采用微计算机断层扫描对肿瘤发展的评估和后续反应来治疗肺癌的小鼠模型
May 20th, 2016
我们描述了一种使用显微计算机断层扫描检测腺癌小鼠模型肺部肿瘤结节发展的方法，以及其用于监测结节大小随时间和治疗反应的变化。评估的准确性通过终点组织学量化得到证实。
本视频的总体目标是确定使用 Micro CT 的优势，用于评估肺癌小鼠模型的肿瘤发展、治疗反应和其他实验。使用小鼠模型时，该方法可以帮助回答肺癌领域的关键问题，例如肿瘤何时开始生长、生长速度以及对治疗干预的反应。这项技术使我们能够确定哪些动物应该被排除在我们的研究之外，同时检测其肿瘤大小的实时变化。
该技术节省了时间和精力，并显着减少了每个研究组的小鼠数量。从 Micro-CT 扫描仪，访问计算机控件，打开名为 RMCT2 的软件包"然后，开始热身循环。接下来，用塑料包裹鼠标，准备扫描仪样品床。
接下来，使用异氟醚麻醉小鼠，并使用皮肤捏确认它已被麻醉。轻轻捏一小块皮肤就足够了。接下来，涂抹眼药膏以防止角膜干燥。
现在将鼠标背面朝上放在样品床上。握住鼠标头，将身体从下肢向下拉，使身体对称伸展和伸直。然后，将麻醉气体输送到腔室，并将气体管放在动物鼻子旁边，以进行连续麻醉。
然后，用塑料包裹鼠标和样品床，以将鼠标固定在原位。确保鼠标是安全的，因为扫描过程中的任何移动或扭曲都会导致图像模糊、无法使用。现在，关闭腔室，将系统调整到 90 千伏和 160 微安，并将扫描时间设置为 4.5 分钟。
将图像范围设置为 24 毫米。然后，将系统设置为心跳的同步模式。现在，在数据库中为新图像创建一个新文件夹并开始扫描。
完成扫描后，将鼠标移动到空笼中并观察它，直到它恢复意识。在它从麻醉中完全恢复之前，不要将其放回其外壳伙伴。打开图像 J 中的串行显微 CT 图像文件，滚动浏览每只鼠标从颈部到腹部的所有图像，反之亦然。
现在，使用对幼稚野生型小鼠的扫描，确定胸部不同区域的密度和正常的解剖结构。向上滚动到发白的腹部脏器和横膈膜，并识别穿过胸部的区域，然后向上到颈部。记下骨质胸笼标志、胸骨、椎骨和肋骨。
然后，确定胸部前部的心脏，以及心脏附近和纵隔中的主要血管。气管管腔是颈部和上胸部水平的一个小黑眼圈，分叉成左右主支气管，然后继续分支成越来越小的支气管。请注意，每个支气管都与两到三条血管密切相关。
现在，开始检查未诱导的 DT 小鼠的扫描并确定是否存在任何异常。从实验中排除任何具有异常诱导前肺阴影的小鼠，例如结节或气肿性大疱。对于该实验，使用肺部扫描正常的小鼠，这些小鼠可以产生 FGF9 诱导的肿瘤。
为了诱发肿瘤，在他们的食物中提供多西环素，含量为百万分之 200。10 周后，对这些小鼠进行第二次 Micro-CT 扫描，以确认其肺部肿瘤结节的发展。然后，将小鼠分成两组。
AZD4547，通过胃管将 FGFR 阻滞剂给药给一组。在 10 周内每周执行 6 天。给另一组服用安慰剂。
通过在治疗后 4 到 5 周进行第三次扫描来跟进结节性阴影的变化。稍后，在完整的 10 周治疗结束时，进行第四次扫描。然后，通过比较不同时间点连续扫描图像中的相似位置，确定肿瘤结节响应于治疗的动态变化。
查找任何异常阴影的出现或消失。正确定位到相同的解剖位置对于解释结果至关重要。使用胸部内易于识别的解剖标志，例如气管、分叉处、左右主支气管、主动脉和大血管以及横膈膜。
由于身体倾斜，骨骼不太有用。对老鼠实施安乐死并进入其颈部和肺部后，切掉心脏和胸腺。将镊子插入气管后面，使其与食管分离。
接下来，使用 G24 套管插管气管，并通过在气管间尖端周围打结缝合线来固定套管。现在，使用冰冷的 4% PFA 通过带有 25 厘米柱的套管充气并固定肺部。然后，拆下套管并拧紧气管上的结，以防止 PFA 泄漏。
现在，切掉上气管，包括它与喉部的附着物。在从缝合线中拉出气管的同时，从所有附件中解剖气管和肺。然后，用 lung en blanc 切除气管。
将组织放入含有 5 ml 室温 4% PFA 的 15 ml 管中。将肺部置于 PFA 中过夜，以完全渗透和固定组织。然后，像往常一样处理组织。
在本研究中对8-12 周龄的 DT 小鼠进行预筛选时，大约一半的 Micro-CT 扫描显示肺部异常，因此不适合纳入。在该研究中，激活肿瘤诱导 10 周，然后进行治疗。给予 FGFR 抑制剂 AZD4547 10 周的小鼠表现出在治疗前扫描中可见的结节消失或缩小。
另一方面，给予安慰剂的对照小鼠显示没有变化、结节大小增加和/或出现新结节。肺部的终点组织学评估证实了 Micro-CT 扫描结果的准确性。被判断为肺清澈的小鼠确实具有正常的肺组织学。
然而，表现出异常的小鼠表现出各种组织学变化，包括大疱和结节。用多西环素诱导 10-12 周后，在所有动物中观察到多发性腺癌结节，大小和位置各不相同。随后使用 FGFR 阻滞剂 10-12 周治疗，显示结节减少和变小。
看完这个视频，你应该对如何使用 Micro-CT 评估小鼠肺肿瘤的发展有了很好的了解。并跟踪这些肿瘤的任何变化，以响应各种实验程序。鼠标启动后，每只鼠标可以在 10 分钟内完成扫描。
在尝试此过程时，请务必记住将鼠标置于深度麻醉状态，并牢固地包裹在样品床上，以尽量减少扫描过程中的移动。该技术发展后，为肺癌和癌症干细胞领域的研究人员探索肿瘤发展的程度、进展性消退和不同实验的设置铺平了道路。不要忘记使用 X 射线可能很危险。
在标准机器中运行程序中，在执行此程序时应始终采取该程序。
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概述
本文介绍了一种使用微型计算机断层扫描（Micro CT）在小鼠腺癌模型中检测肿瘤结节发展的方法。该技术允许随时监测结节大小的变化及其对治疗的反应，从而加深对肺癌进展的理解。
关键研究组成部分
科学领域
- 肿瘤学
- 医学影像
- 小鼠模型
背景
- 肺癌是导致癌症相关死亡的主要原因。
- 了解肿瘤生长动态对于开发有效治疗至关重要。
- Micro CT 提供了高分辨率成像以评估肿瘤发展。
- 实时监测可以改善实验结果并减少动物使用。
研究目的
- 利用 Micro CT 评估肺癌模型中的肿瘤发展。
- 监测治疗反应和肿瘤生长速率。
- 基于肿瘤大小变化识别需要排除的动物。
使用的方法
- 对腺癌小鼠模型进行微型计算机断层扫描（Micro CT）扫描。
- 使用软件 RMCT2 控制 Micro CT 扫描仪。
- 准备扫描仪样品床进行成像。
- 进行组织学定量分析以验证准确性。
主要结果
- Micro CT 可以有效检测肿瘤结节的发展。
- 可以实现肿瘤大小变化的实时监测。
- 该方法允许对治疗反应进行准确评估。
- 组织学验证确认了成像结果的准确性。
结论
- Micro CT 是小鼠模型肺癌研究的有价值工具。
- 该技术增强了对肿瘤动态的理解。
- 它通过减少动物数量有助于更道德的研究实践。
常见问题
Executive Industry Relevance
Micro-computed tomography (micro-CT) enables real-time, non-invasive assessment of tumor development and therapeutic response in mouse models of lung cancer, directly addressing a critical gap in preclinical oncology workflows. This imaging capability enhances predictive confidence in disease modeling and treatment evaluation, supporting more informed portfolio decisions and efficient resource allocation. Integrating micro-CT into discovery and translational pipelines reduces animal usage and accelerates mechanistic de-risking for candidate therapies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables longitudinal monitoring of tumor initiation and progression in vivo.
- Supports exclusion of unsuitable animal models prior to intervention studies.
- Facilitates functional validation of oncogenic pathways and therapeutic targets.
- Improves predictive confidence for early-stage compound triage.
Screening & Assay Development
- Provides quantitative, reproducible imaging endpoints for treatment efficacy studies.
- Standardizes assessment of tumor burden across experimental cohorts.
- Enables rapid, scalable evaluation of multiple therapeutic regimens.
- Supports robust comparison of compound effects in disease-relevant systems.
Translational & Preclinical Research
- Aligns imaging outputs with histological validation for translational continuity.
- Enables dynamic tracking of tumor regression or progression under treatment.
- Reduces late-stage biological risk by confirming mechanistic effects in vivo.
- Supports risk-adjusted advancement of candidates with demonstrated efficacy.
Pipeline & Workflow Integration
Micro-CT imaging integrates at the interface of early discovery, lead identification, and preclinical validation, providing a continuous readout of tumor dynamics and treatment response.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on tumorigenesis and therapeutic mechanism of action.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative imaging endpoints for compound evaluation.
- Analytics: Enables serial measurement of tumor size and number for statistical comparison.
- Translational Research: Bridges imaging findings with histopathological confirmation for preclinical rigor.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, reusable imaging platform for diverse oncology studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in tumor models.
- Operational Value: Standardizes imaging protocols and reduces animal numbers per study.
- Strategic Value: Enables earlier go/no-go decisions and improves capital efficiency in oncology portfolios.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of therapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal imaging and anatomical interpretation.
- Demands access to micro-CT instrumentation and compatible analysis software.
- Necessitates cross-team standardization of imaging and data analysis protocols.
- Adaptation may be needed for different tumor models or anatomical sites.
- Strict adherence to animal welfare and radiation safety guidelines is essential.
