Multimodale Biolumineszenz und Positronic-Emissions-Tomographie/Computational Tomographie Bildgebung des multiplen Myeloms Knochenmark Xenotransplantate NOG Mäuse
7. Januar 2019
Hier verwenden wir Biolumineszenz, Röntgen und Positronen-Emissions-Tomographie/berechnet Tomographie Bildgebung wie hemmende mTOR-Aktivität zu studieren Auswirkungen des Knochenmarks pfropfte Myelom Tumoren in einem Xenograft-Modell. Dies ermöglicht eine physiologisch relevante, nicht-invasive und multimodalen Analysen der Anti-Myelom-Wirkung von Therapien gezielt Knochenmark pfropfte Myelom Tumoren in Vivo.
Diese Methode kann verwendet werden, um wichtige Fragen über die Rolle der Knochenmark-Mikroumgebung und das Überleben von transplantierten Myelomtumoren zu beantworten. Der Hauptvorteil dieses Verfahrens ist, dass es auf Längs-Anti-Drogen-Studien angewendet werden kann und verwendet werden, um mehrere biochemische Wege in einer nicht-invasiven Weise zu assay. Am Tag des Experiments zuerst waschen die 8226 Luciferase transfactd Zellen dreimal in eiskalten PBS bei 200 RCF für fünf Minuten pro Centrifigation und setzen Das Pellet in frischen eiskalten PBS bei fünf mal zehn bis sechs Zellen pro 200 Mikroliter eiskalte PBS pro Maus.
Als nächstes bestätigen Sie einen Mangel an Reaktion auf Zehenkneifen in einer anästhesierten vier bis sechs Wochen alten NOG-Maus und wenden Sie ophthalmologische Salbe auf die Augen des Tieres an. Laden Sie die Zellen in eine Ein-Milliliter-Insulinspritze, die mit einer 26-Spur-Nadel ausgestattet ist. Injizieren Sie das gesamte Volumen der Zellen in die Schwanzvene des Tieres, bevor Sie die Maus in ihren Käfig zurückbringen und bis zur vollständigen Genesung überwachen.
Zehn bis zwanzig Tage nach der Herausforderung, injizieren Jedes transplantierte Tier mit 200 Mikroliter in vivo Grad D-Luciferin Substrat in sterile saline Intraperitonealy. Die anästhesierten Tiere innerhalb von 5 bis 10 Minuten nach der Injektion in die Rückenlage in ein Bildgebungssystem für Kleintiere bringen. Messen Sie die durchschnittliche Ausstrahlung in ausgewählten Interessenbereichen innerhalb der entsprechenden Bildgebungssoftware.
Für die gezielte Therapie der 8226 Luciferase-Tumoren, Nach der Messung der Basisbiolumineszenz bei jedem Tier, wie gerade gezeigt, randomisieren Sie die Tiere in Behandlungsgruppen und behandeln Sie jede Maus mit einer Reihe von 200 Mikroliter IP-Injektion von Temsirolimus oder eine Saline-Kontrolle. Messen Sie die Luciferase-Aktivität zweimal pro Woche und zeichnen Sie die Veränderungen der Biolumineszenz im Laufe der Zeit. Um Veränderungen im Tumorstoffwechsel zu messen, entfernen Sie zuerst die Nahrung aus dem Hauskäfig der Mäuse für 24 Stunden, um eine übermäßige unspezifische radioaktiv markierte Fludeoxyglucose-Aufnahme zu vermeiden.
Am nächsten Tag 500 bis 100 Mikrocuries von 18 fluormarkierten Fludeoxyglucose-Sonde in steriler Saline auf ein Endvolumen von 100 Mikroliter pro Maus verdünnen und die Zeit und Aktivität der Sonden mit einem Dosiskalibrator aufzeichnen. Wenn die Sonden bereit sind, legen Sie das erste beästhesierte Tier auf ein Heizkissen mit dem Kopf nach vorn und verwenden Sie eine abgeschirmte Ein-Milliliter-Insulinspritze, die mit einer 26-Spur-Nadel ausgestattet ist, um 100 Mikroliter der Sonde in die Schwanzvene zu injizieren. Messen Sie die Restradioaktivität in der Nadel und Spritze mit dem Dosiskalibrator und notieren Sie die Aktivität und die Zeit.
Messen Sie dann die radioaktiv markierte Fludeoxyglucose-Aktivität in ausgewählten Regionen von Interesse, die den transplantierten Tumoren in einem kleintierischen PET CT-Bildgebungssystem entsprechen. Eine erfolgreiche Knochenmarktumorentransplantation kann durch Biolumineszenz-Bildgebung bestätigt werden, wie nachgewiesen. Serielle Bildgebung von mehreren Tieren kann verwendet werden, um die Verteilung des Knochenmarks transplantiert mehrere Myelom-Tumoren zu visualisieren.
Zusätzlich zeigt die optische Röntgenanalyse eine schnelle und nicht-invasive Bestimmung der genauen Lage und Verteilung der multiplen Myelomtumoren im Mausskelett. Die von diesen transplantierten Tumorzellen erzeugte Biolumineszenz kann seriell und nichtinvasiv gemessen werden, um Veränderungen im Tumorwachstum zu bewerten. Darüber hinaus kann das Überleben von Mäusen, die mit dem mTOR-Hemmer Temsirolimus behandelt werden, überwacht werden und die Positronenemission und die Computertomographieanalyse für die tumorradioaktiv markierte Fludeoxyglucose-Aufnahme können verwendet werden, um Temsirolimus vermittelte Veränderungen des Glukosestoffwechsels nachzuweisen.
Während der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, die Zellen IEV zu injizieren. Wir haben festgestellt, dass das Versäumnis, die Zellen in die Vene zu injizieren, zur Bildung von nicht-markierten Tumorzellen in der Nähe der Injektionsstelle führt. Im Anschluss an dieses Verfahren können andere Methoden wie Immunhistochemie und Mikro-CT verwendet werden, um Fragen über die Auswirkungen von Tumoren auf die Knochenarchitektur und die nicht-tumorzellulären und molekularen Komponenten der Markumgebung zu beantworten.
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Übersicht
Diese Studie nutzt biolumineszente, Röntgen- und Positronen-Emissions-Tomographie/Computertomographie-Bildgebung, um die Auswirkungen der mTOR-Hemmung auf im Knochenmark engraftete Myelomtumore in einem Xenotransplantationsmodell zu untersuchen. Dieser Ansatz ermöglicht nichtinvasive, multimodale Analysen der therapeutischen Wirkungen auf Myelomtumore in vivo.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Onkologie
- Immunologie
- Biomedizinische Bildgebung
Hintergrund
- Das Knochenmark-Mikromilieu spielt eine entscheidende Rolle beim Überleben von Tumoren.
- Myelomtumore können zur Untersuchung in tierische Modelle eingeimpft werden.
- Nicht-invasive Bildgebungsverfahren sind für longitudinale Studien unerlässlich.
- Das Verständnis der Rolle von mTOR könnte zu besseren therapeutischen Strategien führen.
Zweck der Studie
- Untersuchung der Auswirkungen der mTOR-Hemmung auf Myelomtumore.
- Untersuchung des Einflusses des Knochenmarks auf das Tumoverhalten.
- Entwicklung einer Methode für longitudinale Anti-Drogen-Studien.
Verwendete Methoden
- Biolumineszenzbildgebung von eingepflanzten Myelomzellen.
- Röntgenbildgebung zur anatomischen Visualisierung.
- Positronen-Emissions-Tomographie/Computertomographie zur metabolischen Beurteilung.
- Injektion von Luciferase-transfizierten Zellen in NOG-Mäuse.
Hauptergebnisse
- Die Hemmung der mTOR-Aktivität zeigte signifikante Effekte auf das Tumorwachstum.
- Nicht-invasive Bildgebung ermöglichte Einblicke in die Tumordynamik.
- Längsschnittstudien enthüllten die Rolle des Knochenmark-Mikroumfelds.
- Die Methodik erlaubt die Beurteilung mehrerer biochemischer Signalwege.
Schlussfolgerungen
- mTOR-Hemmung kann das Myelomtumorverhalten wirksam verändern.
- Nicht-invasive Bildgebung ist ein leistungsfähiges Werkzeug für die Krebsforschung.
- Weitere Studien sind erforderlich, um therapeutische Implikationen zu untersuchen.
Häufig gestellte Fragen
Aussagekräftige Relevanz für die Industrie
Dieser multimodale Bildgebungsansatz ermöglicht eine longitudinale, nicht-invasive Beurteilung des Tumorwachstums und des Stoffwechsels in einem physiologisch relevanten Knochenmark-Mikroumfeld und schließt damit eine entscheidende Lücke in präklinischen Myelommodellen. Durch die Kombination von biolumineszenten und PET/CT-Signalen unterstützt das Verfahren die mechanistische Risikominimierung therapeutischer Kandidaten, die auf Tumor-Stroma-Interaktionen abzielen. Es liefert eine vorhersagende Sicherheit bei der Target-Validierung, indem es die Hemmung des mTOR mit messbaren Veränderungen der Tumorbiolumineszenz und des Glukosestoffwechsels über die Zeit verknüpft.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Überprüft therapeutische Hypothesen, indem Veränderungen der Tumorbioleuchtung als direkter Nachweis der Vitalität von Luciferase-exprimierenden Myelomzellen in vivo gemessen werden.
- Operationaler Wert: Ermöglicht die funktionelle Validierung von Zielstrukturen durch serielle, nicht-invasive Bildgebung, wodurch die Abhängigkeit von Endpunkt-Histologie verringert wird.
- Prädiktiver Wert: Unterstützt die Selektion von Wirkstoffkandidaten, indem die Hemmung des mTOR-Signalwegs mit anhaltenden Reduktionen des Tumorsignals korreliert wird, was auf eine Zielstrukturenbindung und Modulation des Signalwegs hinweist.
Screening und Assay-Entwicklung
- Assay-Bereitschaft: Bereitet validierte Xenotransplantatmodelle für die nachgeschaltete Wirkstoff-Screening vor, indem die Baseline-Lumineszenz und der metabolische Fluss in transplantierten Tumoren etabliert werden.
- Quantitative Ausgabe: Erzeugt longitudinale Lumineszenzdaten sowie standardisierte Aufnahmewerte (SUV) aus der PET/CT, wodurch Dosis-Wirkungs- und Zeitverlaufsanalysen ermöglicht werden.
- Plattformwiederverwendung: Ermöglicht die skalierbare Bewertung mehrerer biochemischer Signalwege über verschiedene Therapiezyklen hinweg, ohne dass wiederholt Tiere geopfert werden müssen.
Translationale und präklinische Forschung
- Krankheitsrelevanz: Modelliert die humane Knochenmarknische beim multiplen Myelom, in der das Überleben der Tumorzellen von stromalen Interaktionen abhängt, die in vitro nicht nachgebildet werden.
- Translationale Kontinuität: Verbindet die frühe Zielstruktureinflussnahme (mittels BLI) mit nachgeschalteten metabolischen Effekten (mittels FDG-PET) und unterstützt so biomarkerbasierte Go/No-Go-Entscheidungen.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Ermöglicht die longitudinale Überwachung des therapeutischen Effekts, reduziert späte Fehlschläge und bestätigt den Wirkmechanismus in einem klinisch relevanten Mikromilieu.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode integriert sich in den Entdeckungsprozess von der Target-Validierung bis zur Leitstruktur-Optimierung und liefert eine orthogonale Validierung der pharmakologischen Aktivität in einem krankheitsrelevanten System.
- Entdeckungsbioanalytik: Unterstützt die Hypothesenprüfung durch Quantifizierung der Tumormasse und metabolischen Aktivität als Reaktion auf Weghemmer und klärt die Zielabhängigkeit in der Knochenmarknische.
- Screening: Bietet assaysbereite Modelle mit reproduzierbarer Engraftment und nachweisbarem Signal, wodurch eine hochpräzise Verbindungsbewertung zu mehreren Zeitpunkten ermöglicht wird.
- Analysen: Liefert readouts aus zwei Modalitäten – Biolumineszenz für Tumorvolumen und FDG-PET für metabolischen Fluss – und ermöglicht es Teams, zytostatische von zytotoxischen Effekten zu unterscheiden.
- Translationale Forschung: Verbindet frühe pharmakodynamische Veränderungen mit präklinischen Wirksamkeitsendpunkten und unterstützt so die Kontinuität vom Wirkmechanismus bis zum Ergebnis.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Bildgebungsplattform zur Bewertung stromabhängiger Zielstrukturen über verschiedene Onkologieportfolios hinweg und maximiert die Rendite bei der Modellentwicklung.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert mechanistische Unklarheiten, indem die Zielinhibition mit gleichzeitigen Veränderungen im Tumorwachstum und Glukosestoffwechsel korreliert wird.
- Operativer Wert: Standardisiert die langzeitliche Datenerhebung durch reproduzierbare Bildgebungsprotokolle und minimiert so die Variabilität zwischen einzelnen Tieren.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung über Fortführung oder Abbruch, indem frühzeitige, quantitative Hinweise auf eine zielvermittelte Tumormodulation geliefert werden, wodurch Investitionen in unwirksame Wirkstoffkandidaten reduziert werden.
- Portfolio-Implikation: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Substanzen, die einen nachhaltigen Target-Engagement in einem mikroumgebungsgerechten Modell nachweisen.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in Xenotransplantat-Modellierung, biolumineszenter Bildgebung sowie Bedienung und Analyse von PET/CT an Kleintieren.
- Setzt den Zugang zu Bildgebungssystemen voraus, die biolumineszente Bildgebung und PET/CT ermöglichen, sowie Infrastruktur zur Handhabung von radioaktiv markiertem FDG und D-Luciferin.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen den Teams der in-vivo-Pharmakologie, Bildgebung und Datenanalyse, um eine konsistente Auswahl und Quantifizierung von interessierenden Regionen sicherzustellen.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen bei der Übertragung auf andere Tumormodelle, da die Engraftment-Effizienz und Signalstabilität je nach Zelllinie und Mikroumgebung variieren können.
- Zu den praktischen Einschränkungen gehören die Signalabschwächung durch überliegendes Gewebe und die Notwendigkeit einer Nüchternphase vor der FDG-Injektion, um unspezifische Aufnahme zu minimieren, wie im Protokoll beschrieben.
