Ein Mausmodell eines dorsalen Hautfaltenfensterkammertumors für die kombinierte Intravitalmikroskopie und Magnetresonanztomographie in der translationalen Krebsforschung
12. April 2024
Die Translation von Befunden der Intravitalmikroskopie wird durch das geringe Eindringen in das Gewebe erschwert. Hier beschreiben wir ein Mausmodell mit dorsaler Fensterkammer, das die Co-Registrierung der Intravitalmikroskopie und klinisch anwendbarer Bildgebungsmodalitäten (z. B. CT, MRT) für eine direkte räumliche Korrelation ermöglicht und so die klinische Translation von Befunden der Intravitalmikroskopie möglicherweise rationalisiert.
Die präklinische intravitale Bildgebung hat eine sehr hohe Auflösung, aber eine begrenzte Tiefenpenetration in das Gewebe, was sie sehr gut für präklinische Bildgebungsstudien macht. Auf der anderen Seite ist die MRT viel klinischer anwendbar und hat eine höhere Tiefenpenetration, aber eine sehr geringe räumliche Auflösung. Ziel dieser Studie ist es, diese beiden Modalitäten miteinander zu korrelieren, um unsere Erkenntnisse aus der präklinischen Intravitalmikroskopie mittels Magnetresonanztomographie besser in die Klinik zu übertragen.
Perfusionssensitive bildgebende Verfahren in MRT und Biophotonik, einschließlich unseres optischen Kohärenztomographie- und Geographiesystems, zeigen, wie sich die Mikrogefäße auf das Ansprechen des Tumors auf hypofraktionierte Strahlentherapie auswirken. Der 3D-Druck hilft auch durch die kostengünstige Herstellung von kundenspezifischen Werkzeugen, die Längsschnittstudien erleichtern. Schließlich erleichtert die KI-Bildanalyse die Identifizierung neuartiger prädiktiver Biomarker für die Strahlentherapie.
Wir haben mehrere Erkenntnisse über das Ansprechen von Tumoren auf hypofraktionierte Strahlentherapie gewonnen, darunter in jüngerer Zeit die zeitliche Kinetik sowohl radiobiologisch signifikanter als auch abstrahierter KI-abgeleiteter Gewebereaktionsmetriken. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass multimodale Bildgebung eine genauere Durchführung ermöglicht, indem wir sowohl MRT, makroskopische und optische Kohärenztomographie, mikroskopische als auch angiographische und von der Angiographie abgeleitete Metriken korrelieren. Durch die Verlängerung der effektiven Dauer von Längsschnittstudien können wir prädiktive Biomarker für das langfristige Ansprechen auf die Tumorbehandlung besser identifizieren.
Darüber hinaus können wir durch die Verbesserung der Robustheit der Koregistrierung zwischen makroskopischen klinisch verfügbaren Bildgebungsmodalitäten und mikroskopischen präklinischen Bildgebungsmodalitäten die Übertragbarkeit unserer Ergebnisse vom Labortisch auf das Krankenbett verbessern. Bei einer stereotaktischen Körperstrahlentherapie führen hohe Strahlendosen zu einer reduzierten Anzahl von Fraktionen. Ein potenzielles radiobiologisches Ziel, das mit einem erhöhten Zelltod bei SVRT verbunden ist, ist das Mikrogefäßsystem des Tumors.
Durch die Kombination von hochauflösender optischer Angiographie und MRT wollen wir eine funktionelle mikrovaskuläre MRT-Bildgebung für eine patientenspezifische SVRT-Behandlungsplanung und verbesserte Ergebnisse ermöglichen.
Übersicht
Diese Studie stellt ein Mausmodell mit dorsaler Fensterkammer vor, das die intravitale Mikroskopie mit der MRT zur Verbesserung der Bildgebungsfähigkeiten kombiniert. Das Verfahren zielt darauf ab, die klinische Übertragung von Ergebnissen präklinischer Studien zu verbessern, indem hochauflösende Bildgebung mit klinisch relevanten Modalitäten korreliert wird.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Bildgebende Verfahren
- Onkologie
Hintergrund
- Intravitale Mikroskopie liefert hochauflösende Bilder, weist jedoch eine begrenzte Gewebedurchdringung auf.
- MRT ermöglicht eine größere Eindringtiefe, bietet aber unzureichende räumliche Auflösung.
- Die Kombination dieser Modalitäten kann das Verständnis von Tumormikroumgebungen verbessern.
- Perfusionsensitive Bildgebungsverfahren offenbaren die Rolle des Mikrogefäßeystems bei der Tumorantwort.
Zweck der Studie
- Korrelation von intravitalem Mikroskopieren mit MRT zur Verbesserung der klinischen Übertragbarkeit.
- Untersuchung, wie die Mikrogefäße die Tumorreaktion auf Therapien beeinflussen.
- Anwendung fortschrittlicher Bildgebungsverfahren für Längsschnittstudien.
Verwendete Methoden
- Dorsales Fensterkammer-Mausmodell für die intravitale Bildgebung.
- Magnetresonanztomographie für die Tiefenpenetration.
- Optische Kohärenztomographie für die biophotonische Bildgebung.
- KI-gestützte Bildanalyse zur Identifizierung prädiktiver Biomarker.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Integration der intravitale Mikroskopie mit der MRT.
- Aufdeckung neuer Erkenntnisse zur Tumor-Mikrogefässarchitektur und Behandlungsreaktion.
- Nachweis der Nützlichkeit des 3D-Drucks bei der Herstellung maßgeschneiderter Werkzeuge.
- Die KI-Analyse ermöglichte die Identifizierung neuartiger Biomarker.
Schlussfolgerungen
- Der kombinierte Bildgebungsansatz verbessert das Verständnis der Tumorbiologie.
- Er könnte die Übertragung präklinischer Erkenntnisse auf klinische Anwendungen beschleunigen.
- Zukünftige Studien können auf diesem Modell aufbauen, um andere therapeutische Strategien zu erforschen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die Überbrückung der Lücke zwischen Mikro- und Makroabbildung ist entscheidend, um Erkenntnisse aus der präklinischen Tumorbiologie in klinisch anwendbare Biomarker und therapeutische Strategien zu übertragen. Das Modell der dorsalen Hautfaltenkammer ermöglicht eine direkte räumliche Korrelation zwischen hochauflösender intravitale Mikroskopie und klinisch relevanten MRT-Untersuchungen und stärkt damit das Vertrauen in die Vorhersagekraft der translationalen Onkologie. Dieser integrierte bildgebende Ansatz verbessert die Entscheidungsfindung in Forschungsportfolios, indem präklinische Befunde anhand von bildgebenden Verfahren validiert werden, die auch in der Patientenversorgung eingesetzt werden.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die mechanistische Entschärfung von Risiken durch die Visualisierung der Reaktion der Tumormikrogefäße auf eine Therapie auf zellulärer und Gewebeebene.
- Unterstützt die funktionelle Zielstrukturvalidierung durch langfristige Überwachung von Veränderungen im Mikromilieu nach der Behandlung.
- Erleichtert die Identifizierung prädiktiver Biomarker durch die Korrelation mikroskopischer und makroskopischer Bildgebungsdaten.
Screening und Assay-Entwicklung
- Erstellt validierte In-vivo-Modelle für die quantitative, bildgebende Screening-Untersuchung therapeutischer Interventionen.
- Standardisiert die Bildgebungsresultate über verschiedene Modalitäten hinweg und verbessert dadurch die Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit von Assays.
- Ermöglicht skalierbare, multimodale Bildgebungsworkflows für die robuste Evaluierung von Wirkstoffen in onkologischen Entwicklungsprozessen.
Translationale und präklinische Forschung
- Verknüpft präklinische Bildgebungsbefunde mit klinischer MRT und verbessert dadurch die Krankheitsrelevanz und translativen Kontinuität.
- Unterstützt die risikoadjustierte Weiterentwicklung, indem direkte Nachweise der Behandlungsreaktion in einem krankheitsrelevanten System bereitgestellt werden.
- Steigert das Vorhersagevertrauen für biomarkerbasierte Strategien der Patientenstratifizierung.
Pipeline- und Workflow-Integration
Dieses Modell lässt sich nahtlos von der frühen Entdeckung bis zur präklinischen Validierung integrieren und ermöglicht einen direkten Vergleich von bildgebenden Biomarkern entlang des translationalen Kontinuums.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die Hypothesenprüfung hinsichtlich der Dynamik der Tumormikroumgebung und der Therapieantwort.
- Screening: Bietet reproduzierbare, quantitative bildgebende Endpunkte zur Bewertung von Wirkstoffen und Modalitäten.
- Analytik: Liefert ko-registrierte, multimaskalige Bilddaten für robuste statistische Analysen und die Entdeckung von Biomarkern.
- Translationale Forschung: Verbindet präklinische und klinische Bildgebung und unterstützt die Abstimmung und Validierung von Biomarkern.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform für multimodale Bildgebungsstudien über verschiedene Onkologieprogramme hinweg.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Mehrdeutigkeiten in Studien zur Tumorreaktion.
- Operationaler Wert: Standardisiert Bildgebungsprotokolle und ermöglicht skalierbare, longitudinale Studien.
- Strategischer Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen und reduziert biologische Risiken in fortgeschrittenen Entwicklungsstadien durch translationsmedizinische Bildvalidierung.
- Portfolio-Wirkung: Fördert die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung onkologischer Assets.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse sowohl in präklinischer Bildgebung als auch in klinischen MRT-Modalitäten.
- Setzt Zugang zu fortschrittlichen Bildgebungsinstrumenten und 3D-Druck für die Herstellung maßgeschneiderter Werkzeuge voraus.
- Erfordert die Standardisierung von Bildgebungsprotokollen und Datenanalyse-Workflows über Teamgrenzen hinweg.
- Möglicherweise ist eine Anpassung an verschiedene Tumormodelle oder therapeutische Modalitäten notwendig.
- Die Genauigkeit der Ko-Registrierung und das Design von Längsschnittstudien sind entscheidend für belastbare translationale Ergebnisse.
Biopharma-Häufige Fragen
Chapters in this video
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Introduction
2:50
Tumor Cells Inoculation in Mice Through Precise Landmarking and Injection Techniques
4:57
Window Chamber Surgery in Tumor Cell Injected Mice for Tumor Growth Visualization and Imaging
6:59
Integrative Imaging Techniques for Tumor Analysis in Mice
