Ein permanentes Fenster zur Untersuchung von Krebsmetastasen in der Lunge

Lucia Borriello; Brian Traub; Anouchka Coste; Maja H. Oktay; David Entenberg

doi:10.3791/62761

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Methodenartikel

Ein permanentes Fenster zur Untersuchung von Krebsmetastasen in der Lunge

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DOI:

10.3791/62761

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1. Juli 2021

Lucia Borriello^*¹^,² , Brian Traub^*¹^,²^,³ , Anouchka Coste¹^,²^,³ , Maja H. Oktay¹^,²^,⁴^,⁵ , David Entenberg¹^,²^,⁴

¹Department of Anatomy and Structural Biology, Einstein College of Medicine / Montefiore Medical Center, ²Gruss-Lipper Biophotonics Center, Einstein College of Medicine / Montefiore Medical Center, ³Department of Surgery, Einstein College of Medicine / Montefiore Medical Center, ⁴Integrated Imaging Program, Einstein College of Medicine / Montefiore Medical Cente, ⁵Department of Pathology, Einstein College of Medicine / Montefiore Medical Center

^* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hier stellen wir ein Protokoll zur operativen Implantation eines dauerhaft verweilbaren optischen Fensters für den murinen Thorax vor, das eine hochauflösende, intravitale Bildgebung der Lunge ermöglicht. Die Permanenz des Fensters macht es gut geeignet für die Untersuchung dynamischer zellulärer Prozesse in der Lunge, insbesondere solcher, die sich langsam entwickeln, wie z.B. das metastatische Fortschreiten von disseminierten Tumorzellen.

Zusammenfassung

Metastasierung, die ~ 90% der krebsbedingten Mortalität ausmacht, beinhaltet die systemische Ausbreitung von Krebszellen von Primärtumoren zu sekundären Stellen wie Knochen, Gehirn und Lunge. Obwohl ausgiebig untersucht, sind die mechanistischen Details dieses Prozesses nach wie vor wenig verstanden. Während gängige Bildgebungsmodalitäten, einschließlich Computertomographie (CT), Positronenemissionstomographie (PET) und Magnetresonanztomographie (MRT), unterschiedliche Grade der groben Visualisierung bieten, fehlt jedem die zeitliche und räumliche Auflösung, die notwendig ist, um die Dynamik einzelner Tumorzellen zu erkennen. Um dies zu beheben, wurden zahlreiche Techniken für die intravitale Bildgebung von häufigen metastasierenden Stellen beschrieben. Von diesen Stellen hat sich die Lunge aufgrund ihrer Zartheit und ihrer entscheidenden Rolle bei der Erhaltung des Lebens als besonders schwierig für die intravitale Bildgebung erwiesen. Obwohl bereits mehrere Ansätze für die einzelzellige intravitale Bildgebung der intakten Lunge beschrieben wurden, beinhalten alle hochinvasive und terminale Verfahren, die die maximal mögliche Bildgebungsdauer auf 6-12 h begrenzen. Beschrieben wird hier eine verbesserte Technik zur dauerhaften Implantation eines minimalinvasiven thorakalen optischen Fensters zur hochauflösenden Bildgebung der Lunge (WHRIL). In Kombination mit einem angepassten Ansatz für die Mikrokartographie ermöglicht das innovative optische Fenster die serielle intravitale Bildgebung der intakten Lunge mit Einzelzellauflösung über mehrere Bildgebungssitzungen und mehrere Wochen hinweg. Angesichts der beispiellosen Zeitspanne, über die Bilddaten gesammelt werden können, kann das WHRIL die beschleunigte Entdeckung der dynamischen Mechanismen ermöglichen, die der metastatischen Progression und zahlreichen zusätzlichen biologischen Prozessen in der Lunge zugrunde liegen.

Einleitung

Metastasen, die für ~ 90% der Todesfälle verantwortlich sind, sind die Hauptursache für krebsbedingte Mortalität¹. Unter den Hauptorten klinisch beobachteter Metastasen (Knochen, Leber, Lunge, Gehirn)²hat sich die Lunge als besonders herausfordernd für die In-vivo-Bildgebung mittels intravitaler Mikroskopie erwiesen. Dies liegt daran, dass die Lunge ein empfindliches Organ in ständiger Bewegung ist. Die kontinuierliche Bewegung der Lunge, die durch intrathorakale Herzbewegungen noch verstärkt wird, stellt eine erhebliche Barriere für eine genaue Bildgebung dar. Aufgrund seiner relativen Unzugänglichkeit für Moda....