استخدام التصوير PET/CT فدج و 18والأنسجة الكمية لقياس التغيرات الدينامية في استقلاب الجلوكوز في نماذج الماوس من سرطان الرئة
يوليو 21, 2018
في هذا البروتوكول، ونحن تصف كيفية الاستفادة من [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose بوزيترون التصوير المقطعي والتصوير المقطعي (18وفدج PET/CT) قياس مدى الاستجابة الأيضية الورم للعلاج المستهدفة MLN0128 في كراس/Lkb1 الماوس متحولة نموذج من سرطان الرئة وإلى جانب التصوير بدقة عالية السابقين فيفو autoradiography وكمية الأنسجة.
يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجالات استقلاب السرطان وعلاجات السرطان. مثل تحديد العلاجات الجديدة التي يمكن أن تعدل نمو الورم ، وكذلك التمثيل الغذائي للورم. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكننا إجراء تصوير غير جراحي لأورام الرئة أثناء تطورها بمرور الوقت.
هذا مهم لأنه يمكننا أن نفهم بشكل أفضل كيف يستجيب استقلاب الورم للتدخلات العلاجية المختلفة في الوقت الفعلي. سيظهر هذه الإجراءات عالم التصوير ، من مركز التصوير قبل السريري التابع لمعهد كرامب. تنبيه: استخدم معدات الحماية واتبع جميع الإجراءات التنظيمية المعمول بها عند التعامل مع النشاط الإشعاعي.
ابدأ بتسخين قفص الفئران ليتم تصويره عند 37 درجة مئوية للساعة السابقة لحقن الفلور 18 المسمى بالفلورو ديوكسي جلوكوز. هذا يقلل من استهلاك الدهون البنية للمتبع. قم بوزن الماوس الأول وسجل وزنه.
بعد تخدير الفأر باستخدام طريقة معتمدة من قبل المؤسسة ، اختبر عمق التخدير عن طريق الضغط على إصبع القدم. إذا لم تظهر أي استجابة ، فاستمر في الإجراء عن طريق وضع مرهم للعيون على العينين لمنع أي جفاف أثناء التخدير. قم بتخفيف الفلور 18 المسمى بالفلورو ديوكسي جلوكوز بعناية والذي يبلغ عمره نصف المشع 109 دقيقة ، في محلول ملحي معقم بتركيز حقن مصحح للتسوس من 70 إلى 75 ميكروكوري لكل 100 ميكرولتر.
ثم اسحب 100 ميكرولتر في حقنة الأنسولين بإبرة قياس 28 وقم بقياس جرعة النشاط الإشعاعي باستخدام معاير الجرعة. سجل القياس ووقت القياس لتحديد تصحيح الاضمحلال. ضع المحقنة في حامل حقنة الرصاص.
للحقن ، قم أولا بتسخين الذيل لمدة 1 إلى 2 دقيقة بشاش مبلل بالماء الدافئ. ثم امسحي ب 70٪ من الأيزوبروبانول لتوسيع الوريد الذيل قبل الحقن مباشرة. قم بإدارة الحجم بالكامل في المحقنة بحقنة البلعة عبر وريد الذيل الجانبي.
وتسجيل وقت الحقن. ثم قم بقياس الجرعة المتبقية في المحقنة باستخدام معاير الجرعة وتسجيل القياس والوقت. أخيرا ، ضع الفأر المحقون في غرفة التخدير مع 1.5 إلى 2٪ إيزوفلوران عند 37 درجة مئوية للسماح بتوزيع المسبار عبر الدورة الدموية الجهازية للماوس لمدة ساعة واحدة قبل فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني.
بعد ساعة واحدة ، ضع الفأر الأول في غرفة تصوير مثبتة على 37 درجة مئوية تحت تخدير الأيزوفلوران المخروطي للأنف. وقم بتثبيت أطرافها في مكانها بشريط طبي في وضع ضعيف. ضع حجرة التصوير في ماسح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني واحصل على فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير المقطعي المحوسب كما هو موضح في دليل الماسح الضوئي المقطعي بالإصدار البوزيتروني.
بعد اكتمال التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، قم بإزالة الماوس من غرفة التصوير واتركه يتعافى في قفصه. قم باستيراد صور التصوير المقطعي المحوسب بالإصدار البوزيتروني المعاد إنشاؤها إلى برنامج AMOD بالنقر فوق ملف، ثم استيراد ملف. واختيار ملف DICOM المناسب.
انقر بزر الماوس الأيمن على مجموعة بيانات PET. وحدد موقع النسبة المئوية للجرعة المحقونة لكل جرام في علامة تبويب المعلومات الأساسية. أدخل النسبة المئوية للجرعة المحقونة لكل غرام تم الإبلاغ عنها سابقا.
ارسم مناطق الاهتمام على الورم والأنسجة الطبيعية بالنقر فوق تحرير ثم إضافة عائد استثمار. حدد شكل عائد الاستثمار وقم بتسمية عائد الاستثمار. ارسم عائد الاستثمار على الأورام والأنسجة واضبط أبعادها لتغطية الأنسجة ذات الأهمية في جميع المحاور الثلاثة.
تم إجراء تصوير PET بالفلور 18 المسمى فلورو ديوكسي جلوكوز على الفئران الحاملة للأورام المصابة بطفرات KRAS و LKB1 المشتركة يشار إليها باسم فئران KL. كانت الأورام في هذه الفئران عالية الاحتلال للسكر. كما يتضح من ارتفاع استهلاك F-FDG.
تماشيا مع الدراسات المنشورة سابقا. كشف استئصال الرئتين بالكامل عن وجود العديد من الأورام ، كما هو موضح هنا في مناظر عرضية وسهمية وإكليلية. تم تلطيخ الفصوص الخمسة لرئة الفأر ب H & E لتصور مورفولوجيا الأنسجة.
تم تلطيخ الفصوص 1-5 لناقل الجلوكوز 1. يرتبط التعبير عن Glut1 وتوطينه في غشاء البلازما للخلايا السرطانية ارتباطا مباشرا بقيمة الامتصاص القياسية للفلور 18 المسمى فلورو ديوكسي جلوكوز. عند تنفيذ هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أن التوزيع الحيوي ل FDG يعتمد على ظروف التعامل مع.
مثل التخدير والاحترار والصيام. لضمان قابلية التكرار ، يجب تنفيذ هذه الخطوات باستمرار. باتباع هذا الإجراء العام ، يمكن استخدام آثار PET الأخرى لقياس العمليات البيولوجية المختلفة في الجسم الحي ، مثل استقلاب الأحماض الأمينية ، وتفاعلات المستقبلات والترابط.
نظرة عامة
يوضح هذا البروتوكول استخدام التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير المقطعي المحوسب باستخدام [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose (18F-FDG PET/CT) لتقييم الاستجابات الأيضية للأورام تجاه العلاج الموجه MLN0128 في نموذج فأر مصاب بسرطان الرئة يحمل طفرة Kras/Lkb1. ويؤكد البروتوكول على أهمية تقنيات التصوير غير الجراحية لفهم عملية التمثيل الغذائي للأورام أثناء التدخلات العلاجية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- أيض السرطان
- علاجات السرطان
خلفية علمية
- يعد فهم استقلاب الأورام أمراً بالغ الأهمية لتطوير علاجات فعالة للسرطان.
- يسمح التصوير غير الجراحي بالمراقبة الآنية لاستجابات الورم للعلاجات.
- تستخدم الدراسة نموذج فأر يحمل طفرات جينية محددة ذات صلة بسرطان الرئة.
الغرض من الدراسة
- لقياس الاستجابة الأيضية للأورام تجاه العلاج الموجه.
- لاستكشاف العلاقة بين أيض الورم والفعالية العلاجية.
- لوضع بروتوكول تصوير موثوق للدراسات المستقبلية.
الطرق المستخدمة
- تجهيز الفئران وإعطاؤها مادة الفلورو-ديوكسي جلوكوز المسمى بالفلور-18.
- التصوير غير الباضع باستخدام مسوحات PET/CT لتصور عملية التمثيل الغذائي للأورام.
- إجراء التحليل النسيجي الكمي والتصوير الإشعاعي الذاتي للتحليل التفصيلي.
- تحليل البيانات باستخدام برنامج AMOD لتقييم الجرعة المحقونة وامتصاص الورم.
النتائج الرئيسية
- لوحظ نشاط تحللي سكري مرتفع في الأورام التي تعاني من طفرات مشتركة في KRAS و LKB1.
- وجود ارتباط بين تعبير ناقلات الجلوكوز وامتصاص FDG.
- إثبات قابلية تكرار نتائج التصوير تحت ظروف مضبوطة.
الاستنتاجات
- يوفر هذا البروتوكول إطاراً لدراسة عملية التمثيل الغذائي للأورام داخل الجسم الحي.
- تساهم النتائج في فهم تأثير العلاجات على نمو الأورام.
- قد تشمل التطبيقات المستقبلية كواشف PET أخرى لعمليات بيولوجية متنوعة.
الأسئلة الشائعة
الأهمية التنفيذية في الصناعة
يتيح القياس الديناميكي لاستقلاب الجلوكوز باستخدام 18F-FDG PET/CT والتنضيد الكمي في نماذج الفئران المعدلة وراثياً تقييماً غير جراحي وفي الوقت الفعلي للاستجابة العلاجية في سرطان الرئة. ويدعم هذا النهج المتكامل الثقة التنبؤية في تقييم تعديل المسار الاستقلابي، ويوفر معلومات لاتخاذ قرارات مبكرة بشأن محفظة العلاجات الموجهة. كما تعزز هذه الطريقة الاستمرارية الانتقالية من خلال ربط التصوير الحي (in vivo) مع القياس الكمي للمؤشرات الحيوية خارج الجسم (ex vivo).
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الصيدلة الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح استقصاء تبعيات المسارات الأيضية في نماذج أورام محددة جينيًا.
- يدعم التحقق الوظيفي من تثبيط مسار mTOR من خلال التصوير الكمي وعلم الأنسجة.
- يسهل الحد من المخاطر التنبؤية عن طريق ربط التغيرات في المؤشرات الحيوية بمخرجات التصوير الأيضي.
الفحص وتطوير المقايسة
- يجهز نماذج حية (in vivo) مصادق عليها لعمليات الفحص العلاجي اللاحقة للمعدلات الأيضية.
- يوحد معايير التصوير والتقدير الكمي النسيجي لضمان الحصول على مخرجات مقايسة كمية وقابلة للتكرار.
- يتيح إجراء مقارنة قوية لفعالية المركبات استناداً إلى قراءات أيضية ديناميكية.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- يربط المؤشرات الحيوية التصويرية بالنهايات النسيجية لتطوير مؤشرات حيوية انتقالية.
- يدعم الاستمرارية من مرحلة الاكتشاف وصولاً إلى التحقق قبل السريري عبر ربط البيانات الحيوية داخل الجسم (in vivo) وخارج الجسم (ex vivo).
- يوجه قرارات التقدم المعدلة وفقاً للمخاطر بناءً على ملفات الاستجابة الأيضية المبكرة.
تكامل مسار العمل وسير العمل
تدمج هذه الطريقة في سلسلة العمليات الممتدة من الاكتشاف إلى المرحلة قبل السريرية من خلال تمكين التقييم الكمي المبكر للتأثير العلاجي على استقلاب الورم داخل الجسم الحي (in vivo).
- بيولوجيا الاكتشاف: توفر اختبار الفرضيات لاستهداف المسارات الأيضية وتقليل المخاطر الميكانيكية.
- المسح: يوفر مخرجات تصوير ونسيجية كمية وقابلة للتكرار لتقييم المركبات.
- التحليلات: تقدم قياسات معيارية لامتصاص الجلوكوز وتعبير المؤشرات الحيوية للمقارنة بين الظروف المختلفة.
- الأبحاث traslational: تربط بين التصوير في الجسم الحي (in vivo) والقياس الكمي للمؤشرات الحيوية خارج الجسم (ex vivo) لتحقيق المواءمة الانتقالية.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: تؤسس منصة قابلة لإعادة الاستخدام لتقييم الاستجابات الأيضية عبر المرشحات العلاجية.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض الميكانيكي في التحقق من الأهداف الأيضية.
- القيمة التشغيلية: تعزز التوحيد القياسي، وقابلية التكرار، وقابلية التوسع في سير عمل التصوير وعلم الأنسجة.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن قرارات المضي قدماً أو التوقف وكفاءة رأس المال من خلال توفير بيانات الاستجابة الأيضية المبكرة.
- تأثير المحفظة: تدعم ترتيب الأولويات المعدلة حسب المخاطر والتقدم في العلاجات التي تستهدف المسارات الأيضية.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في تصوير الحيوانات الصغيرة، والتعامل مع المقتفيات الإشعاعية، وعلم الأنسجة الكمي.
- يتطلب الوصول إلى أجهزة PET/CT، ومعايرات الجرعات، وبرمجيات التحليل المورفومتري.
- يستلزم تقنيناً صارماً لبروتوكولات التعامل مع الحيوانات، والتخدير، والصيام لضمان إمكانية تكرار النتائج.
- قد يتطلب التكيف مع النماذج الجينية المختلفة أو أنواع الأورام المختلفة تحسيناً للبروتوكول.
- يفرض التعامل مع المواد المشعة متطلبات تنظيمية ومعايير سلامة لعمليات المختبر.
![التصور والقياس الكمي للأنسجة الدهنية البنية والبيج في الفئران باستخدام [18F] FDG Micro-PET / MR التصوير](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F62460.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A22.161Z&w=384&q=75)