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A Novel High-resolution <em>In vivo</em> Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

Hospital for Sick Children, Toronto Medical Discovery Tower

Healthy Retinal Pigment Epithelium (RPE) cells are required for proper visual function and the phenomenon of RPE derivation from Human Embryonic Stem Cells (HESC) holds great potential for the treatment of retinal diseases. However, little is known about formation, expansion and expression profile of RPE-like cells derived from HESC (HESC-RPE). By studying the genesis of pigmented foci we identified OTX1/2-positive cell types as potential HESC-RPE precursors. When pigmented foci were excised from culture, HESC-RPE expanded to form extensive monolayers, with pigmented cells at the leading edge assuming a precursor role: de-pigmenting, proliferating, expressing keratin 8 and subsequently re-differentiating. As they expanded and differentiated in vitro, HESC-RPE expressed markers of both developing and mature RPE cells which included OTX1/2, Pax6, PMEL17 and at low levels, RPE65. In vitro, without signals from a developing retinal environment, HESC-RPE could produce regular, polarised monolayers with developmentally important apical and basal features. Following transplantation of HESC-RPE into the degenerating retinal environment of Royal College of Surgeons (RCS) dystrophic rats, the cells survived in the subretinal space, where they maintained low levels of RPE65 expression and remained out of the cell cycle. The HESC-RPE cells responded to the in vivo environment by downregulating Pax6, while maintaining expression of other markers. The presence of rhodopsin-positive material within grafted HESC-RPE indicates that in the future, homogenous transplants of this cell type may be capable of supporting visual function following retinal dystrophy.

Elucidating the phenomenon of HESC-derived RPE: anatomy of cell genesis, expansion and retinal transplantation.

Des cellules saines d&#39;&eacute;pith&eacute;lium de Pigment r&eacute;tinien (RPE) sont n&eacute;cessaires pour le bon fonctionnement visuel et le ph&eacute;nom&egrave;ne de la d&eacute;rivation de RPE de des cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) un grand potentiel pour le traitement des maladies de la r&eacute;tine. Cependant, on conna&icirc;t le profil formation, expansion et expression de pre-comme des cellules d&eacute;riv&eacute;es de CSEh (CSEh-pre). Par l&#39;&eacute;tude de la gen&egrave;se des foyers pigment&eacute;s, nous avons identifi&eacute; les types de cellules OTX1/2-positif comme les pr&eacute;curseurs potentiels de CSEh-RPE. Lorsque pigment&eacute;es foyers ont &eacute;t&eacute; excis&eacute;s de culture, CSEh-RPE &eacute;tendue pour former une vaste monocouches, avec des cellules pigment&eacute;es &agrave; la fine pointe, assumant un r&ocirc;le de pr&eacute;curseur : d&eacute;pigmentant, prolif&egrave;rent, exprimant la k&eacute;ratine 8 et par la suite re-differentiating. Comme ils &eacute;largi et diff&eacute;renci&eacute;es in vitro, CSEh-RPE exprime les marqueurs des pays en d&eacute;veloppement et RPE mature cellules qui PMEL17 de OTX1/2, Pax6, inclus et &agrave; faibles doses, RPE65. In vitro, sans signaux d&#39;un environnement de d&eacute;veloppement r&eacute;tiniens, CSEh-RPE pourrait produire monocouches r&eacute;guli&egrave;res, polaris&eacute;es avec d&eacute;veloppemental importantes caract&eacute;ristiques apicales et basales. Suite &agrave; la transplantation de CSEh-RPE dans l&#39;environnement d&eacute;g&eacute;n&eacute;rescence r&eacute;tinienne de rats dystrophiques Royal College of Surgeons (RCS), les cellules ont surv&eacute;cu dans l&#39;espace sous-r&eacute;tinienne, o&ugrave; ils ont maintient des niveaux faibles d&#39;expression RPE65 et rest&eacute; hors du cycle cellulaire. Les cellules de CSEh-RPE face &agrave; l&#39;environnement in vivo Ciapin Pax6, tout en conservant l&#39;expression d&#39;autres marqueurs. La pr&eacute;sence de mat&eacute;riel de rhodopsine positifs au sein de CSEh-RPE greff&eacute;e indique que dans l&#39;avenir, homog&egrave;nes greffes de ce type de cellule peuvent &ecirc;tre capables de supporter la fonction visuelle apr&egrave;s une dystrophie r&eacute;tinienne.

&Eacute;lucider le ph&eacute;nom&egrave;ne des d&eacute;riv&eacute;es de CSEh RPE : anatomie de la transplantation de cellules Gen&egrave;se, expansion et d&eacute;collement de r&eacute;tine.

Le cellule sane dell&#39;epitelio retinico del pigmento (RPE) sono necessarie per la corretta funzione visiva e il fenomeno di derivazione RPE da cellule staminali embrionali umane (HESC) detiene un grande potenziale per il trattamento delle malattie della retina. Tuttavia, poco si sa circa il profilo formazione, espansione e l&#39;espressione di cellule RPE-come derivate da HESC (HESC-RPE). Studiando la genesi di foci pigmentate abbiamo identificato tipi cellulari OTX1/2-positivo come potenziali precursori HESC-RPE. Quando pigmentate foci erano asportati dalla coltura, HESC-RPE espansa per formare strati monomolecolari estese, con cellule pigmentate all&#39;avanguardia assumendo un ruolo di precursore: depigmentante, proliferando, esprimendo la cheratina 8 e successivamente re-differentiating. Come hanno ampliato e differenziato in vitro, HESC-RPE espressi marcatori di sviluppo di entrambi e maturo RPE cellule che PMEL17 OTX1/2, Pax6, incluso e a livelli bassi, RPE65. In vitro, senza segnali da un ambiente di sviluppo retinico, HESC-RPE potrebbe produrre regolari, polarizzate monostrati con inerente allo sviluppo di importanti caratteristiche apicale e basale. Dopo trapianto di HESC-RPE nell&#39;ambiente degenerazione della retina di topi distrofici Royal College of Surgeons (RCS), le cellule sopravvissero nello spazio al, dove mantenere bassi livelli di espressione RPE65 e rimasti fuori del ciclo cellulare. Le cellule RPE HESC risposero all&#39;ambiente in vivo riducono Pax6, pur mantenendo l&#39;espressione di altri marcatori. La presenza di materiale di rodopsina-positivi entro innestati HESC-RPE indica che in futuro, potrebbero essere in grado di supportare la funzione visiva seguendo distrofia retinica omogenei trapianti di questo tipo di cella.

Chiarire il fenomeno della RPE HESC-derivati: anatomia di trapianto di cellule genesis, espansione e della retina.

La neurofibromatose de type 1 (NF1) patients sont sujettes au d&eacute;veloppement de tumeurs malignes, les plus courantes &eacute;tant malignes Peripheral Nerve gaine tumeur (MPNST). NF1-MPNST patients ont une survie dans l&#39;ensemble pauvre en raison de m&eacute;tastases syst&eacute;miques. Actuellement, la gestion des MPNSTs comprend la chirurgie et la radioth&eacute;rapie ; Toutefois, la chimioth&eacute;rapie conventionnelle n&#39;est pas tr&egrave;s efficace, soulignant la n&eacute;cessit&eacute; pour les th&eacute;rapies cibl&eacute;es biologiquement efficaces. Le produit du g&egrave;ne NF1, neurofibromine, a r&eacute;cemment &eacute;t&eacute; d&eacute;montr&eacute; pour r&eacute;guler n&eacute;gativement la phosphoinositide 3-kinase (PI3K) / prot&eacute;ine Kinase-B (Akt) / voie de cible de la rapamycine (mTOR) chez les mammif&egrave;res, avec perte d&#39;expression de la neurofibromine en lign&eacute;es de cellules MPNST humaines &eacute;tablies associ&eacute;es &agrave; des niveaux &eacute;lev&eacute;s d&#39;activit&eacute; de mTOR. Nous avons d&eacute;velopp&eacute; et caract&eacute;ris&eacute; un explant de NF1-MPNST humaine cultiv&eacute;e par voie sous-cutan&eacute;e chez les souris NOD-SCID, pour &eacute;valuer l&#39;effet de la rapamycine inhibiteur de mTOR. Nous d&eacute;montrer que la rapamycine activation de voie humaine NF1-MPNST mTOR inhibe de fa&ccedil;on significative et l&#39;explantation croissance in vivo &agrave; des doses aussi faibles que 1,0 mg/kg/jour, sans toxicit&eacute; syst&eacute;mique. Alors que la rapamycine a &eacute;t&eacute; efficace pour r&eacute;duire la prolif&eacute;ration de la NF1-MPNST et angiogen&egrave;se, avec une diminution de CyclinD1 et de VEGF respectivement, il y n&#39;avait aucune augmentation de l&#39;apoptose tumorale. La rapamycine diminue efficacement activation de S6 en aval de mTOR, mais il y avait augmentation accompagn&eacute;e de l&#39;activation Akt. Cette &eacute;tude d&eacute;montre le potentiel th&eacute;rapeutique et les limites de la rapamycine en NF1-li&eacute; et probablement sporadique, MPNSTs.

Pr&eacute;clinique &eacute;valuation in vivo de la rapamycine dans les x&eacute;nogreffes d&#39;explant gaine des nerfs p&eacute;riph&eacute;riques maligne humaine.

Neurofibromatosis type 1 (NF1) patients are prone to the development of malignant tumors, the most common being Malignant Peripheral Nerve Sheath Tumor (MPNST). NF1-MPNST patients have an overall poor survival due to systemic metastasis. Currently, the management of MPNSTs includes surgery and radiation; however, conventional chemotherapy is not very effective, underscoring the need for effective biologically-targeted therapies. Recently, the NF1 gene product, neurofibromin, was shown to negatively regulate the phosphoinositide-3-kinase (PI3K)/Protein Kinase-B (Akt)/mammalian Target Of Rapamycin (mTOR) pathway, with loss of neurofibromin expression in established human MPNST cell lines associated with high levels of mTOR activity. We developed and characterized a human NF1-MPNST explant grown subcutaneously in NOD-SCID mice, to evaluate the effect of the mTOR inhibitor rapamycin. We demonstrate that rapamycin significantly inhibited human NF1-MPNST mTOR pathway activation and explant growth in vivo at doses as low as 1.0 mg/kg/day, without systemic toxicities. While rapamycin was effective at reducing NF1-MPNST proliferation and angiogenesis, with decreased CyclinD1 and VEGF respectively, there was no increase in tumor apoptosis. Rapamycin effectively decreased activation of S6 downstream of mTOR, but there was accompanied increased Akt activation. This study demonstrates the therapeutic potential and limitations of rapamycin in NF1-associated, and likely sporadic, MPNSTs.

Preclinical in vivo evaluation of rapamycin in human malignant peripheral nerve sheath explant xenograft.

Neurofibromatosi di tipo 1 (NF1) i pazienti sono inclini allo sviluppo di tumori maligni, il pi&ugrave; comune &egrave; maligno periferici nervo guaina tumore (maligno). NF1-maligno pazienti hanno una sopravvivenza complessivamente scarsa a causa di metastasi sistemiche. Attualmente, la gestione dei MPNSTs comprende la chirurgia e radiazioni; Tuttavia, la chemioterapia convenzionale non &egrave; molto efficacia, sottolineando la necessit&agrave; di terapie mirate biologicamente efficaci. Recentemente, il prodotto del gene NF1, neurofibromin, &egrave; stato dimostrato di regolare negativamente il fosfoinositide 3-chinasi (PI3K) / proteina chinasi B (Akt) / mammalian Target Of Rapamycin (mTOR) percorso, con perdita di espressione di neurofibromin in consolidate linee di cellule maligno umani associato ad alti livelli di attivit&agrave; di mTOR. Abbiamo sviluppato e caratterizzato un espianto NF1-maligno umano cresciuto per via sottocutanea in topi NOD-SCID, per valutare l&#39;effetto della rapamicina inibitore di mTOR. Noi dimostrare che rapamicina inibito significativamente umana attivazione di pathway di mTOR di NF1-maligno ed espianto crescita in vivo a dosi fino a 1,0 mg/kg/giorno, senza tossicit&agrave; sistemica. Mentre la rapamicina &egrave; stato efficacia nel ridurre la proliferazione di NF1-maligno e l&#39;angiogenesi, con una riduzione CyclinD1 e VEGF rispettivamente, non c&#39;era nessun aumento di tumore apoptosi. Rapamicina efficacemente diminuita attivazione di S6 a valle di mTOR, ma c&#39;era accompagnato maggiore attivazione di Akt. Questo studio dimostra il potenziale terapeutico e le limitazioni della rapamicina in NF1 associato e probabilmente sporadico, MPNSTs.

Valutazione in vivo preclinica della rapamicina in xenoinnesto di espianto guaina dei nervi periferici maligni umani.

The mechanism by which an apparently uniform population of cells can generate a heterogeneous population of differentiated derivatives is a fundamental aspect of pluripotent and multipotent stem cell behaviour. One possibility is that the environment and the differentiation cues to which the cells are exposed are not uniform. An alternative, but not mutually exclusive possibility is that the observed heterogeneity arises from the stem cells themselves through the existence of different interconvertible substates that pre-exist before the cells commit to differentiate. We have tested this hypothesis in the case of apparently homogeneous pluripotent human embryonal carcinoma (EC) stem cells, which do not follow a uniform pattern of differentiation when exposed to retinoic acid. Instead, they produce differentiated progeny that include both neuronal and non-neural phenotypes. Our results suggest that pluripotent NTERA2 stem cells oscillate between functionally distinct substates that are primed to select distinct lineages when differentiation is induced.

Prepatterning in the stem cell compartment.

Le m&eacute;canisme par lequel une population apparemment uniforme des cellules peut g&eacute;n&eacute;rer une population h&eacute;t&eacute;rog&egrave;ne de d&eacute;riv&eacute;s diff&eacute;renci&eacute;s est un aspect fondamental de pluripotentes et du comportement des cellules souches multipotentes. Une possibilit&eacute; est que l&#39;environnement et les signaux de diff&eacute;renciation auquel sont expos&eacute;s les cellules ne sont pas uniformes. Une possibilit&eacute; alternative, mais pas mutuellement, c&#39;est que l&#39;h&eacute;t&eacute;rog&eacute;n&eacute;it&eacute; observ&eacute;e r&eacute;sulte les cellules souches elles-m&ecirc;mes gr&acirc;ce &agrave; l&#39;existence de diff&eacute;rents sous-&Eacute;tats interconvertibles qui pr&eacute;existent avant que les cellules s&#39;engagent &agrave; faire la diff&eacute;rence. Nous avons test&eacute; cette hypoth&egrave;se dans le cas de cellules de souches pluripotentes apparemment homog&egrave;ne carcinome embryonnaire humaine (EC), qui ne suivent pas un sch&eacute;ma uniform de diff&eacute;renciation lorsqu&#39;ils sont expos&eacute;s &agrave; l&#39;acide r&eacute;tino&iuml;que. Au lieu de cela, ils produisent des descendants diff&eacute;renci&eacute;s qui incluent des ph&eacute;notypes neuronales et non-neurales. Nos r&eacute;sultats sugg&egrave;rent que les cellules souches pluripotentes NTERA2 oscillent entre sous-&Eacute;tats fonctionnellement distinctes qui sont amorc&eacute;es pour s&eacute;lectionner des lign&eacute;es distinctes lorsque la diff&eacute;renciation est induite.

Prepatterning dans le compartiment des cellules souches.

Il meccanismo mediante il quale una popolazione apparentemente uniforme delle cellule pu&ograve; generare una popolazione eterogenea di derivati differenziati &egrave; un aspetto fondamentale del comportamento delle cellule staminali multipotenti e pluripotenti. Una possibilit&agrave; &egrave; che l&#39;ambiente e gli spunti di differenziazione a cui sono esposte le cellule non sono uniformi. Un&#39;alternativa, ma non escludono la possibilit&agrave; &egrave; che l&#39;eterogeneit&agrave; osservata nasce da cellule staminali se stessi attraverso l&#39;esistenza di differenti sottostati interconvertibili che preesiste prima che le cellule si impegnano a differenziare. Abbiamo testato questa ipotesi nel caso apparentemente omogenea carcinoma embrionale umano (CE) staminali pluripotenti, che non seguono un modello uniforme di differenziazione quando esposto all&#39;acido retinoico. Invece, esse producono progenie differenziata che includono fenotipi sia neuronali e non neuronali. I nostri risultati suggeriscono che le cellule staminali pluripotenti NTERA2 oscillano tra sottostati funzionalmente distinti che sono innescati per selezionare distinti lignaggi quando differenziazione &egrave; indotta.

Prepatterning nel compartimento delle cellule staminali.

Radiation therapy (RT) is a widely accepted treatment strategy for many central nervous system (CNS) pathologies. However, despite recognized therapeutic success, significant negative consequences are associated with cranial irradiation (CR), which manifests months to years post-RT. The pathophysiology and molecular alterations that culminate in the long-term detrimental effects of CR are poorly understood, though it is thought that endothelial injury plays a pivotal role in triggering cranial injury. We therefore explored the contribution of bone marrow derived cells (BMDCs) in their capacity to repair and contribute to neo-vascularization following CR. Using high-resolution in vivo optical imaging we have studied, at single-cell resolution, the spatio-temporal response of BMDCs in normal brain following CR. We demonstrate that BMDCs are recruited specifically to the site of CR, in a radiation dose and temporal-spatial manner. We establish that BMDCs do not form endothelial cells but rather they differentiate predominantly into inflammatory cells and microglia. Most notably we provide evidence that more than 50% of the microglia in the irradiated region of the brain are not resident microglia but recruited from the bone marrow following CR. These results have invaluable therapeutic implications as BMDCs may be a primary therapeutic target to block acute and long-term inflammatory response following CR. Identifying the critical steps involved in the sustained recruitment and differentiation of BMDCs into microglia at the site of CR can provide new insights into the mechanisms of injury following CR offering potential therapeutic strategies to counteract the long-term adverse effects of CR.

High-resolution in-vivo analysis of normal brain response to cranial irradiation.

Radioth&eacute;rapie (RT) est une strat&eacute;gie de traitement largement accept&eacute; pour nombreuses pathologies du syst&egrave;me nerveux central (SNC). Cependant, malgr&eacute; des succ&egrave;s th&eacute;rapeutiques reconnues, des cons&eacute;quences n&eacute;gatives importantes sont associ&eacute;es &agrave; l&#39;irradiation cr&acirc;nienne (CR), qui se manifeste des mois aux ann&eacute;es post-RT. La physiopathologie et les alt&eacute;rations mol&eacute;culaires qui aboutissent &agrave; des effets n&eacute;fastes &agrave; long terme des CR sont mal comprises, m&ecirc;me si elle estime que les l&eacute;sions endoth&eacute;liales joue un r&ocirc;le central dans le d&eacute;clenchement des l&eacute;sions cr&acirc;niennes. Nous avons donc explor&eacute; la contribution de la moelle osseuse provenant de cellules (BMDCs) dans leur capacit&eacute; &agrave; r&eacute;parer et &agrave; contribuer au neo-vascularisation CR. Using une imagerie optique in vivo &agrave; la suite nous avons &eacute;tudi&eacute;, &agrave; cellule unique r&eacute;solution, la r&eacute;ponse temporelle de BMDCs dans le cerveau normal suite CR. Nous d&eacute;montrons que les BMDCs sont recrut&eacute;s sp&eacute;cialement pour le site de CR, temporelles et spatiales de la fa&ccedil;on et la dose de rayonnement. Nous &eacute;tablissons que BMDCs ne forment pas de cellules endoth&eacute;liales mais plut&ocirc;t qu&#39;ils se diff&eacute;rencient principalement en la microglie et les cellules inflammatoires. Plus particuli&egrave;rement nous prouvent que plus de 50 % de la microglie dans la r&eacute;gion irradi&eacute;e du cerveau ne sont pas des microglies r&eacute;sident mais recrut&eacute;s dans la moelle osseuse apr&egrave;s CR. Ces r&eacute;sultats ont des implications th&eacute;rapeutiques inestimables comme BMDCs peut &ecirc;tre une cible th&eacute;rapeutique primaire au bloc aigu&euml; et &agrave; long terme inflammatoire r&eacute;ponse suite CR. identification des op&eacute;rations critiques impliqu&eacute;s dans le recrutement durable et diff&eacute;renciation des BMDCs en cellules microgliales sur le site du CR peut apporter un nouvel &eacute;clairage sur les m&eacute;canismes de blessure suite CR offrant des strat&eacute;gies th&eacute;rapeutiques possibles pour contrecarrer les effets n&eacute;fastes &agrave; long terme de CR.

Analyse haute r&eacute;solution in vivo de la r&eacute;ponse du cerveau normal &agrave; une irradiation cr&acirc;nienne.

La radioterapia (RT) &egrave; una strategia di trattamento ampiamente accettato per molte patologie del sistema nervoso centrale (SNC). Tuttavia, nonostante il successo terapeutico riconosciuto, notevoli conseguenze negative sono associate con irradiazione cranica (CR), che si manifesta mesi da anni post-RT. La fisiopatologia e le alterazioni molecolari che culminano con gli effetti negativi a lungo termine di CR sono capiti male, anche se si pensa che danno endoteliale svolge un ruolo fondamentale nell&#39;innescare lesioni craniche. Quindi abbiamo esplorato il contributo delle cellule del midollo osseo derivata (BMDCs) nella loro capacit&agrave; di riparazione e contribuire alla neo-vascolarizzazione CR Using optical imaging ad alta risoluzione in vivo in seguito abbiamo studiato, a cella singola risoluzione, la risposta spazio-temporale del BMDCs nel cervello normale dopo CR. Dimostriamo che BMDCs sono assunti appositamente per il sito di CR, in una maniera temporale-spaziale e dose di radiazioni. Stabiliamo che BMDCs non si formano le cellule endoteliali, ma piuttosto si differenziano principalmente in microglia e cellule infiammatorie. In particolare forniamo prove che pi&ugrave; del 50% della microglia irradiati della regione del cervello non sono le microglia residente ma reclutato dal midollo osseo dopo CR. Questi risultati hanno implicazioni terapeutiche inestimabile come BMDCs pu&ograve; essere un obiettivo terapeutico primario al blocco acuto e a lungo termine infiammatorio risposta seguito CR identificare i passaggi critici coinvolti nel reclutamento sostenuto e differenziazione dei BMDCs in microglia presso il sito di CR pu&ograve; fornire nuove intuizioni i meccanismi delle lesioni dopo CR offrendo potenziali strategie terapeutiche per contrastare gli effetti negativi a lungo termine del CR.

Analisi ad alta risoluzione in vivo della risposta cerebrale normale di irradiazione cranica.

There is a growing need for noninvasive biomarkers to guide individualized spatiotemporal delivery of radiation therapy (RT) and antiangiogenic (AA) therapy for brain tumors. This study explored early biomarkers of response to RT and the AA agent sunitinib (SU), in a murine intracranial glioma model, using serial magnetic resonance imaging (MRI).

Imaging biomarker dynamics in an intracranial murine glioma study of radiation and antiangiogenic therapy.

Il y a un besoin croissant de biomarqueurs non invasives guider individualis&eacute; livraison spatio-temporelle de la radioth&eacute;rapie (RT) et la th&eacute;rapie anti-angiog&eacute;niques (AA) pour les tumeurs c&eacute;r&eacute;brales. Cette &eacute;tude a explor&eacute; des biomarqueurs au d&eacute;but de la r&eacute;ponse &agrave; la RT et l&#39;AA agent sunitinib (SU), dans un mod&egrave;le murin de gliomes intracr&acirc;niens, &agrave; l&#39;aide de la s&eacute;rie magnetic resonance imaging (MRI).

Imagerie dynamique du biomarqueur dans une &eacute;tude de gliome murine intracr&acirc;nienne de th&eacute;rapie de rayonnement et anti-angiog&eacute;niques.

C&#39;&egrave; un crescente bisogno di biomarcatori non invasivi guidare consegna spatiotemporal individualizzato di radioterapia (RT) e la terapia antiangiogenetica (AA) per tumori cerebrali. Questo studio esplorati primi biomarkers di risposta a RT e il sunitinib agente AA (SU), in un modello murino di glioma intracranica, utilizzando seriale risonanza magnetica (MRI).

Imaging dinamiche biomarcatore in uno studio di glioma murino intracranica della terapia antiangiogenetica e di radiazioni.

Glioblastoma (GBM) &egrave; il tumore cerebrale primario pi&ugrave; comuni e letali. Negli ultimi pochi anni tremenda genomiche e proteomiche caratterizzazione insieme robusti modelli animali di GBM hanno fornito preziosi dati che mostrano che &quot;GBM&quot;, sebbene istologicamente indistinguibili uno da altro, sono costituite da malattie molecolarmente eterogenee. Inoltre, robusti modelli preclinici e una migliore comprensione delle vie nucleo perturbato in GBM stanno fornendo un rinnovato ottimismo per romanzo strategie di targeting questi devastanti tumori. Riassumiamo qui, una breve storia della malattia, la nostra attuale conoscenza molecolare, lezioni da modelli animali e concetti emergenti dell&#39;angiogenesi, invasione e metabolismo in GBM che pu&ograve; si prestano a targeting terapeutico.

Glioblastoma, una breve rassegna della storia, genetica molecolare, modelli animali e nuove strategie terapeutiche.

Glioblastoma (GBM) is the most common and lethal primary brain tumor. Over the past few years tremendous genomic and proteomic characterization along with robust animal models of GBM have provided invaluable data that show that "GBM", although histologically indistinguishable from one another, are comprised of molecularly heterogenous diseases. In addition, robust pre-clinical models and a better understanding of the core pathways disrupted in GBM are providing a renewed optimism for novel strategies targeting these devastating tumors. Here, we summarize a brief history of the disease, our current molecular knowledge, lessons from animal models and emerging concepts of angiogenesis, invasion, and metabolism in GBM that may lend themselves to therapeutic targeting.

Glioblastoma, a brief review of history, molecular genetics, animal models and novel therapeutic strategies.

Glioblastome (GBM) est la tumeur c&eacute;r&eacute;brale primaire plus courantes et les plus mortelles. Au cours des derni&egrave;res quelques ann&eacute;es formidable g&eacute;nomique et prot&eacute;omiques caract&eacute;risation ainsi que les mod&egrave;les animaux robustes de GBM ont fourni des donn&eacute;es pr&eacute;cieuses qui montrent que &laquo; SOP &raquo;, bien qu&#39;histologiquement impossibles &agrave; distinguer de l&#39;autre, se composent de maladies mol&eacute;culairement h&eacute;t&eacute;rog&egrave;nes. En outre, des mod&egrave;les pr&eacute;cliniques robustes et mieux comprendre les voies de noyau perturb&eacute; dans GBM apportent un regain d&#39;optimisme pour les nouvelles strat&eacute;gies ciblant ces d&eacute;vastateurs des tumeurs. Nous r&eacute;sumons ici, une br&egrave;ve histoire de la maladie, notre actuelle connaissance mol&eacute;culaire, les le&ccedil;ons tir&eacute;es des mod&egrave;les animaux et les concepts &eacute;mergents de l&#39;angiogen&egrave;se, invasion et le m&eacute;tabolisme dans GBM qui ne se pr&ecirc;te pas au ciblage th&eacute;rapeutique.

Glioblastome, une br&egrave;ve revue d&#39;histoire, g&eacute;n&eacute;tique mol&eacute;culaire, mod&egrave;les animaux et de nouvelles strat&eacute;gies th&eacute;rapeutiques.

Bone invasive skull base meningiomas are a subset of meningiomas that present a unique clinical challenge due to brain and neural structure involvement and limitations in complete surgical resection, resulting in higher recurrence and need for repeat surgery. To date, the pathogenesis of meningioma bone invasion has not been investigated. We investigated immunoexpression of proteins implicated in bone invasion in other tumor types to establish their involvement in meningioma bone invasion.

Proteins involved in regulating bone invasion in skull base meningiomas.

OS cr&acirc;ne envahissantes base m&eacute;ningiomes sont un sous-ensemble des m&eacute;ningiomes qui pr&eacute;sentent un d&eacute;fi clinique unique en raison de cerveau et implication de la structure neurale et limitations dans la r&eacute;section chirurgicale compl&egrave;te, ayant pour r&eacute;sultat plus &eacute;lev&eacute; de r&eacute;cidive et de besoin d&#39;une chirurgie r&eacute;p&eacute;t&eacute;e. A ce jour, la pathogen&egrave;se de l&#39;invasion de M&eacute;ningiome osseux n&#39;a pas &eacute;t&eacute; &eacute;tudi&eacute;e. Nous avons &eacute;tudi&eacute; l&#39;immunoexpression des prot&eacute;ines impliqu&eacute;es dans l&#39;invasion des os dans d&#39;autres types de tumeur d&#39;&eacute;tablir leur participation &agrave; l&#39;invasion de M&eacute;ningiome osseux.

Prot&eacute;ines impliqu&eacute;es dans la r&eacute;gulation invasion osseuse dans les m&eacute;ningiomes base de cr&acirc;ne.

Ossa cranio invasiva base meningiomi sono un sottoinsieme dei meningiomi che presentano una sfida unica clinica a causa del cervello e coinvolgimento della struttura neurale e limitazioni nella resezione chirurgica completa, con conseguente maggiore ricorrenza e necessit&agrave; di intervento chirurgico ripetere. Ad oggi, la patogenesi dell&#39;invasione di meningioma osseo non &egrave; stata studiata. Abbiamo studiato il immunoexpression delle proteine implicate nell&#39;invasione ossea in altri tipi di tumore per stabilire il loro coinvolgimento nella invasione ossea meningioma.

Proteine coinvolte nella regolazione della invasione ossea nei meningiomi base cranio.

In vivo and direct imaging of the murine spinal cord and its vasculature using multimodal (optical and acoustic) imaging techniques could significantly advance preclinical studies of the spinal cord. Such intrinsically high resolution and complementary imaging technologies could provide a powerful means of quantitatively monitoring changes in anatomy, structure, physiology and function of the living cord over time after traumatic injury, onset of disease, or therapeutic intervention. However, longitudinal in vivo imaging of the intact spinal cord in rodent models has been challenging, requiring repeated surgeries to expose the cord for imaging or sacrifice of animals at various time points for ex vivo tissue analysis. To address these limitations, we have developed an implantable spinal cord window chamber (SCWC) device and procedures in mice for repeated multimodal intravital microscopic imaging of the cord and its vasculature in situ. We present methodology for using our SCWC to achieve spatially co-registered optical-acoustic imaging performed serially for up to four weeks, without damaging the cord or induction of locomotor deficits in implanted animals. To demonstrate the feasibility, we used the SCWC model to study the response of the normal spinal cord vasculature to ionizing radiation over time using white light and fluorescence microscopy combined with optical coherence tomography (OCT) in vivo. In vivo power Doppler ultrasound and photoacoustics were used to directly visualize the cord and vascular structures and to measure hemoglobin oxygen saturation through the complete spinal cord, respectively. The model was also used for intravital imaging of spinal micrometastases resulting from primary brain tumor using fluorescence and bioluminescence imaging. Our SCWC model overcomes previous in vivo imaging challenges, and our data provide evidence of the broader utility of hybridized optical-acoustic imaging methods for obtaining multiparametric and rich imaging data sets, including over extended periods, for preclinical in vivo spinal cord research.

A spinal cord window chamber model for in vivo longitudinal multimodal optical and acoustic imaging in a murine model.

Imagerie in vivo et directe de la moelle &eacute;pini&egrave;re murine et son syst&egrave;me vasculaire &agrave; l&#39;aide de techniques d&#39;imagerie multimodales (optiques et acoustiques) pourrait faire avancer les &eacute;tudes pr&eacute;cliniques de la moelle &eacute;pini&egrave;re. Ces intrins&egrave;quement haute r&eacute;solution et les technologies d&#39;imagerie compl&eacute;mentaires pourraient fournir un moyen puissant de surveillance quantitativement en anatomie, structure, physiologie et fonction de la moelle de la vie, les changements au fil du temps apr&egrave;s le traumatisme, l&#39;apparition de la maladie, ou une intervention th&eacute;rapeutique. Cependant, longitudinal imagerie in vivo de la moelle &eacute;pini&egrave;re intacte dans les mod&egrave;les de rongeurs a &eacute;t&eacute; difficile, n&eacute;cessitant des chirurgies r&eacute;p&eacute;t&eacute;es d&#39;exposer le cordon pour imagerie ou sacrifice des animaux &agrave; divers moments pour ex vivo analyse des tissus. Pour pallier ces lacunes, nous avons d&eacute;velopp&eacute; un dispositif implantable de la moelle &eacute;pini&egrave;re de chambre (SCWC) fen&ecirc;tre et proc&eacute;dures chez les souris pour r&eacute;p&eacute;t&eacute;es imagerie multimodale de microscopie intravitale le cordon et son syst&egrave;me vasculaire in situ. Nous pr&eacute;sentons la m&eacute;thodologie pour utiliser notre SCWC pour obtenir des lignes spatialement imagerie optique-acoustique r&eacute;alis&eacute;e en s&eacute;rie pendant quatre semaines, sans endommager le c&acirc;ble ou l&#39;induction des d&eacute;ficits locomoteurs chez les animaux implant&eacute;s. Afin de d&eacute;montrer la faisabilit&eacute;, nous avons utilis&eacute; le mod&egrave;le SCWC pour &eacute;tudier la r&eacute;ponse de la vascularisation m&eacute;dullaire normale &agrave; des rayonnements ionisants au fil du temps &agrave; l&#39;aide de la lumi&egrave;re blanche et la microscopie de fluorescence, combin&eacute; avec la tomographie par coh&eacute;rence optique (OCT) in vivo. Photo-acoustique et &eacute;chographie Doppler puissance in vivo ont &eacute;t&eacute; utilis&eacute;es pour visualiser directement le cordon et les structures vasculaires et mesurer la saturation en oxyg&egrave;ne de l&#39;h&eacute;moglobine par le biais de la moelle &eacute;pini&egrave;re compl&egrave;te, respectivement. Le mod&egrave;le a &eacute;t&eacute; &eacute;galement utilis&eacute; pour l&#39;imagerie intravitale de microm&eacute;tastases spinal r&eacute;sultant de tumeur c&eacute;r&eacute;brale primaire utilisant la fluorescence et imagerie de la bioluminescence. Notre mod&egrave;le SCWC vaincra pr&eacute;c&eacute;dents d&eacute;fis d&#39;imagerie in vivo, et nos donn&eacute;es d&eacute;montrent l&#39;utilit&eacute; plus large de hybrid&eacute;e optique-acoustique des m&eacute;thodes d&#39;imagerie pour l&#39;obtention de multiparam&eacute;triques et riches ensembles d&#39;imagerie de donn&eacute;es, y compris sur de longues p&eacute;riodes, recherche pr&eacute;clinique in vivo la moelle &eacute;pini&egrave;re.

Un mod&egrave;le de la moelle &eacute;pini&egrave;re fen&ecirc;tre chambre pour l&#39;imagerie in vivo longitudinale multimodal optique et acoustique dans un mod&egrave;le murin.

Imaging in vivo e diretto del midollo spinale murino e sua vascolarizzazione mediante tecniche di imaging multimodale (ottiche e acustiche) potrebbe avanzare significativamente studi preclinici del midollo spinale. Tale intrinseca ad alta risoluzione e tecnologie di imaging complementari potrebbero fornire un potente mezzo di monitoraggio quantitativamente cambiamenti in anatomia, struttura, fisiologia e funzione del midollo vivente nel tempo dopo la lesione traumatica, l&#39;esordio della malattia, o di intervento terapeutico. Tuttavia, longitudinale in vivo imaging del midollo spinale intatto nei modelli roditore &egrave; stato impegnativo, che richiedono interventi chirurgici ripetuti per esporre il cavo per imaging o sacrificio di animali in vari punti del tempo per ex vivo tessuto l&#39;analisi. Per risolvere queste limitazioni, abbiamo sviluppato un dispositivo di alloggiamento (SCWC) finestra impiantabili del midollo spinale e procedure nei topi per ripetute imaging multimodale microscopica intravital il cavo e relativo sistema vascolare in situ. Vi presentiamo la metodologia per utilizzando il nostro SCWC per raggiungere spazialmente co-registered imaging ottico-acustico eseguito serialmente per fino a quattro settimane, senza danneggiare il cavo o l&#39;induzione del deficit motorio in animali impiantati. Per dimostrare la fattibilit&agrave;, abbiamo utilizzato il modello SCWC per studiare la risposta del sistema vascolare del midollo spinale normale alle radiazioni ionizzanti nel corso del tempo usando luce bianca e microscopia di fluorescenza combinato con optical coherence tomography (OCT) in vivo. Photoacoustics ed ecografia Doppler potenza in vivo sono stati utilizzati per visualizzare direttamente il cavo e strutture vascolari e per misurare la saturazione di ossigeno dell&#39;emoglobina attraverso la completa del midollo spinale, rispettivamente. Il modello &egrave; stato utilizzato anche per intravital imaging of micrometastases spinale derivanti dal tumore primario al cervello mediante fluorescenza e bioluminescenza imaging. Il nostro modello SCWC supera precedenti sfide di imaging in vivo, e i nostri dati forniscono prove dell&#39;utilit&agrave; pi&ugrave; ampio di ibridati metodi di imaging ottico-acustico per ottenere multiparametriche e ricchi imaging insiemi di dati, tra cui per periodi estesi, per la ricerca preclinica in vivo del midollo spinale.

Article	Year
Elucidating the phenomenon of HESC-derived RPE: anatomy of cell genesis, expansion and retinal transplantation. Experimental neurology\| PubMed ID: 18926821	2008
Preclinical in vivo evaluation of rapamycin in human malignant peripheral nerve sheath explant xenograft. International journal of cancer. Journal international du cancer\| PubMed ID: 19634141	2010
Prepatterning in the stem cell compartment. PloS one\| PubMed ID: 20531938	2010
High-resolution in-vivo analysis of normal brain response to cranial irradiation. PloS one\| PubMed ID: 22675549	2012
Imaging biomarker dynamics in an intracranial murine glioma study of radiation and antiangiogenic therapy. International journal of radiation oncology, biology, physics\| PubMed ID: 22929856	2013
Glioblastoma, a brief review of history, molecular genetics, animal models and novel therapeutic strategies. Archivum immunologiae et therapiae experimentalis\| PubMed ID: 23224339	2013
Proteins involved in regulating bone invasion in skull base meningiomas. Acta neurochirurgica\| PubMed ID: 23238945	2013
A spinal cord window chamber model for in vivo longitudinal multimodal optical and acoustic imaging in a murine model. PloS one\| PubMed ID: 23516432	2013

Kelly Burrell

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