Name: Beurteilung der Tumorhypoxie: In vivo 3D-Sauerstoffbildgebung durch paramagnetische Elektronenresonanz (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-02-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 7 s
Description: Erfahren Sie die nichtinvasive 3D-Sauerstoffbildgebung in Tumoren mittels paramagnetischer Elektronenresonanz. Diese Methode ermöglicht die quantitative Bestimmung von Sauerstoffniveaus in lebenden Geweben während verschiedener Krebsbehandlungen.

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<meta charset="utf8"></head><body>Präklinische Bildgebung des Tumorsauerstoffgehalts mittels EPRI und Ultraschall

<table><tbody><tr><td>Aqua Pro Injektion</td><td>Polpharma</td><td></td> <td>1280610-ArbuzGUI</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>O2M</td> <td>Technologies-accessesible</td> <td>in the github</td></tr> repository <tr><td>Dinatriumphosphat</td><td>POCH S.A.</td><td></td><td></td>799280115-Dulbecco</tr><tr><td>&Prime; s modifizierter Eagle&prime; s Medium - hohe Glukose</td><td>Merck Life Science</td><td>D5648</td><td>4500 mg/L Glukose und L-Glutamin</td></tr><tr><td>fötales Rinderserum&nbsp;</td><td>Gibco, Thermo Fisher Scientific</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>10500064-Angeldraht</td><td>Good Fish</td><td>A-55A-035</td><td>US Positionsmarkierung - 0,35 mm</td></tr><tr><td>Geltrex</td><td>Gibco, Thermo Fisher Scientific</td><td>A1413302</td><td>reduzierter Wachstumsfaktor Basalmembranmatrix</td></tr><tr><td>ibGUI</td><td>O2M</td><td></td> <td>Technologies-accessesible in the github repository</td></tr><tr><td>injectio natrii chlorati isotonica</td><td>Polpharma</td><td>Es wurden Multipe-Items verwendet</td><td>: 9 mg/ml</td></tr><tr><td>, Insulinnadeln 29 G&nbsp;</td>Es <td>wurden mehrere Artikel von</td> <td>Becton, Dickinson and Company</td> verwendet<td>:</td></tr> <tr><td>Jiva 25</td><td>O2M</td><td></td> <td>Technologies-EPROI</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td></td> <td>MathWorks-Version</td> <td>R2021b</td></tr><tr><td>Penicillin-Streptomycin,</td><td>Merck Life Science</td><td>P4333</td><td>mit 10.000 Einheiten Penicillin und 10 mg Streptomycin/ml</td></tr><tr><td>Kaliumchlorid</td><td>POCH S.A.</td><td></td><td></td>739740114-Kaliumdihydrogenphosphat</tr> <tr><td></td><td>POCH S.A.</td><td></td><td>742020112-ProcessGUI</td></tr> <tr><td></td><td>O2M</td> <td>Technologies-accessible</td> <td>im Github-Repository</td></tr><tr><td>PTFE-Schläuche&nbsp;</td><td>Cole Palmer Instrument Co</td><td>06412-11-Natriumchlorid</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>POCH S.A.</td><td></td><td></td></tr> 794121116-SpecMan4EPR <tr><td></td><td>FEMI</td> <td>Instruments-Version</td> <td>3.4 CS 64bit</td></tr><tr><td>Surflash I.V. Katheter</td><td>Terumo</td><td>SR*FF2419</td><td>Größe: 24G x &frac34; "</td></tr><tr><td>Band</td><td>3M&nbsp;</td><td>Es wurden mehrere Artikel verwendet</td><td>Mikroporen</td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA&nbsp;</td><td>Gibco, Thermo Fisher</td><td>Scientific</td> <td>25200072-Ultraschall</td></tr> <tr><td></td><td>Telemed-Anatomisch</td><td></td> <td>US</td></tr><tr><td>US Gel</td><td>KONIX</td><td>NUG-0019-Vetfluran</td><td></td></tr> <tr><td></td><td>Virbac</td><td>137317</td><td>1000 mg/g</td></tr><tr><td>Vevo F2</td><td>FujiFilms, Visual</td> <td>Sonics-B-Modus</td> <td>und Doppler</td></tr><tr><td>Vinyl Polysiloxan Zahnerde &nbsp;</td><td>3M ESPE</td><td>Es wurden mehrere Artikel verwendet</td><td>-</td></tr></tbody></table>

beurteilung der tumorhypoxie: in vivo 3d-sauerstoffbildgebung durch paramagnetische elektronenresonanz 

Tumor Hypoxia Assessment: In Vivo 3D Oxygen Imaging Through Electron Paramagnetic Resonance

In Abbildung 5 ist ein repräsentativer Querschnitt aus dem Ultraschallbild eines LN229-Tumors dargestellt, der im intrascapularen Fettpolster zusammen mit dem Gefäßsystem wächst. Ein Teil des Gefäßsystems ist außerhalb der Tumorgrenze zu sehen. Unerwarteterweise nahm der Prozentsatz des Tumorgefäßvolumens nicht ab und blieb mit dem Tumorwachstum stabil.
Wie in Abbildung 2 dargestellt, beinhaltet Schritt 2 die Immobilisierung der Maus ...

Beurteilung der Tumorhypoxie: In vivo 3D-Sauerstoffbildgebung durch paramagnetische Elektronenresonanz 

The precise and real-time measurement of oxygen partial pressure (pO2) brings valuable information in many pathologies, including cancer. Low tumor pO2 ...

Wir untersuchen die Mikroumgebung des Tumors und die Rolle der Hypoxie bei der Tumorentwicklung als Reaktion auf die Therapie. Hypoxie ist nicht nur bei Krebs, sondern auch bei vielen anderen Pathologien wie Herz- oder neurologischen Erkrankungen von entscheidender Bedeutung. Unser Ziel ist es, den Sauerstoffgehalt in Geweben lebender Tiere im Rahmen verschiedener Krebsbehandlungen und verschiedener präklinischer Tumormodelle quantitativ zu bestimmen.In der Oximetrie werden verschiedene Techniken der APR angewendet, darunter kontinuierliche Wellen-, Puls- oder Schnellscans. Der präklinische Puls-Imager JIVA-25 ermöglicht jedoch eine präzise und hohe räumliche und sauerstoffaufgelöste 3D-Ganzkörper-Sauerstoffkartierung. Die Bilder werden in Minuten abgefragt und können über mehrere Tage hinweg aufgenommen werden, was physiologischen Veränderungen im Gewebe, PO2, entspricht und auch nachfolgende zeitliche Veränderungen ermöglicht.Eine der größten Herausforderungen der elektronenparamagnetischen Resonanztomographie ist das Fehlen eines anatomischen Bezugs. In vielen Laboratorien wird entweder MRT oder CT verwendet, um wichtige anatomische Merkmale zu erfassen. Der Nachteil sind jedoch die hohen Kosten und die Notwendigkeit, das Tier zu bewegen.Um diese Probleme zu lösen, schlagen wir den Einsatz von Ultraschall als einfach zu bedienende, tragbare und kosteneffiziente Modalitäten vor. Unsere Ergebnisse zeigen die Machbarkeit der Ultraschall- und EPR-Bildfusion, was die Möglichkeit eröffnet, funktionelle und atomare Bilder zu verschiedenen Zeitpunkten zu vergleichen. Zum Beispiel könnten EPR-Sauerstoffkarten mit der US-Gewebeanatomie, dem Gefäßnetzwerk oder der Gewebeperfusion unter Verwendung von Mikrobläschen als Kontrastmittel registriert werden.Diese Technologie hilft uns, Hypoxieregionen in Tumoren zu entdecken und die Dosismalerei in der Strahlentherapie zu entwerfen. Es ermöglicht auch die Beurteilung der Wirksamkeit von Anti-Hypoxie-Behandlungen, wie z. B. Sauerstoff-Mikrobläschen. Die Sauerstoffkartierung kann auch als Marker für die Therapieeffizienz in einem frühen Stadium der Behandlung und eine geeignete Patientenklassifizierung für die Behandlung verwendet werden.Befestigen Sie zunächst die tumorgeimpfte anästhesierte Maus auf dem Tierbett. Verabreichen Sie der Maus einen Milliliter physiologische Kochsalzlösung subkutan, um die Flüssigkeitszufuhr aufrechtzuerhalten. Verwenden Sie einen Atemkissensensor und ein Oberflächenthermometer mit Vinylpolysiloxan-Zahnerde, um die Herzfrequenz und Temperatur des Tieres zu überwachen.Führen Sie den Polytetrafluorethylenschlauch intraperitoneal für die Verabreichung der Spin-Sonde ein und sichern Sie die Kanüle mit Vinylpolysiloxan-Zahnerde, um zu verhindern, dass sie sich aus der Bauchhöhle löst. Führen Sie dann einen Urinkatheter ein, um die ausgeschiedene Spinsonde aufzufangen. Für die anatomische Ultraschallbildgebung drehen Sie die Maus im Tierbett und sichern ihre Position mit Vinyl-Polysiloxan-Zahnerde.Bringen Sie das Tier vor der Elektronen-Paramagnetresonanz-Messung auf einen 3D-gesteuerten Tisch. Vergewissern Sie sich, dass das Tier gesichert ist und nicht mit der Heizplattform in Berührung kommt. Fixieren Sie die Position des Betthalters in drei Dimensionen, um eine Drehung zu verhindern, insbesondere in der XZ- oder Sagittalebene, die für eine genaue Registrierung unerlässlich ist.Platzieren Sie dann mit einem 0,35 Millimeter langen Angeldraht auf dem Klebeband eine Positionsmarkierung auf dem Betthalter, um den Beginn des Resonators zu markieren. Führen Sie die B-Modus-Bildgebung manuell mit einem Schritt von einem Millimeter sowohl in axialer als auch in sagittaler Richtung in Richtung Y-Achse durch. Bilden Sie die Tumorstruktur anhand von Parametern ab, die für die Schallkopffrequenz spezifisch sind.Nach der anatomischen Ultraschallbildgebung wird die immobilisierte Maus im Tierbett zeitnah in den Elektronenspinresonanz- oder EPR-Imager überführt. Halten Sie die Position des Tierbettes sorgfältig aufrecht, um Rotationen innerhalb des Resonators zu minimieren. Schließen Sie den Temperaturfühler wieder an, um eine kontinuierliche Überwachung der Temperatur des Tieres zu gewährleisten, und richten Sie ihn an die Innentemperatur des Resonators aus.Stellen Sie in der EPR-Spektrometer-Software den Resonator mit dem Abstimmrad so ein, dass die Frequenz um 725 Megahertz zentriert ist. Um die Mikrowellenleistung zu optimieren, stellen Sie die Dämpfung von 20 auf drei Dezibel ein, bis ein Spitzenwert von 60 Nanosekunden erreicht ist. Stimmen Sie das Instrument so, dass es den freien Induktionszerfall von Passern, die im Tierbett platziert sind, im Magnetfeld zentriert und entsprechend phasenförmig ausschaltet.Anschließend 100 Mikroliter OXO 71 intraperitoneal über die zuvor eingeführte Kanüle verabreichen, gefolgt von einer Spülung mit 50 bis 100 Mikrolitern Kochsalzlösung. Verwenden Sie eine programmierte Q-Sequenz, um Messungen mit bestimmten Parametern zu erfassen, einschließlich T1- und T2-Relaxationszeiten, 3D-Elektronenspin-Echo für die Passermarken-Bildgebung und 4D-Inversionswiederherstellungselektronenspin-Echo für die Abbildung des Tieres. Führen Sie nach der Bildgebung eine Datenanalyse durch und visualisieren Sie die Tumormaske innerhalb der Sauerstoffpartialdruckkarte der Maus und exportieren Sie die Werte für jedes Voxel.Der Ultraschallschnitt zeigte, dass der LN 229-Tumor im intrascapularen Fettpolster mit Gefäßen sowohl innerhalb als auch außerhalb der Tumorgrenze wuchs. Tumorultraschall-B-Mode-Bilder lieferten eine anatomische Referenz und zeigten die Tumoroberfläche und Marker für die Ausrichtung mit EPR-OI. Querschnittsbilder der 3D-Sauerstoffpartialdruckkarte zeigten eine bemerkenswerte Heterogenität des Sauerstoffgehalts, mit mehr hypoxischen Bereichen innerhalb des Tumors und einem stark hypoxischen Passermarkenmarker am unteren Bildrand.Die Bilder von Tumoren unterschiedlicher Größe zeigten, dass größere Tumoren mehr Voxel enthielten, während der kleinste Tumor aufgrund einer unzureichenden Spinsondenkonzentration eine suboptimale Sauerstoffpartialdruckkarte aufwies.

tumor-hypoxia-assessment-vivo-3d-oxygen-imaging-through-electron

Research

Forschung

JoVE Journal

Cancer Research

Krebsforschung

Dieses Protokoll beschreibt eine Methode für Mikrometer-Skala dreidimensionale Bildgebung der Sauerstoffkonzentration in der unmittelbaren Umgebung der lebenden Zellen durch Elektronen-Spin-Resonanz-Mikroskopie.

Elektronen-Spin-Resonanz-Micro-Imaging an lebenden Spezies, bei Oxygen Mapping

Biolumineszenz-Bildgebung des Hypoxie-induzierbaren Faktors-1α Aktivität wird angewandt, um intrakranielle Tumorhypoxie Entwicklung in einer Brustkrebs Hirnmetastasen Mausmodell zu überwachen.

In-vivo-Biolumineszenz-Bildgebung von Tumorhypoxie Dynamics of Breast Cancer Hirnmetastasen in einem Mausmodell

Hier beschreiben wir eine Methode, um direkt zu visualisieren mikroregionale Gewebehypoxie in der Maus...

Erkennung von mikroregionale Hypoxie in Maus-Großhirnrinde Zwei-Photonen-Imaging von endogenen NADH Fluoreszenz

Dieses Manuskript beschreibt die Entwicklung eines Tiermodells, das es ermöglicht, die Auswirkungen von Tumorhypoxie auf die Metastasierung direkt zu testen und die Mechanismen ihrer Wirkung zu entschlüsseln. Obwohl sich die hier beschriebenen Experimente auf das Ewing-Sarkom konzentrieren, kann ein ähnlicher Ansatz auf andere Tumorarten angewendet werden.

In - vivo - Modell für die Prüfung von Wirkung von Hypoxie auf die Tumormetastasierung

Low-Bereich (L-Band, 1,2 GHz) Elektron paramagnetischen Resonanz mit löslichen Nitroxyl und Trityl Sonden wird zur Beurteilung der physiologisch wichtigen Parameter in den Tumor Mikroumgebung in Mausmodellen von Brustkrebs gezeigt.

In Vivo EPR-Bewertung der pH, pO2, Redox-Status, und Konzentrationen von Phosphat und Glutathion in der Tumor-Mikroumgebung

Das Protokoll beschreibt die Hochdurchsatz-Sphäroiderzeugung für Bioprinting unter Verwendung der multiparametrischen Analyse ihrer Oxygenierung und ihres Zelltods auf einem Standardfluoreszenzmikroskop. Dieser Ansatz kann angewendet werden, um die Lebensfähigkeit der Sphäroide zu kontrollieren und eine Standardisierung durchzuführen, die für die Modellierung von 3D-Gewebe, Tumormikroumgebung und erfolgreicher (Mikro-) Gewebebiofabrikation wichtig ist.

Erschwingliche Sauerstoffmikroskopie-unterstützte Biofabrikation von mehrzelligen Sphäroiden

Hier stellen wir ein Protokoll zur Erstellung orthotoper hepatozellulärer Karzinom-Xenotransplantate mit und ohne Leberarterienligatur vor und führen eine nicht-invasive Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Bildgebung der Tumorhypoxie unter Verwendung von [18 F]Fluoromisonidazol ([18 F]FMISO) und [18 F]Fluordesoxyglucose ([18F]FDG) durch.

Nicht-invasive PET/MR-Bildgebung in einem orthotopen Mausmodell des hepatozellulären Karzinoms

Hier stellen wir ein Protokoll zur Durchführung von Oxygen Sensitive – Dynamic Contrast Enhanced Optoacoustic Imaging (OS-DCE OAI) zur Bewertung präklinischer Modelle von Krebs und Wundheilung vor. OS OAI kann Oxy- und Deoxyhämoglobin abbilden und so die Sauerstoffversorgung des Gewebes kartieren. DCE-OAI kann die Pharmakokinetik eines exogenen Kontrastmittels abbilden und so die vaskuläre Perfusion kartieren.

Bewertungen der Sauerstoffversorgung und der vaskulären Perfusion in präklinischen Modellen von Krebs und Wundheilung mittels OS-DCE OAI

Dieses Protokoll beschreibt eine Methode, um Bild resident Tumor infiltrieren CD8 T-Zellen beschriftet mit Gewebekulturen gekoppelten Antikörpern im menschlichen Lunge Tumor Scheiben. Diese Technik ermöglicht Echtzeit-Analysen von CD8 T Zelle Migration mit der konfokalen Mikroskopie.

Ex-Vivo Bildgebung von Resident CD8-T-Lymphozyten in menschlichen Lungentumor Scheiben mit konfokalen Mikroskopie

Wir beschreiben ein Protokoll für die präklinische in Vivo Verfolgung von Krebsmetastasen. Es basiert auf einem Radionuklid-Fluoreszenz-Reporter Kombination von Natrium Iodid Symporter, entdeckt nichtinvasive [18F] Tetrafluoroborate-PET, und ein fluoreszierendes Protein für optimierte ex Vivo Bestätigung. Die Methode ist anwendbar für präklinische in Vivo Zelle tracking über Tumorbiologie.

Radionuklid-Fluoreszenz-Reporter-Gen Imaging zu Tumorprogression in Nagetier Tumormodellen verfolgen

Erfahren Sie die nichtinvasive 3D-Sauerstoffbildgebung in Tumoren mittels paramagnetischer Elektronenresonanz. Diese Methode ermöglicht die quantitative Bestimmung von Sauerstoffniveaus in lebenden Geweben während verschiedener Krebsbehandlungen.

Beurteilung der Tumorhypoxie: In vivo 3D-Sauerstoffbildgebung durch paramagnetische Elektronenresonanz

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