مقالة منهجية

تصوير الرنين المغناطيسي متعدد لقياسات الأورام في نماذج فئران سرطان البنكرياس

1.6K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/69927

⸱

فبراير 3, 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Precision Health Program, Michigan State University, 2Department of Radiology, College of Human Medicine, Michigan State University, 3Veterinary Diagnostic Laboratory, College of Veterinary Medicine, Michigan State University, 4Institute for Quantitative Health Science and Engineering, Biomedical Imaging, Advanced Molecular Imaging Facility, Michigan State University

في هذه المقالة

ملخص

يستخدم هذا البروتوكول سرير متعدد الغرف لتصوير الرنين المغناطيسي المتوازي (MRI) لما يصل إلى أربعة لاكتشاف أورام سرطان الغدة في البنكرياس في نماذج الفئران المعدلة وراثيا. يعد هذا البروتوكول متعدد سريع وفعال من حيث التكلفة لاكتشاف وقياس الأورام، مما يسهل اختيار للدراسات ما قبل السريرية والمراقبة الطولية لنمو الأورام.

الملخص

تعد وسائل التصوير المتقدمة في الجسم الحي ، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، أدوات بحثية أساسية للكشف الفعال عن الأورام في نماذج الفئران قبل السريرية. يوفر التصوير بالرنين المغناطيسي معلومات تشريحية مفصلة عن موقع الورم وحجمه. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة التصويرية مكلفة وتستغرق وقتا طويلا. لتجاوز حاجز الوصول هذا دون المساس بجودة التصوير، تم تنفيذ بروتوكول تصوير بالرنين المغناطيسي متعدد. يستخدم هذا البروتوكول إدخال سرير بأربع غرف للحصول على فحوصات رنين مغناطيسي متعدد بدقة عالية خلال جلسة اكتساب واحدة. تخيل عدة فئران في نفس الوقت يقلل من وقت وتكلفة هذه الإجراء. يصف هذا البروتوكول سير عمل تصوير بالرنين المغناطيسي متعدد مصمم لزيادة كفاءة اكتشاف الأورام ومراقبة الأورام طوليا في نموذج فأر معدلة وراثيا مدفوعة بمحرك كراس، محذوف ب p53 (KPC) لسرطان الغدة القنوتي في البنكرياس. وقد قدم هذا النموذج السريري الراسخ لعلاج KPC رؤى لا تقدر بثمن حول الآليات الجزيئية الكامنة وراء سرطان البنكرياس، وتطور الورم، ومقاومة العلاج. كإثبات للمفهوم، يستخدم هذا البروتوكول للتحقق من الفائدة العلاجية لعامل العلاج الكيميائي القياسي جيمسيتابين في نموذج KPC. تمت مناقشة التطبيقات المستقبلية لهذا التصميم قبل السريري الموجه بالرنين المغناطيسي بإيجاز لتقييم فعالية العلاجات المركبة.

المقدمة

يظل سرطان الغدة في قنوات البنكرياس (PDAC) واحدا من أكثر الأورام الخبيثة فتكا. على الرغم من التحسن الطفيف في البقاء على قيد الحياة خلال السنوات الأخيرة، إلا أن معدل البقاء خلال خمس سنوات لا يزال فقط 13٪1. في معظم الحالات، يتم اكتشاف PDAC في مرحلة متقدمة، وغالبا ما تتضمن غزوا موضعيا أو انتشارا بعيدا، مما يعقد العلاج. المرض متنوع بيولوجيا ويتميز بخلايا ورمية شديدة التوغل، وعظمة ديسموبلاستيكية كثيفة، وضعف التوعية الدموية 2,3,4. تستمر هذه البيئة الدقيقة المعقدة للورم في عرقلة الجهود المبذولة لتوصيف المكونات الخلوية وغير الخلوية التي تؤثر على تقدم المرض بشكل كامل. لمعالجة ذلك، هناك حاجة إلى نماذج فعالة قبل سريرية تحاكي عن كثب تقدم الأمراض البشرية والديموپلازيا.

يمكن استخدام مجموعة متنوعة من نماذج الفئران لدراسة بيولوجيا تقدم السرطان وتقييم فعالية العلاجات الجديدة5،6. نموذج الفأر المعدل وراثيا المدفوع ب KRas (GEMM) يطور تلقائيا أورام البنكرياس التي تعيد تلخيص العديد من الخصائص الفيزيولوجية المرضية والجزيئية لجسم PDACالبشري 3,7,8,9,10,11. على وجه الخصوص، نموذج KPC المحذوف بمحرك Kras والمحذوف من p53 (LSL-KrasG12D؛ p53lox/+؛ Pdx1-Cre) هو نموذج PDAC GEMM 7,8,9 الموصوف جيدا. يعد تصوير الأورام مكونا مهما في الدراسات ما قبل السريرية. يتيح اكتشاف الورم وقياسه اختيار للدراسات ما قبل السريرية، والمراقبة الطولية لنمو الورم وتطوره في المرض، وتقييم استجابة العلاج.

يمكن استخدام أساليب التصوير المتقدمة في الجسم الحي مثل التصوير بالموجات فوق الصوتية (الولايات المتحدة)، والتلألؤ الحيوي (BLI)، والتصوير المقطعي الحاسوبي (CT)، والتصوير الفلوري (FLI)، والتصوير المقطعي بانبعاث البوزيترون (PET)، والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لتصوير الأورام في نموذج KPC ونماذج PDACالمشابهة 12,13,14,15,16 . ومع ذلك، قد يكون تصوير الأورام في نموذج KPC تحديا، وكل من هذه الأساليب تقدم نقاط قوة وحدود فريدة. تقنيات التصوير البصري، مثل التلألؤ الحيوي (BLI) والتصوير بالموجات فوق الصوتية (الولايات المتحدة)، غير جراحية وفعالة من حيث التكلفة. ومع ذلك، فإن دقتها المكانية المحدودة، خاصة للأعضاء الداخلية، قد تؤدي إلى ارتباط ضعيف مع حجم الورم 12,15,17,18. يتطلب التلألؤ البيولوجي خلايا معدلة وراثيا تعبر عن إشارة اللوسيفيراز، والتي تعتمد أيضا على توصيل الركيزة، وتدفق الدم، وأكسجة الأنسجة. يوفر التصوير المقطعي الحاسوبي تصويرا سريعا مع تشوهات حركية قليلة ولكن مع تباين ضعيف في الأنسجة الرخوة بدون عوامل تباين. قد يسبب التباين المرتبط باليود سمية في الفئران. يتطلب التصوير الفلوري عوامل تباين/مجسات فلورية، كما أن التألق الذاتي من أعضاء البطن يقلل من الحساسية.

نظرا للقيود المرتبطة بطرق التصوير الأخرى، يعتبر تصوير الرنين المغناطيسي (MRI) عموما التقنية الأكثر موثوقية لتقييم الأورام العميقة، حيث يوفر تباينا متفائلا للأنسجة الرخوة وحساسية جزيئية للهياكل التشريحية الداخلية 13,14,15,19. ومع ذلك، فإن بروتوكولات الرنين المغناطيسي قبل السريري القياسية تتحمل تكاليف تشغيلية عالية وأوقات اقتناء طويلة، وقد تشكل عائقا أمام العديد من مختبرات الأبحاث. يمكن لتصوير الرنين المغناطيسي متعدد تجاوز هذا الحاجز من خلال تقليل وقت تحضير قبل الفحص (التخدير)، ووقت الفحص، وتعافي بعد الفحص. يوضح هذا البروتوكول الجدوى التقنية لتصوير الأورام باستخدام PDAC (الشكل 1، الشكل 2، الشكل 3، والشكل 4) واستخدام نتائج الصور لتجنيد للعلاج الكيميائي بالجيمسيتابين (الشكل 5). تظهر أورام PDAC آليات متعددة متأصلة تساهم في مقاومة عوامل العلاج الكيميائي القياسية (SOC). مثل الجيمسيتابين، الجيمسيتابين/ناب-باكليتاكسيل، أو فولفيرينوكس 2,3,4. يوفر هذا البروتوكول منصة مناسبة وقوية لتقييم العوامل العلاجية الجديدة والعلاج الكيميائي SOC لإيجاد تركيبات واعدة 20,21,22,23,24,25,26,27 يمكن أن تعزز استجابة العلاج لدى المرضى.

البروتوكول

تم إجراء جميع التجارب الموصوفة وفقا للبروتوكولات التي وافقت عليها لجنة رعاية واستخدام المؤسسية في جامعة ولاية ميشيغان. جميع الإجراءات المتعلقة بالحيوانات الحية تلتزم بالإرشادات المعتمدة لضمان رفاهية ومعاملتها الإنسانية. يصف هذا البروتوكول استخدام ومعالجة نموذج الفأرة KPC ل PDAC: LSL-K-Ras G12D (Krastm4Tyj)؛ p53lox/lox (Trp53tm1Brn); Pdx1-Cre (Pdx1-cre6Tuv)9.

1. تصوير مسبق لتحضير

  1. تأكد من التحقق الصحيح من التصنيف الجيني لفئران KPC قبل الاستخدام. نقل الفئران التجريبية من منشأة إلى منشأة التصوير.
  2. تخدير حتى أربعة فئران في غرفة حث محكمة التسخين مسبقا تحتوي على 1.5-2٪ إيزوفلوران و0.8-2 لتر/دقيقة أكسجين. أكد التخدير بتطبيق منبه ضار (ضغط على إصبع القدم).
  3. ضع مزلق العيون على كلتا عيني كل فأر لمنع جفاف القرنية.

2. إعداد سرير الرنين المغناطيسي متعدد

  1. ضع فأرين مخدرين في وضع بطني على الجزء السفلي (يسار ويمين) من إدخال السرير المطبوع ثلاثي الأبعاد، والذي يثبت على حامل فحص PET/MRI القياسي المقدم من البائع. تأكد من أن في وضع أشواكها وأطرافها مستقيمة.
    ملاحظة: تم استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد لطباعة إدخالات السرير (الملف التكميلي 1 والملف الإضافي 2).
  2. توصيل مدخل الهواء في صندوق البائع إلى مخاريط الأنف باستخدام أنابيب (قطر داخلي 1/16"، قطر خارجي 1/8")، ووصلات لوئر (مثل 7 × 1/16" ذكر، 2 أنثى 1/16" أنثى، 2 موصلين أنثى أنثى، 2 موصلات T إلى مقبس).
  3. ثبت رأس الفأر في مخروط أنف للحفاظ على التخدير (1.5-2٪ إيزوفلوران، 0.8-2 لتر/دقيقة أكسجين). غط الجزء السفلي بأعلى إدخالات السرير المطبوعة ثلاثية الأبعاد (الشكل 2B).
  4. ضع الفأرين الآخرين المخدرين في وضعية بطنية على الجزء العلوي (الأيسر والأيمن) من إدخال السرير المطبوع ثلاثي الأبعاد.
  5. ثبت رأس الفأر في مخروط أنف للحفاظ على التخدير (1.5-2٪ إيزوفلوران، 0.8-2 لتر/دقيقة أكسجين).
  6. ثبت وسادة مراقبة التنفس على الفأرة العلوية اليسرى. تأكد من أن وسادة المراقبة على مستوى البطن وليس الصدر، لقياس التنفس دون إشارة من نبض القلب.
  7. اضبط مستوى الإيزوفلوران للحفاظ على معدل التنفس 30-40 نبضة في الدقيقة طوال الفحص، عادة بين 1.5-2٪. إذا لم يكن أثر التنفس مرئيا أو كان السعة منخفضا جدا، تأكد من تثبيت الوسادة بإحكام بواسطة الشريط وأن جميع الوصلات في الأنبوب مشدودة.
  8. غط السرير لإكمال غرفة التصوير بالرنين المغناطيسي متعدد (الشكل 2B).
    ملاحظة: سرير PET/MRI المخصص للجرذ الواحد المقدم من البائع مزود بهواء دافئ يدور للحفاظ على درجة حرارة جسم (~35-37 درجة مئوية). يمكن مسح ما يصل إلى أربعة فئران في نفس الوقت باستخدام إدخالات مطبوعة ثلاثية الأبعاد. الإعدادات الدقيقة لدرجة حرارة الماء الدافئ، بالإضافة إلى مدخل الهواء ومعدلات خروج الهواء، تعتمد على الإعداد في كل موقع، بما في ذلك المسافة من غرفة التحكم إلى التصوير بالرنين المغناطيسي. يمكن إعداد هذه الاختبارات في كل موقع باستخدام سلسلة من الفحوصات التجريبية حيث يتم مراقبة درجة الحرارة طوال الوقت ثم توحيدها لكل دراسة.

3. إعداد الفحص المسبق ومعايرة التصوير

  1. تأكد من أن الفئران في مركز ملف الرنين المغناطيسي طوليا عن طريق محاذاة الليزر الأحمر مع مركز السرير متعدد الغرف قبل إرسال حامل السرير إلى التجويف.
  2. قم بتعيين تسمية للمسح باستخدام معرف الفأرة وتاريخ المسح بالتنسيق التالي: الإجهاد، معرف الفأرة، تاريخ المسح.
  3. قم بإعداد مسح FLASH موزون بوزن T1 مع شريحة محورية واحدة، وقطعتين إكليليات، وقطعتين سهميين لرؤية الفئران في السرير المكون من أربع حجرات وتحديد منطقة التصوير باستخدام الإعدادات التالية: TR/TE 50/2.4 مللي ثانية، متوسطان، زاوية الانقلاب 20°، الدقة 0.313 مم، سمك شريحة 1 مم، وقت المسح 13 ثانية.
  4. تحقق من أن جسم الفأر بالكامل في مجال الرؤية وأن الفئران مستقيمة. إذا لم يكن كذلك، كرر خطوات وضع الفأرة و/أو حرك سرير الفأرة داخل أو خارج التجويف.
    ملاحظة: استندت هذه المعايير إلى مواصفات نظام الرنين المغناطيسي المستخدم. يمكن تعديل هذه المعايير حسب الحاجة لتحسين التقاط الصور وفقا لمتطلبات التجارب و/أو قدرات نظام الرنين المغناطيسي.

4. تصوير الرنين المغناطيسي متعدد

  1. قم بإعداد تسلسل صدى الدوران السريع المرجح بوزن T2 مع المعلمات التالية: زمن التكرار (TR): 3,200 مللي ثانية، زمن الصدى: 46 مللي ثانية، عدد المتوسطات: 10، الدقة داخل المستوى: 300 × 300 ميكرومتر، عدد الشرائح الإكليلية: 14، الفجوة داخل الشريحة: 0.3 - 0.7 مم، تقليل الدهون: مفعل، عامل نادر: 8، حزم الشريحة: 2، إجمالي وقت التقاط الصورة: 14 دقيقة.
  2. انقر على المركز (الترجمة) والحافة (الدوران) للمربعين الأصفر والأخضر في صورة اللوجايزر لضبط موضع حزمة الشرائح حسب الحاجة لتحسين تغطية منطقة البنكرياس وأعضاء البطن الأخرى للمجموعة العليا والسفلية من.
  3. تأكد من أن جميع الفئران الأربعة محاذية بشكل صحيح في إعداد سرير المتعددة قبل المضي قدما في المسح.
  4. راقب التنفس طوال تسلسل التصوير وضبط مستوى الأيزوفلوران إذا لزم الأمر.
  5. بعد الانتهاء من فحص الرنين المغناطيسي، تحقق من أن جودة الصورة كافية. ابحث عن تشويش الحركة، والذي يظهر كضباب، إذا تحرك الفأر أثناء الفحص. تحقق من وجود تغطية كاملة للبطن. إذا لزم الأمر، أعد وضع الفأرة وأعد إجراء الفحص.

5. استعادة الفأر

  1. عند الانتهاء من الفحص والتحقق منه، أزل السرير من نظام الرنين المغناطيسي.
  2. افتح سطح السرير متعدد الحجرات. أزل جهاز مراقبة التنفس من الفأرة العلوية اليسرى وانقل من أعلى وأسفل الملحقات المطبوعة ثلاثية الأبعاد إلى قفص الاسترداد.
  3. ضع في قفص تعافي فوق وسادة تدفئة بدرجة حرارة 37 درجة مئوية للتعافي بعد التخدير.
  4. راقب معدل التنفس والحركة لضمان التعافي الكامل من التخدير قبل إعادة الفئران إلى أقفاص المنزل. تشمل علامات التعافي التنفس الطبيعي والحركة (المشي).

6. معالجة وتحليل ملفات التصوير بالرنين المغناطيسي

  1. تصدير صور DICOM من برنامج الرنين المغناطيسي إلى برنامج تحليل الصور لقص الصور من صورة واحدة مع أربعة فئران إلى صورة واحدة لكل فأرة فردية.
  2. في البرنامج، افتح الصورة الخاصة بالمجموعة العليا من في وحدة العرض . الإعدادات التلقائية للنوافذ/المستوى كافية، لكن يمكنك تعديل التعديل في تبويب التحكم العام لعرض الصورة إذا لزم الأمر، بحيث تكون الفأرات مرئية. في تبويب VOI ، ارسم يدويا مربعا واسعا حول الفأرة العلوية اليمنى باستخدام كائن تحليلي مكعبي؛ ثم قم بقص الصورة حول ذلك الصندوق من تبويب عمليات التمويه والكونتور. عند حفظ الملف الجديد، قم بتعديل بيانات وصفية DICOM واسم الملف إلى معرف الفأرة الصحيح؛ ثم كرر ذلك للفأرة العلوية اليسرى باستخدام نفس الصورة، افتح الصورة لمجموعة الفأرة السفلية، وكرر عملية العائد على العائد على القص والحفظ.
    ملاحظة: لا يجب أن يكون الصوت دقيقا.
  3. استخدم برنامج عارض الرنين المغناطيسي لتحليل الصور المخزنة في ملفات DICOM.
  4. تحليل شرائح التصوير من الظهر إلى البطني أو البطني إلى الظهري. حدد موقع الطحال والمعدة لتحديد سياق مناسب لتحديد أورام البنكرياس و/أو البنكرياس.
  5. تعريف "منطقة الاهتمام" (ROI) برسم خط على حدود الورم وإجراء تقسيم شبه آلي لحساب حجم الورم. لاحظ الأكياس السائلة وغيرها من الاكتشافات المفرطة اللون (الشكل 3 والشكل 4).
    ملاحظة: يجب استخدام عارض الرنين المغناطيسي لتحليل ملفات DICOM.

7. علاج الجمسيتابين

  1. قم بإجراء فحوصات الرنين المغناطيسي لحيوانات KPC أسبوعيا حتى يبدأ الورم في تكوين ويمكن اكتشافه (حجم ≥20 مم3). قبل الفحص، تأكد من صحة الفئران (لا يوجد فقدان مفرط للوزن أو علامات ضيق أو صعوبة في التنفس و/أو لهاث).
  2. ضع نظام علاج بمجرد استيفاء معايير الورم.
    ملاحظة: بالنسبة للمجموعة المعالجة، تم حقن الجيمسيتابين داخل الصفاق (i.p.) بجرعة 100 ملغ/كغ مرتين في الأسبوع.
    تحذير: جمسيتابين هو عامل كيميائي سام للخلايا. التعامل معها باستخدام معدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE)، بما في ذلك القفازات ومعطف المختبر. التخلص من الحقن والمواد الملوثة وفقا لبروتوكولات النفايات الخطرة المؤسسية.
  3. قم بإجراء فحوصات الرنين المغناطيسي (وفقا للأقسام 1-6) مرة كل أسبوع لمراقبة استجابة الورم للجيمسيتابين.
  4. التضحية بالحيوانات عندما يستوفي الورم معايير القتل الرحيم بناء على قياسات الحجم من تحليل الرنين المغناطيسي (القسم 6) و/أو أعراض أخرى.
  5. عند فحص الفئران المعالجة بالرنين المغناطيسي، ضع حاجزا واقيا لمنع انتقال العامل الكيميائي العلاجي المحتمل عبر الإخرازات. أثناء وبعد العمل مع الجيمسيتابين، اتبع ممارسات نظافة شخصية جيدة. تخلص من الحقن الفارغة المستخدمة في حاوية حادة للعلاج الكيميائي.
  6. بعد الانتهاء من العمل، رش جميع معدات التخدير، وأسرة الرنين المغناطيسي، وجميع الأسطح العاملة بنسبة 70٪ إيثانول. ضع الحواجز والقفازات الملوثة كيميائيا المستخدمة أثناء التصوير داخل كيس بلاستيكي، وربط الكيس، وضعه في برميل ألياف للحرق.
  7. حدد مواعيد جلسات التصوير قبل الجولة التالية من العلاج لتقليل التعرض للعامل الكيميائي.
    ملاحظة: قد يتم النظر في تكرار فحوصات الرنين المغناطيسي كل أسبوعين حسب معدل نمو الورم ونظام العلاج. يمكن تقييم الاستجابات للعلاج بواسطة حركيات الأورام من خلال التصوير الطولي (الشكل 5).

النتائج

تتطور أورام البنكرياس لدى KPC بعد 12 أسبوعا من عمر9. باستخدام سرير رنين مغناطيسي متعدد الحجرات، بدأ فحص الأورام لفئران KPC في عمر 10 أسابيع. وقد أتاح ذلك تجنيد التي تظهر بأورام بحجم حوالي 200 مممكعب للدراسة قبل السريرية باستخدام علاج الجمسيتابين. لوحظت اختلافات في حركية الورم وتغيرات في عرض الورم. أظهرت معظم أورام KPC نمط نمو قوي مع تركيز واحد أو سائد (الشكل 4A)، مما سهل تجنيد للعلاجات وتقييم حجم الورم. ومع ذلك، لوحظت أيضا لديها عدة أورام صلبة صغيرة منتشرة في جميع أنحاء البنكرياس (الشكل 4A). قد تظهر بعض حالات PDAC أيضا آفات كيسية مملوءة بالسوائل داخل الورم، مصحوبة بآفات كيسية غير ورمية حول الورم واحتباس السوائل الناتج عن انسداد القناة في المرارة و/أو البنكرياس. (الشكل 4A).

بعد التجنيد، تم توزيع عشوائيا إلى مجموعتين تجريبيين: مجموعة ضابطة لم تتلق علاجا ومجموعة عولجت تلقت إعطاء جمسيتابين داخل الصفاق (ip.) بجرعة 100 ملغ/كغ مرتين في الأسبوع. من بين إجمالي 23 مؤهلا، تم تخصيص 4 إناث و7 ذكور إلى المجموعة الضابطة، و6 إناث و6 ذكور للمجموعة المعالجة. تم إجراء فحوصات الرنين المغناطيسي الأسبوعية باستخدام نظام الأسرة متعددة (الشكل 5A)، مما أتاح لنا مراقبة التغيرات في حركة نمو الورم بشكل مستمر في كل من المجموعة الضابطة والمعالجة (الشكل 5B).

تظهر بيانات التصوير المعالجة أن الأورام في نموذج KPC المعالج بالجيمسيتابين كان لها نمط نمو أبطأ مقارنة بمجموعة الضابطين غير المعالجة (الشكل 5C)، والذي ارتبط بزيادة ذات دلالة إحصائية (اختبار ترتيب لوغاريتم، p = 0.04) في البقاء الكلي للمجموعة المعالجة (الشكل 5D). كان متوسط البقاء على قيد الحياة لالتهاب المقياس غير المعالج 20 أسبوعا، بينما أظهرت المجموعة المعالجة تمديدا لمتوسط البقاء لأكثر من 23 أسبوعا (الشكل 5D).

الشكل 1
الشكل 1: سير عمل إجراء تصوير الرنين المغناطيسي متعدد، معالجة الصور وتحليلها. يتم تسليط الضوء على الخطوات الرئيسية لبروتوكول الرنين المغناطيسي متعدد، من التحضير المسبق إلى الدراسات قبل السريرية الموجهة بالصور. يتم تخدير ما يصل إلى 4 في غرفة الحث (تحضير مسبق) وتجهيزها لوضعها في سرير متعدد (إعداد سرير الرنين المغناطيسي متعدد). صورة مسبقة للحيوانات بتكوين 2 × 2 (2 في الحجرة العلوية، 2 في الحجرة السفلية) تليها مسح الرنين المغناطيسي (تصوير بالرنين المغناطيسي). يتم حفظ بيانات تصوير كل كملفات فردية ويتم تحليلها بشكل مستقل (تحليل الصور). تستخدم نتائج الصور وحجم الورم لاختيار للدراسات ما قبل السريرية ومراقبة استجابة العلاج (التجارب قبل السريرية). يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2
الشكل 2: الخطوات الرئيسية للتصوير بالرنين المغناطيسي متعدد من الإعداد حتى الفحص. (أ) اللوحة العلوية، تجميع نظام سرير الرنين المغناطيسي متعدد المخصص. تركيب إدخالات سرير مطبوعة ثلاثية الأبعاد مصممة خصيصا مع منافذ تخدير مدمجة داخل حامل سرير PET/MRI قياسي بفأر واحد. في اللوحة السفلية، تقسم هذه الإدخالات المطبوعة ثلاثية الأبعاد السرير إلى غرفتين، مما يسمح بتصوير ما يصل إلى أربعة في نفس الوقت: 1 و2 فوق الإدخال العلوي، 3 و4 فوق الإدخال السفلي. تعرض مستوى عرضي ومستوى معدل أماميا لإدخالات الطابعة ثلاثية الأبعاد من عارض STL. (ب) وضع الفئران بشكل متسلسل في سرير تصوير بالرنين المغناطيسي متعدد الغرف (من الأعلى إلى الأسفل). الصورة العلوية، حيوانان موضوعان في وضع بطني على الجزء السفلي (الأيسر والأيمن) من الإدخال المطبوع ثلاثي الأبعاد، والذي يقع داخل سرير PET/MRI المقدم من البائع. في الصورة الوسطى، يتم وضع الفأرين الآخرين في وضع بطني على الجزء العلوي (الأيسر والأيمن) من الإدخال المطبوع ثلاثي الأبعاد؛ الفأرة الموضوعة على الجانب الأيسر من الإدخال العلوي مزودة بجهاز مراقبة تنفسي. الصورة السفلية: تجميع كامل لأربعة موضوعة مع الغطاء في الأعلى. جميع لديها رؤوس مثبتة في مخروط أنف للحفاظ على التخدير (1.5-2٪ إيزوفلوران، 0.8-2 لتر/دقيقة أكسجين). الترتيب النهائي لجميع الأربعة في حاملة سرير التصوير بالرنين المغناطيسي مع توصيل التخدير، وسخان المياه الدافئ، ونظام مراقبة العلامات الحيوية للسماح بفحص الرنين المغناطيسي وجمع البيانات لجميع في جلسة واحدة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3
الشكل 3: جمع البيانات ومعالجتها من فحوصات الرنين المغناطيسي متعددة. (أ) عرض تمثيلي (المستوى الإنسي) لفحص الرنين المغناطيسي الأولي لجميع الأربعة. (ب) مسح بالرنين المغناطيسي (المستوى الظهري) لجميع الفئران الأربعة في سرير متعدد الحجرات: فأران موضوعان في الأسفل (3، 4) وفأران في أعلى (1، 2) من الإدخالات المطبوعة ثلاثية الأبعاد. (ج) ملف الرنين المغناطيسي النهائي عالي الدقة لكل مسح فردي بالفأرة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 4
الشكل 4: عروض متنوعة لأورام PDAC: تحليل متكامل بالرنين المغناطيسي والنسيج. (أ) صورة تصوير بالرنين المغناطيسي التمثيلية (المستوى الظهري) توضح التنوع التشريحي لأورام PDAC (من اليسار إلى اليمين): البنكرياس الطبيعي، الأورام متعددة البؤر مع آفات كيسية مليئة بالسوائل، وكتلة ورم صلبة. ترمز الألوان إلى الأعضاء التشريحية كما يلي: المعدة (أصفر)، الطحال (الأخضر)، الورم (البنفسجي)، تراكم السوائل بسبب انسداد القناة (الأزرق). شريط المقياس الأبيض = 1 سم. (B) المقاطع النسيجة للأورام المصبوغة ب H&E إلى جانب فئات الخلايا بناء على طبقات مصنفة مدربة بمساعدة الحاسوب، مما يبرز السمات النسيجة المرضية للأورم المتوافقة مع نتائج الرنين المغناطيسي. منطقة الورم (T) محددة باللون الأسود لجميع العينات عندما يكون الورم موجودا. تظهر فئات الخلايا بالألوان: نسيج البنكرياس الطبيعي (رمادي)، الورم (الأحمر)، والخلايا المناعية (الأصفر). شريط القياس الأسود = 0.5 سم. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 5
الشكل 5: تطبيق تصوير بالرنين المغناطيسي متعدد لمراقبة تجنيد ونمو الأورام أثناء علاج الجمسيتابين. (أ) الجدول الزمني لتصميم التجربة: تم تجنيد (عمرها 14+ أسبوعا) بعد أن كشف تصوير الرنين المغناطيسي عن ورم ≥ 200 مم3. تلقت الفئران من المجموعة المعالجة جيمسيتابين (100 ملغ/كغ، i.p.، b.i.w) حتى وصلت إلى معايير القتل الرحيم. تم إجراء فحوصات رنين مغناطيسي متعددة طوال التجربة لجميع لمراقبة حركية نمو الأورام. (ب) صور تصوير بالرنين المغناطيسي التمثيلية (المستوى الظهري) تظهر تقدم الورم لحيوان واحد من المجموعة غير المعالجة آخر من المجموعة المعالجة، من اليوم 0 حتى اليوم الأخير من التجربة (نقطة البقاء). شريط مقياس أبيض = 1 سم (C,D) الرسوم البيانية التي توضح حركية نمو الأورام (C, n = 4 [2 F, 2 M] مقابل 4 [2 F, 2 M]) والبقاء على قيد الحياة بشكل عام (D, n = 11 [4 F, 7 M] مقابل 12 [6 F, 6 M]) في المجموعة الضابطة غير المعالجة والمعالجة. تم تحديد الدلالة الإحصائية لمنحنيات البقاء في كابلان-ماير بواسطة اختبار اللوغاريتم-رنك (مانتل-كوكس) (* p < 0.05). يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

ملف تكميلي 1: ملف STL للطباعة ثلاثية الأبعاد للإدخال السفلي مع منافذ تخدير مدمجة يتناسب مع حامل سرير PET/MRI القياسي للفئران الواحد. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.

ملف تكميلي 2: ملف STL للطباعة ثلاثية الأبعاد للإدخال العلوي مع منافذ تخدير مدمجة تناسب حامل سرير PET/MRI قياسي للجرذ الواحد. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.

المناقشة

يستخدم هذا البروتوكول سرير PET/MRI قياسي مقدم من البائع، مع تعديل بإدخالات مطبوعة ثلاثية الأبعاد مخصصة للفأر، مما يسمح بمسح ما يصل إلى أربعة فئران في نفس الوقت (الشكل 1). هذا التكوين متعدد يقلل بشكل كبير ليس فقط من وقت التصوير بالرنين المغناطيسي المكلف، بل أيضا من مدة العملية الإجمالية. يسمح ذلك بالتحضير المتوازي (التخدير، الوضع في السرير، وتحميل السرير)، والمسح الضوئي، واستعادة أربعة في جلسة واحدة، مقارنة بالوقت الإضافي المطلوب للتحضير والمسح والاستعادة لكل بشكل فردي في أربع جلسات منفصلة. يشمل الإعداد أيضا مخاريط أنف فردية لتوصيل التخدير المتحكم فيه لكل، ومراقبة حيوية مخصصة لحيوان واحد، وقدرات تسخين مدمجة للحفاظ على درجة حرارة الجسم لجميع الفئران المسححة (الشكل 2). توفر الإدخالات المطبوعة ثلاثية الأبعاد محاذاة حيوانية متسقة وتحسن اتساق التقسيم. تمكن المراقبة التنفسية الفورية من التقييم المستمر وضبط التخدير أثناء الفحص، مما يقلل من آثار الحركة.

استخدم هذا البروتوكول للكشف عن تقدم أورام البنكرياس ومراقبته طوليا في نموذج KPC (الشكل 5A-C) المعالج بالعامل الكيميائي جيمسيتابين، حيث كان بمثابة دراسة إثبات المفهوم قبل السريرية. جيمسيتابين، بمفرده أو مجتمعا، هو علاج من الخط الأول أو الثاني للمرضى المصابين بسرطان البنكرياس الموضعي أو المنتشر 28,29,30. تتوافق هذه النتائج مع المعالجة بالجيمسيتابين مع التقارير السابقة، التي أظهرت أيضا فائدة على البقاء31. والأهم من ذلك، يوفر هذا البروتوكول منصة مناسبة وقوية لدراسة العلاجات المركبة للعلاجات الجديدة والعلاج الكيميائي SOC في نموذج KPC أو نماذج مشابهة ل PDAC. قد تكون هذه العلاجات المركبة مثبطات جزيئية صغيرة، وعلاج منعي، وSIRNAs، ومعدلات نشاط الميكروRNA، وغيرها من الأوليجونوكليوتيدات العلاجية ضد الأهداف الجزيئية الرئيسية 20,21,22,23,24,25,26,27. قد تشمل هذه العلاجات المركبة أيضا أهدافا معدلة وراثيا لفهم تفاعلها مع العلاج الكيميائي SOC أو العلاجات الأخرى في مراحل مبكرة من التطور 9,20,32.

بينما يركز هذا البروتوكول على تصوير البنكرياس وأعضاء تجويف البطن الأخرى، يمكن تطبيق هذا البروتوكول متعدد وتسلسلات الرنين المغناطيسي الموصوفة في التوصيف التشريحي لنماذج الفئران الأخرى للسرطان، مثل سرطان الثدي والورم الأرومي الدبقي أو أمراض أخرى تشمل الكلى و/أو الكبد. نحن على علم ببروتوكولات أخرى تصف فحص الرنين المغناطيسي متعدد18,34. على سبيل المثال، وصف دازاي وآخرون المسح العصبي بالرنين المغناطيسي لما يصل إلى سبعة فئران18. بينما يتيح هذا الإعداد تصوير دماغ لسبعة، إلا أنه لا يتيح التحكم الفردي في المخدر ودرجة الحرارة لكل فأر. حجرة التخزين الخاصة بهم مصممة للفئران التي تزن أقل من حوالي 32 جراما؛ على النقيض من ذلك، يدعم سريرنا متعدد الغرف مجموعة أوسع من أحجام أجسام الفئران. اعتمادا على العضو المقصود، ووقت المسح، والدقة، قد يوفر بروتوكول دازاي وآخرون بعض المزايا مقارنة بالبروتوكول الموصوف هنا.

الإفصاحات

لا يوجد لدى المؤلفين تضارب مصالح للكشف عنها.

شكر وتقدير

وقد تم دعم هذا العمل جزئيا من خلال منحة R01 CA258314 من المعهد الوطني للسرطان ومنحة مبادرة الرباعيات للبحوث متعددة التخصصات من جامعة ولاية ميشيغان لعام 2024 المخصصة ل LFS. نحن ممتنون لبرنامج الصحة الدقيقة لتحليل الأنسجة في جامعة ولاية ميشيغان على مساعدتهم الفنية.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
طابعة ثلاثية الأبعاد  ستراتاسيسJ750 لإدخال سرير الرنين المغناطيسي متعدد الحيوانات
جيمسيتابين HClأبيكس بيوA1402-500بالنسبة لحقن IP&nb;
هوروسهوروسhttps://horosproject.org/لتحليل الرنين المغناطيسي
إيزوفلورانكوفيتروس11695067772لتخدير الفأر
تبخير الإيزوفلورانسومني العلميVS6002لتخدير الفأر
حقن الأنسولين U-100 منخفضة الجرعةBD14-826-79بالنسبة لحقن IP&nb;
وصلات أنابيب Luer Lock، مقابس نايلون مستقيمة، ذات شوكة لأنبوب 1/16" معرف x7ماكماستر51525K521لتجميع سرير الرنين المغناطيسي متعدد الحيوانات
وصلات أنبوب Luer لوك، سداد، لأنبوب باردبيد 1/16" ID x2ماكماستر7466N11لتجميع سرير الرنين المغناطيسي متعدد الحيوانات
موصل لوئر ذكر إلى ذكر x2SAIMMLلتجميع سرير الرنين المغناطيسي متعدد الحيوانات
نظام مراقبة وبوابة الحيوانات الصغيرة المتوافق مع MRSAIIالطراز 1030مراقبة الحيوانات أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي
محول سرير الرنين المغناطيسيبروكرT150743مكون سرير الرنين المغناطيسي المقدم من البائع
ملف الرنين المغناطيسي، قطر 72 ممبروكرT20209V3ملف التصوير بالرنين المغناطيسي المقدم من البائع
فأر متوسط مهد متعدد الوسائطبروكرT151629سرير الرنين المغناطيسي المقدم من البائع
مزلق العيون كوفيتروس75848للاستخدام أثناء التخدير
برنامج بارافيجن 360بروكرhttps://www.bruker.com/en/products-and-solutions/preclinical-imaging/paravision-360.htmlلتحليل الرنين المغناطيسي
PMOD 4.2بروكرhttps://www.bruker.com/en/products-and-solutions/preclinical-imaging/pmod.htmlلتحليل الرنين المغناطيسي
نظام الرنين المغناطيسي قبل السريري بروكرBioSpec 70/30للتصوير بالرنين المغناطيسي
راتنج Stratasys Vero ClearستراتاسيسRGD810لتصنيع أسرة الرنين المغناطيسي متعددة الحيوانات
موصلات مقبس إلى مقبس، أنبوب Luer Lock x2ماكماستر51525K443لسرير الرنين المغناطيسي متعدد الحيوانات;
الأنبوب (القطر الداخلي 1/16"، القطر الخارجي 1/8")بروكرT12330لتجميع سرير الرنين المغناطيسي متعدد الحيوانات

المراجع

  1. Siegel, R. L., Giaquinto, A. N., Jemal, A. Cancer statistics, 2024. CA Cancer J Clin. 74 (1), 12-49 (2024).
  2. Lafaro, K. J., Melstrom, L. G. The paradoxical web of pancreatic cancer tumor microenvironment. Am J Pathol. 189 (1), 44-57 (2019).
  3. Kleeff, J., et al. Pancreatic cancer. Nat Rev Dis Primers. 2, 16022(2016).
  4. Collisson, E. A., Bailey, P., Chang, D. K., Biankin, A. V. Molecular subtypes of pancreatic cancer. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 16 (4), 207-220 (2019).
  5. Grimm, J., Potthast, A., Wunder, A., Moore, A. Magnetic resonance imaging of the pancreas and pancreatic tumors in a mouse orthotopic model of human cancer. Int J Cancer. 106 (5), 806-811 (2003).
  6. Ireson, C. R., Alavijeh, M. S., Palmer, A. M., Fowler, E. R., Jones, H. J. The role of mouse tumour models in the discovery and development of anticancer drugs. Br J Cancer. 121 (2), 101-108 (2019).
  7. Westphalen, C. B., Olive, K. P. Genetically engineered mouse models of pancreatic cancer. Cancer J. 18 (6), 502-510 (2012).
  8. Cook, N., Olive, K. P., Frese, K., Tuveson, D. A. K-ras-driven pancreatic cancer mouse model for anticancer inhibitor analyses. Methods Enzymol. 439, 73-85 (2008).
  9. Schipper, J., et al. Loss of microRNA-21 leads to profound stromal remodeling and short survival in K-ras-driven mouse models of pancreatic cancer. Int J Cancer. 147 (8), 2265-2278 (2020).
  10. Uprety, D., Adjei, A. A. KRAS: from undruggable to a druggable cancer target. Cancer Treat Rev. 89, 102070(2020).
  11. Buscail, L., Bournet, B., Cordelier, P. Role of oncogenic KRAS in the diagnosis, prognosis and treatment of pancreatic cancer. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 17 (3), 153-168 (2020).
  12. Snyder, C. S., et al. Complementarity of ultrasound and fluorescence imaging in an orthotopic mouse model of pancreatic cancer. BMC Cancer. 9, 106(2009).
  13. Farr, N., et al. Noninvasive characterization of pancreatic tumor mouse models using magnetic resonance imaging. Cancer Med. 6 (5), 1082-1090 (2017).
  14. Yin, T., Liu, Y., Peeters, R., Feng, Y., Ni, Y. Pancreatic imaging: current status of clinical practices and small animal studies. World J Methodol. 7 (3), 101-107 (2017).
  15. Rojas, J. D., et al. Validation of a combined ultrasound and bioluminescence imaging system with magnetic resonance imaging in orthotopic pancreatic murine tumors. Sci Rep. 12 (1), 102(2022).
  16. Vohra, R., et al. Evaluation of pancreatic tumor development in KPC mice using multiparametric MRI. Cancer Imaging. 18 (1), 41(2018).
  17. Serkova, N. J., et al. Preclinical applications of multi-platform imaging in animal models of cancer. Cancer Res. 81 (5), 1189-1200 (2021).
  18. Dazai, J., Spring, S., Cahill, L. S., Henkelman, R. M. Multiple-mouse neuroanatomical magnetic resonance imaging. J Vis Exp. (48), e2497(2011).
  19. Iwano, S., et al. Single-cell bioluminescence imaging of deep tissue in freely moving animals. Science. 359 (6378), 935-939 (2018).
  20. Sempere, L. F., Powell, K., Rana, J., Brock, A. A., Schmittgen, T. D. Role of non-coding RNAs in tumor progression and metastasis in pancreatic cancer. Cancer Metastasis Rev. 40 (1), 1-20 (2021).
  21. Smith, E. S., et al. Clinical applications of short non-coding RNA-based therapies in the era of precision medicine. Cancers (Basel). 14 (6), 1588(2022).
  22. Sempere, L. F., Keto, J., Fabbri, M. Exosomal microRNAs in breast cancer towards diagnostic and therapeutic applications. Cancers (Basel). 9 (7), 71(2017).
  23. Sempere, L. F., Azmi, A. S., Moore, A. MicroRNA-based diagnostic and therapeutic applications in cancer medicine. Wiley Interdiscip Rev RNA. 12, e1662(2021).
  24. Nakisa, A., et al. Tumor-associated carbohydrate antigen 19-9 (CA 19-9), a promising target for antibody-based detection, diagnosis, and immunotherapy of cancer. ChemMedChem. 19 (24), e202400491(2024).
  25. Miller, A. L., Garcia, P. L., Yoon, K. J. Developing effective combination therapy for pancreatic cancer: an overview. Pharmacol Res. 155, 104740(2020).
  26. Dreyer, S. B., Beer, P., Hingorani, S. R., Biankin, A. V. Improving outcomes of patients with pancreatic cancer. Nat Rev Clin Oncol. 22 (6), 439-456 (2025).
  27. Nevala-Plagemann, C., Hidalgo, M., Garrido-Laguna, I. From state-of-the-art treatments to novel therapies for advanced-stage pancreatic cancer. Nat Rev Clin Oncol. 17 (2), 108-123 (2020).
  28. Koltai, T., et al. Resistance to gemcitabine in pancreatic ductal adenocarcinoma: a physiopathologic and pharmacologic review. Cancers (Basel). 14 (10), 2486(2022).
  29. Casper, E. S., et al. Phase II trial of gemcitabine (2,2′-difluorodeoxycytidine) in patients with adenocarcinoma of the pancreas. Invest New Drugs. 12 (1), 29-34 (1994).
  30. Moore, M. Activity of gemcitabine in patients with advanced pancreatic carcinoma: a review. Cancer. 78 (3 Suppl), 633-638 (1996).
  31. Ho, T. T. B., et al. Combination of gemcitabine and anti-PD-1 antibody enhances the anticancer effect of M1 macrophages and the Th1 response in a murine model of pancreatic cancer liver metastasis. J Immunother Cancer. 8 (2), e001367(2020).
  32. Kempinska, K., et al. Genetic ablation of microRNA-10b improves treatment outcomes in mouse models of pancreatic cancer. Cancer Res. 84 (6 Suppl), Abstract 467 (2024).
  33. Fan, J., et al. Species-specific hepatic uptake of [64Cu]Cu-EOB-NOTA, a newly designed hepatospecific PET agent. Mol Imaging Biol. 27 (3), 305-312 (2025).
  34. Ramirez, M. S., Esparza-Coss, E., Bankson, J. A. Multiple-mouse MRI with multiple arrays of receive coils. Magn Reson Med. 63 (3), 803-810 (2010).

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

التصوير بالرنين المغناطيسي لعدة حيواناتنماذج سرطان البنكرياسقياس الورمنموذج فأر KPCالتصوير قبل السريريمراقبة الورمالعلاج بعقار Gemcitabineالتصوير التشريحيتقييم حجم الورم
تصوير الرنين المغناطيسي متعدد لقياسات الأورام في نماذج فئران سرطان البنكرياس
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.