناء MRgHIFU ، التي تشمل الحيوانات في خزانة السلامة البيولوجية (BSC) لتقليل تعرض الحيوانات للهواء الخارجي أو العدوى الحساسة.
1. تربية الفأر
ملاحظة: تم تضمين ما مجموعه 65 فأرا (السلالة B6.129S2-Trp53tm1Tyj / J) في الدراسة التجريبية (ذكر: ن = 23 ؛ أنثى: ن = 42). تم استخدام كل من الفئران الذكور والإناث في عمر 7-9 أسابيع. تم فطام صغارهم وتصنيفهم الجيني ، وتم استخدام الفئران غير المتجانسة p53 في التجارب.
2. التنميط الجيني للفأر
3. إعداد نموذج الورم (الشكل 1)
4. حقن الخلايا العضلية
ملاحظة: يتم حقن خلايا M25FV24C في الطرف الخلفي الأيمن للفئران التي يتراوح عمرها بين 4 و 6 أسابيع. ينتج عن الحقن في 4 أسابيع فأرا صغيرا مصابا بورم قد يكون من الصعب علاجه نظرا لوجود أنسجة محيطة أقل لتشتت HT. الانتظار حتى 6 أسابيع ينتج عنه فأر أكبر ، مما يسهل علاج الورم.
5. فحص التصوير بالرنين المغناطيسي
6. التجربة: إعداد الحيوانات يوم علاج HIFU
7. التجربة: تصوير نموذج الماوس وإجراء صوتنة للدراسات الحادة
8. التجربة: تصوير نموذج الماوس وإجراء صوتنة لدراسات البقاء على قيد الحياة
ملاحظة: لدراسات البقاء على قيد الحياة ، اتبع إجراء إعداد الحيوانات ليوم علاج HIFU (الخطوة 6.1 إلى 6.25).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
باستخدام بروتوكول ارتفاع الحرارة الناتج عن MRgHIFU ، كانت الأورام في الطرف الخلفي قادرة على تسخينها باستمرار إلى درجة الحرارة المحددة المطلوبة طوال مدة العلاج (يوضح الشكل 4 علاجا تمثيليا ، 10 أو 20 دقيقة ، ن = 65). لاعتبار العلاج ناجحا ، كان لا بد من الحفاظ على عائد الاستثمار فوق 39 درجة مئوية لكامل العلاج ، مع اختلاف <6 درجة مئوية طوال فترة العلاج وبدون تسخين الأنسجة غير المستهدفة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تظل درجة الحرارة الأساسية أقل من 39 درجة مئوية ، بناء على مسبار المستقيم أو درجة ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم استخدام البروتوكول الذي تم تطويره هنا لاستهداف أورام الأطراف الخلفية باستخدام MRgHIFU لعلاج HT الخفيف وإطلاق الأدوية المغلفة من الجسيمات الشحمية في الجسم الحي. تمت مصادفة العديد من الخطوات الحاسمة في هذا البروتوكول أثناء الدراسة التجريبية ، وكان تحسين هذه الخطوات الحاسمة مسؤولا عن تحسين نجاح العلاج مقارنة بالدراسة التجريبية. الأول هو الإزالة الكاملة للشعر في المنطقة المراد صوتنها. أي محاصرة للغاز داخل الفراء تمنع شعاع الموجات فوق الصوتية من المرور وتمنع مرور الموجات فوق الصوتية إلى الأنسجة المستهدفة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي مصالح مالية أو تضارب في المصالح للكشف عنه.
نود أن نعترف بمصادر تمويلنا لهذا المشروع والموظفين المعنيين بما في ذلك: منحة أبحاث C17 ، ومنحة كندا للدراسات العليا ، والصندوق الاستئماني لفرص الطلاب في أونتاريو ، وصندوق جيمس جيه هاموند.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1.5 مل أنابيب Eppendorf | Eppendorf | 22363204 | |
| 1 كيلو بايت بالإضافة إلى سلم الحمض النووي | Froggabio | DM015-R500 | |
| 2x HS-Red Taq (مزيج PCR) | Wisent | 801-200-MM | |
| 7 Tesla MRI BioSpec | Bruker | T184931 | 70/30 BioSpec ، Bruker ، Ettlingen ، ألمانيا |
| C1000 Thermal cycler | Biorad | 1851148 | |
| كليبرز | وال فول سوداني | 8655 | |
| هلام بالموجات فوق الصوتية المضغوطة | Aquaflex | HF54-004 | |
| جهاز تسخين الحمل | الحراري 3M Bair Hugger | 70200791401 | |
| كريم الانحطاط | Nair | 61700222611 | Shopper's Drug Mart |
| DMEM | Wisent | 219-065-LK | |
| DNeasy Extraction | Kit Qiagen & nbsp ؛ | 69504 | |
| DPBS | Wisent | 311-420-CL | |
| نظام حقن المخدرات | هارفارد | PY2 70-2131 | PHD 22/2200 مضخة حقنة متوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي |
| زيوت تشحيم العين | Optixcare | 50-218-8442 | |
| F10 Media | Wisent | 318-050-CL | |
| FBS | Wisent | 081-105 | |
| Froggarose | FroggaBio | A87 | |
| جل التصوير الجزيئي | BioRad | GelDocXR | |
| Glutamax | Wisent | 609-065-EL | |
| مصباح حراري | Morganville Scientific | HL0100 ؛ | مماثل لهذا المنتج |
| أنابيب البولي إيثيلين داخل الأوعية الدموية (0.015 "معرف × 0.043" OD ، 20 جم) | تسريب SAI | PE-20-100 | |
| Isoflurane | Sigma | 792632 | |
| M25FV24C خط الخلية | Gladdy Lab | N / A | |
| حقنة ميكرولتر | هاميلتون | 01-01-7648 | |
| جل التصوير الجزيئي Doc XR | Biorad | 170-8170 | |
| حامل الماوس | كانت مادة الطباعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة ABS-M30i ، وطبعت على آلة FDM Fortus 380mc ؛ | غير متاح | الأبعاد: الطول = 43 مم ، نصف القطر الخارجي = 15 مم ، العرض الداخلي (حيث يجلس الماوس) = 20.7 مم. |
| MyRun Machine | Cosmo Bio Co Ltd | CBJ-IMR-001-EX | |
| Nanodrop 8000 مقياس الطيف | الضوئي الحراري العلمي | ND-8000-GL | |
| p53 بادئات | Eurofins | N / A | بادئات مخصصة |
| أنابيب PCR بقطر | SSI3131-06 | ||
| البنسلين / الستربتومايسين | Wisent | 450-200-EL | |
| Proteus software | مختبر Pichardo | N / A | |
| نظام مراقبة الجهاز التنفسي | SAII | Model 1030 | نظام مراقبة وبوابات متوافق مع MR للحيوانات الصغيرة |
| HIFU صغير التجويف ، LabFUS | العلاج الموجه بالصور | N / A | LabFUS ، العلاج الموجه بالصور ، Pessac ، فرنسا عدد العناصر 8 تردد 2.5 ميجاهرتز قطر ؛ 25 مم نصف قطر الانحناء 20 مم حجم البقعة البؤرية 0.6 مم × 0.6 مم x 2.0 مم المحرك: المحاور 2 المولد: عدد القنوات 8 الحد الأقصى للطاقة الكهربائية / القناة Wel 4 الحد الأقصى للطاقة الكهربائية Wel 32 عرض النطاق الترددي 0.5 - 5 ميجا هرتز التحكم لكل قناة: التردد ، الطور و. السعة القياسات لكل قناة: Vrms ، Irms ، cos (theta) دورة العمل بنسبة 100٪ طاقة ٪ 100٪ لمدة دقيقة واحدة محول الطاقة: عدد العناصر 8 تردد ؛ 2.5 ميجا هرتز قطر 25 مم نصف قطر الانحناء 20 مم حجم البقعة البؤرية ؛ 0.6 مم × 0.6 مم × 2.0 مم |
| SYBR Safe | ThermoFisher Scientific | S33102 | |
| TAE | Wisent | 811-540-FL | |
| قسطرة الوريد الذيل (27G 0.5 بوصة) | Terumo Medical Corp | 15253 | |
| مجسات حرارية | مراقبة متينة | L201-08 | |
| Trypan Blue | ThermoFisher Scientific | 15250061 | |
| Trypsin | Wisent | 325-052-EL | |
| جل الموجات فوق الصوتية | Aquasonic | PLI 01-08 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
An erratum was issued for: Magnetic Resonance-Guided High Intensity Focused Ultrasound Generated Hyperthermia: A Feasible Treatment Method in a Murine Rhabdomyosarcoma Model . The Authors section was updated from:
Claire Wunker1,2
Karolina Piorkowska3
Ben Keunen3
Yael Babichev2
Suzanne M. Wong3,4
Maximilian Regenold5
Michael Dunne5
Julia Nomikos1,2
Maryam Siddiqui6
Samuel Pichardo6
Warren Foltz7
Adam C. Waspe3,8
Justin T. Gerstle3,9
Rebecca A. Gladdy1,2,10
1 Institute of Medical Science, University of Toronto
2 2Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, Mount Sinai Hospital
3 The Wilfred and Joyce Posluns Centre for Image-Guided Innovation and Therapeutic Intervention, The Hospital for Sick Children
4 Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto
5 Leslie Dan Faculty of Pharmacy, University of Toronto
6 Departments of Radiology and Clinical Neurosciences, University of Calgary
7 Department of Radiation Oncology, University of Toronto
8 Department of Medical Imaging, University of Toronto
9 Department of Pediatric Surgery, University of Toronto
10 Department of Surgery, University of Toronto
to:
Claire Wunker1,2
Karolina Piorkowska3
Ben Keunen3
Yael Babichev2
Suzanne M. Wong3,4
Maximilian Regenold5
Michael Dunne5
Julia Nomikos1,2
Maryam Siddiqui6
Samuel Pichardo6
Warren Foltz7
Adam C. Waspe3,8
Justin T. Gerstle3,9
James M. Drake1,3,4,10
Rebecca A. Gladdy1,2,10
1 Institute of Medical Science, University of Toronto
2 Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, Mount Sinai Hospital
3 The Wilfred and Joyce Posluns Centre for Image-Guided Innovation and Therapeutic Intervention, The Hospital for Sick Children
4 Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto
5 Leslie Dan Faculty of Pharmacy, University of Toronto
6 Departments of Radiology and Clinical Neurosciences, University of Calgary
7 Department of Radiation Oncology, University of Toronto
8 Department of Medical Imaging, University of Toronto
9 Department of Pediatric Surgery, University of Toronto
10 Department of Surgery, University of Toronto