Name: Präklinische Positronen-Emissions-Tomographie mit körperkonformen tierischen Schimmelpilzen für die cloudbasierte automatisierte Bildanalyse bei Mäusen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-10-25T14:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 45 s
Description: Erfahren Sie die präklinische PET-Bildgebung bei Mäusen mit körperkonformen Schimmelpilzen für standardisierte Positionierung und cloudbasierte automatisierte Bildanalyse. Diese Methode beschleunigt die Datenauswertung erheblich.

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<meta charset="utf8"></head><body>PET-Bildgebung und Biodistributionsanalyse bei Mäusen mit BCAMs und SaaS-Tools

<ol><li>Huang, R., Wang, M., Zhu, Y., S Conti, P., Chen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+pet+probes+for+cancer+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Top+Med+Chem%22%5BJournal%5D)">Development of pet probes for cancer imaging.</a> Curr Top Med Chem. 15 (8), 795-819 (2015).</li>
<li>Schwenck, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+pet+imaging+of+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Cancer%22%5BJournal%5D)">Advances in pet imaging of cancer.</a> Nat Rev Cancer. 23 (7), 474-490 (2023).</li>
<li>Matthews, P. M., Rabiner, E. A., Passchier, J., Gunn, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Positron+emission+tomography+molecular+imaging+for+drug+development%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Clin+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Positron emission tomography molecular imaging for drug development.</a> Br J Clin Pharmacol. 73 (2), 175-186 (2012).</li>
<li>Tavaré, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+effective+immuno-pet+imaging+method+to+monitor+CD8-dependent+responses+to+immunotherapy%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">An effective immuno-pet imaging method to monitor CD8-dependent responses to immunotherapy.</a> Cancer Res. 76 (1), 73-82 (2016).</li>
<li>Maresca, K. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preclinical+evaluation+of+89ZR-DF-IAB22M2C+PET+as+an+imaging+biomarker+for+the+development+of+the+gucy2c-cd3+bispecific+pf-07062119+as+a+t-cell+engaging+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Imaging+Biol%22%5BJournal%5D)">Preclinical evaluation of 89ZR-DF-IAB22M2C PET as an imaging biomarker for the development of the gucy2c-cd3 bispecific pf-07062119 as a t-cell engaging therapy.</a> Mol Imaging Biol. 23 (6), 941-951 (2021).</li>
<li>Nisnboym, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immuno-pet+imaging+of+cd69+visualizes+t-cell+activation+and+predicts+survival+following+immunotherapy+in+murine+glioblastoma%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res+Commun%22%5BJournal%5D)">Immuno-pet imaging of cd69 visualizes t-cell activation and predicts survival following immunotherapy in murine glioblastoma.</a> Cancer Res Commun. 3 (7), 1173-1188 (2023).</li>
<li>Lee, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficacy+and+imaging-enabled+pharmacodynamic+profiling+of+Kras+g12c+inhibitors+in+xenograft+and+genetically+engineered+mouse+models+of+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Cancer+Ther%22%5BJournal%5D)">Efficacy and imaging-enabled pharmacodynamic profiling of Kras g12c inhibitors in xenograft and genetically engineered mouse models of cancer.</a> Mol Cancer Ther. 22 (7), 891-900 (2023).</li>
<li>Bollineni, V., Kramer, G., Jansma, E. P., Liu, Y., Oyen, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+systematic+review+on+%5B18f%5D+flt-pet+uptake+as+a+measure+of+treatment+response+in+cancer+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Cancer%22%5BJournal%5D)">A systematic review on [18f] flt-pet uptake as a measure of treatment response in cancer patients.</a> Eur J Cancer. 55, 81-97 (2016).</li>
<li>Everitt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+cellular+proliferation+during+chemo-radiotherapy%3A+A+pilot+study+of+serial+18f-flt+positron+emission+tomography%2Fcomputed+tomography+imaging+for+non-non-small-cell+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Radiat+Oncol+Biol+Phys%22%5BJournal%5D)">Imaging cellular proliferation during chemo-radiotherapy: A pilot study of serial 18f-flt positron emission tomography/computed tomography imaging for non-non-small-cell lung cancer.</a> Int J Radiat Oncol Biol Phys. 75 (4), 1098-1104 (2009).</li>
<li>Rashidian, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predicting+the+response+to+CTLA-4+blockade+by+longitudinal+non-invasive+monitoring+of+cd8+t+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Med%22%5BJournal%5D)">Predicting the response to CTLA-4 blockade by longitudinal non-invasive monitoring of cd8 t cells.</a> J Exp Med. 214 (8), 2243-2255 (2017).</li>
<li>Klose, A. D., Paragas, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+quantification+of+bioluminescence+images%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Automated quantification of bioluminescence images.</a> Nat Commun. 9 (1), 4262(2018).</li>
<li>Gu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+Evaluation+of+G8%2C+a+high-sensitivity+benchtop+preclinical+PET%2FCT+Tomograph%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nucl+Med%22%5BJournal%5D)">Performance Evaluation of G8, a high-sensitivity benchtop preclinical PET/CT Tomograph.</a> J Nucl Med. 60 (1), 142-149 (2019).</li>
<li>Bongratz, F., Rickmann, A. -M., Wachinger, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abdominal+organ+segmentation+via+deep+diffeomorphic+mesh+deformations%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Abdominal organ segmentation via deep diffeomorphic mesh deformations.</a> Sci Rep. 13 (1), 18270(2023).</li>
<li>Wang, H., Stout, D. B., Chatziioannou, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+atlas+registration+with+non-tomographic+imaging+modalities-a+pilot+study+based+on+simulation%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Imaging+Biol%22%5BJournal%5D)">Mouse atlas registration with non-tomographic imaging modalities-a pilot study based on simulation.</a> Mol Imaging Biol. 14, 408-419 (2012).</li>
<li>Montgomery, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+lung+automated+segmentation+tool+for+quantifying+lung+tumors+after+micro-computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Mouse lung automated segmentation tool for quantifying lung tumors after micro-computed tomography.</a> PLoS One. 16 (6), e0252950(2021).</li>
<li>Montgomery, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applying+deep+learning+to+segmentation+of+murine+lung+tumors+in+preclinical+micro-computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Transl.+Oncol%22%5BJournal%5D)">Applying deep learning to segmentation of murine lung tumors in preclinical micro-computed tomography.</a> Transl. Oncol. 40, 101833(2024).</li>
<li>Van Sluis, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manual+versus+artificial+intelligence-based+segmentation+as+a+pre-processing+step+in+whole-body+pet+dosimetry+calculations%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Imaging+Biol%22%5BJournal%5D)">Manual versus artificial intelligence-based segmentation as a pre-processing step in whole-body pet dosimetry calculations.</a> Mol Imaging Biol. 25 (2), 435-441 (2023).</li>
<li>Nazari, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+and+robust+organ+segmentation+for+3D-based+internal+dose+calculation%5BTitle%5D)+AND+%22EJNMMI+Res%22%5BJournal%5D)">Automated and robust organ segmentation for 3D-based internal dose calculation.</a> EJNMMI Res. 11, 1-13 (2021).</li>
<li>Goel, S., England, C. G., Chen, F., Cai, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Positron+emission+tomography+and+nanotechnology%3A+A+dynamic+duo+for+cancer+theranostics%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Drug+Deliv+Rev%22%5BJournal%5D)">Positron emission tomography and nanotechnology: A dynamic duo for cancer theranostics.</a> Adv Drug Deliv Rev. 113, 157-176 (2017).</li>
<li>Campbell, D. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preclinical+evaluation+of+an+anti-nectin-4+immunopet+reagent+in+tumor-bearing+mice+and+biodistribution+studies+in+cynomolgus+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Imaging+Biol%22%5BJournal%5D)">Preclinical evaluation of an anti-nectin-4 immunopet reagent in tumor-bearing mice and biodistribution studies in cynomolgus monkeys.</a> Mol Imaging Biol. 18, 768-775 (2016).</li>
<li>Bednarz, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Murine-specific+internal+dosimetry+for+preclinical+investigations+of+imaging+and+therapeutic+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Health+Phys%22%5BJournal%5D)">Murine-specific internal dosimetry for preclinical investigations of imaging and therapeutic agents.</a> Health Phys. 114 (4), 450-459 (2018).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>[18F]FDG</td><td>PETNet Solutions, Culver City, CA</td><td>NA</td><td>Radiotracer für die PET-Bildgebung</td></tr><tr><td>verwendet 27 G Nadel&nbsp;</td><td>Becton, Dickinson and Company, San Diego, CA</td><td>305136</td><td>Wird für die Zellinjektion verwendet&nbsp;</td></tr><tr><td>app.invivo.ax/login</td><td>Invivo Analytics, Seattle, WA</td><td>NA</td><td>Software-as-a-Service-Webseite</td></tr><tr><td>Körperkonforme tierische Schimmelpilze</td><td>Invivo Analytics, Seattle, WA</td><td>NA</td><td>BCAMs mit einem Gewichtsbereich von 18 - 26 g</td></tr><tr><td>Dosiskalibrator; CRC-55tw</td><td>Capintec, Florham Park, NJ</td><td>CRC-55tw</td><td>Messung radioaktiver Dosen</td></tr><tr><td>G8 PET/CT Scanner</td><td>Sofie Biosciences/Xodus Imaging, Torrence, CA</td><td>NA</td><td>Tischscanner mit Laderampe</td></tr><tr><td>G8-Dockingstation</td><td>Sofie Biosciences/Xodus Imaging, Torrence, CA</td><td>NA</td><td>Dockingstation zum Staging</td></tr><tr><td>Implantation Mold Template</td><td>Invivo Analytics, Seattle, WA</td><td>NA</td><td>Schablone für eine optimale Tumorimplantation</td></tr><tr><td>Gleitgel Augensalbe</td><td>BAUSCH & LOMB, Ontario, Kanada</td><td>Beruhigung der Nacht</td><td>Augenschmiermittel für Mäuse</td></tr><tr><td>Modifiziertes G8-Shuttle</td><td>Invivo Analytics, Seattle, WA</td><td>NA</td><td>Shuttle für BCAM-Unterkunft</td></tr><tr><td>Maus-Anästhesie Induktionsbox</td><td>Patterson Scientific, Waukesha, WI</td><td>78933388</td><td>Wird zur Betäubung einer Maus</td></tr><tr><td>verwendet PRE-Clip</td><td>Invivo Analytics, Seattle, WA</td><td>NA</td><td>BCAM-Adapter für den Anästhesieanschluss</td></tr><tr><td>Premiere Slide Warmer</td><td>LabScientific, Danvers, MA</td><td>XH-2001</td><td>Einstellbarer Temperaturwärmer für die Schwanzvenenerweiterung und Anästhesieeinleitungsspritze</td></tr><tr><td>(1 mL)</td><td>Becton, Dickinson and Company, San Diego, CA</td><td>309659</td><td>Wird für die Zellinjektion verwendet&nbsp;</td></tr><tr><td>Injektionsplattform für die Schwanzvene&nbsp;</td><td>Braintree Scientific, Pembroke, MA</td><td>IL-300</td><td>Resstrain zur Verabreichung von intravenösen Injektionen.</td></tr><tr><td>Vivoqaunt Software&nbsp;</td><td>Invicro, Needham, MA</td><td>NA</td><td>Software für die manuelle Segmentierung</td></tr></tbody></table>

präklinische positronen-emissions-tomographie mit körperkonformen tierischen schimmelpilzen für die cloudbasierte automatisierte bildanalyse bei mäusen

Preclinical Positron Emission Tomography with Body Conforming Animal Molds for Cloud-Based Automated Image Analysis in Mice

Nach dem Hochladen können die PET-Daten auf der SaaS-Website als Panel mit koronalen, sagittalen und transversalen Bildern angezeigt werden, die mit den ausgewählten Organ-ROIs überlagert sind, die vom OPM vorgegeben werden (Abbildung 3A). Die Software kann nicht nur einzelne Bilder laden, sondern mehrere Mäuse aus einer Gruppe oder einer ganzen Studie können auf einmal als ein einziges, eingeklapptes Bild betrachtet werden. In diesem Analysefenster gibt es Optionen zum Anpassen der ROI-Farben, der Intensität der Skalenleiste und anderer allgemeiner Parameter. Sobald die idealen analytischen Metriken ausgewählt sind, generiert das SaaS ein herunterladbares Bioverteilungs-Balkendiagramm der ausgewählten Organe (Abbildung 3B).
Um die Leistung der OPM-basierten SaaS-Plattform zu bewerten, wurden die Ergebnisse der automatisierten Analyse mit denen verglichen, die von einem erfahrenen Imaging-Analysten als Goldstandard abgeleitet wurden. Die lineare Regression wurde an den [18F]FDG-Aufnahmewerten von Gehirn, Herz, Niere (rechts) und Milz durchgeführt. Bemerkenswert ist, dass die Plattform eine umfassende Liste von Organen bietet, aus denen Benutzer auswählen können, darunter Skelett, Gehirn, Blase, Herz, Nieren (rechts und links), Leber, Milz, Lunge und Quadrizepsmuskulatur (rechts und links). Die vier oben genannten Organe wurden in dieser Studie nur zu Illustrationszwecken ausgewählt. Darüber hinaus wird der Tumor aufgrund der variablen Größe, Form und Tiefe/Lage der implantierten Tumoren nicht als Organ in das OPM aufgenommen und daher von dieser vergleichenden Analyse ausgeschlossen. Wie in Abbildung 4 gezeigt, lieferten die automatisierte Analyse und die manuelle Analyse insgesamt konsistente Ergebnisse, wobei das Gehirn die höchste Korrelation aufwies (r2 = 0,8466). Dies ist aufgrund der Größe des Organs und der sehr konstanten Position des Gehirns im Schädel zu erwarten. Die rechte Niere und das Herz zeigten ebenfalls vernünftige r2-Werte von 0,6874 bzw. 0,4849. Im Gegensatz dazu ergab die Korrelationsanalyse für die Milz einenr2-Wert von 0,3922, was der niedrigste Wert unter den untersuchten Organen ist. Dies ist nicht überraschend, da die Milz in der Bauchspeicheldrüse und im Fettgewebe eingebettet ist, die keine definierte Morphologie aufweisen und im CT die gleiche Weichteildichte voraussetzen. Die Milz lässt sich daher nur schwer manuell segmentieren, und das OPM kann ein präziseres Mittel zur Abgrenzung dieses Organs darstellen (d. h. den Goldstandard übertreffen). Die Steigung und der Y-Achsenabschnitt dieser Korrelationsanalysen sind ebenfalls in Abbildung 4 dargestellt. In Übereinstimmung mit den r2-Werten hatte das Gehirn eine Steigung, die 1 am nächsten lag (d.h. eine perfekte Korrelation zwischen OPM und manuellen Ergebnissen) und den kleinsten Y-Achsenabschnitt (d.h. minimale systemische Verzerrung), während die anderen Organe eine größere und variable Abweichung von einer perfekten Korrelation zeigten.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67370/67370fig01.jpg"> 
Abbildung 1: BCAM und schablonengesteuerte Tumorimplantation. (A) Der Pre-Clip (1) wird mit einer angeschlossenen Anästhesieleitung (3) am unteren Stück einer BCAM-Form (2) befestigt. Diese dient als Basis für die Tumorimplantation. (B) Eine Maus, bei der die Zielimplantatstelle rasiert ist (in diesem Fall die rechte Schulter), wird vor der Zellinjektion unter Narkose auf die Basis gelegt. (C) Tumorimplantationsschablone (4) mit vordefinierten Ausschnitten zur Führung der Platzierung der Tumorzellinokulation. (D) Herstellen einer temporären Referenzmarkierung vor der Zellinjektion mit der Schablonenform, die auf der dorsalen Seite der Maus platziert wird. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67370/67370fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67370/67370fig02.jpg"> 
Abbildung 2: Positionieren einer Maus in einem BCAM. (A) Draufsicht - Platzieren Sie eine Maus kuschelig in einem BCAM in geeigneter Größe (5). (B) Seitenansicht - Das Klebeband wird verwendet, um die Hinterpfoten an den Plattformen (6) zu befestigen. Der Schwanz wird mit Klebeband an der Schwanzplattform (7) direkt unter der Maus befestigt. (C) Die Maus wird im BCAM in das Imaging-Shuttle (8) eingesetzt. (D) Maus, BCAM und Shuttle sind mit einer anästhesiebetriebenen Dockingstation (9) verbunden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67370/67370fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67370/67370fig03.jpg"> 
Abbildung 3: Repräsentative Bilder und Datenausgaben, wie sie vom SaaS-Tool angezeigt bzw. analysiert wurden. (A) Repräsentative Bilder, wie sie auf der SaaS-Website angezeigt werden. Koronale, sagittale und transversale Ansichten des PET/CT-Bildes, überlagert mit Organ-ROIs, die aus der Organwahrscheinlichkeitskarte (OPM) ausgewählt wurden. Rosa: Gehirn; rot: Herz; dunkelblau: Lunge; Lachs: Leber; orange: Niere (rechts). Der Tumor wird nicht durch das OPM definiert. (B) Ein repräsentatives herunterladbares Diagramm, das aus der automatisierten Analyse generiert wurde. Eine Liste der ausgewählten Organe ist im oberen linken Bereich zu sehen. Die Daten werden hier in %ID/ml angegeben. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67370/67370fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67370/67370fig04.jpg"> 
Abbildung 4: Lineare Regressionsanalyse zum Vergleich von Organ-[18F]FDG-Aufnahmewerten, die durch manuelle Analyse und den OPM-basierten Automatisierungsworkflow abgeleitet wurden. Es wurden zehn PET/CT-Scans von weiblichen C57BL/6-Mäusen verwendet. r2-Werte , 95 %-Konfidenzlinien, Steigung und Y-Abschnitte werden im Diagramm für jedes angegebene Organ angezeigt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67370/67370fig04large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

Präklinische Positronen-Emissions-Tomographie mit körperkonformen tierischen Schimmelpilzen für die cloudbasierte automatisierte Bildanalyse bei Mäusen

Positron Emission Tomography (PET) is a molecular imaging modality that can be used to investigate a multitude of pharmacological questions, such as ...

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Forschung

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