Evaluaciones de la oxigenación y perfusión vascular en modelos preclínicos de cáncer y cicatrización de heridas utilizando OS-DCE OAI

Resumen

Aquí presentamos un protocolo para realizar la Imagen Optoacústica Sensible al Oxígeno – Imagen Optoacústica Mejorada por Contraste Dinámico (OS-DCE OAI) para evaluar modelos preclínicos de cáncer y cicatrización de heridas. El OAI puede obtener imágenes de oxihemoglobina y desoxihemoglobina, mapeando la oxigenación tisular. El DCE-OAI puede obtener imágenes de la farmacocinética de un agente de contraste exógeno, mapeando así la perfusión vascular.

Resumen

La imagen optoacústica sensible al ogénigeno (OS, OAI) y la imagen optoacústica dinámica con contraste mejorado (DCE OAI) proporcionan lecturas complementarias y no invasivas de la fisiología tisular. La OAI de la AO aprovecha la detección multiespectral de oxihemoglobina y desoxihemoglobina endógenas para generar mapas de saturación de oxígeno en sangre (%sO₂), mientras que la OAI de la DCE rastrea la farmacocinética in vivo de un absorbente en infrarrojo cercano para cuantificar la perfusión y permeabilidad vascular. El objetivo de este protocolo es presentar un flujo de trabajo unificado OS-DCE OAI que permita la evaluación simultánea de la oxigenación y la perfusión en dos entornos preclínicos ampliamente utilizados: tumores ortotópicos de cáncer de mama y heridas cutáneas de grosor total.

En este protocolo, demostramos la IAO de modelos murinos de cáncer de mama o heridas de laceración. Para OS OAI, se adquieren escaneos multiespectrales multi-corte a 700–875 nm para permitir la desmezcla espectral y la estimación de %sO₂. Para la DCE OAI, las adquisiciones repetidas a resolución temporal ≤5-s se realizan antes y después de la inyección intravenosa de bolo de verde de indocianina (ICG), utilizando muestreo multiespectral a 700-875 nm o muestreo de longitud de onda única a 800 nm para generar curvas de amplitud de la señal de OA en función del tiempo. Se detallan el desarrollo de modelos animales, la preparación para la imagen de OA, las adquisiciones de OAI OS y DCE, y los análisis para medir características de la oxigenación y la perfusión vascular, junto con guías clave para la resolución de problemas de artefactos de movimiento, absorbentes superficiales e inyecciones fallidas.

En conjunto, este protocolo OS-DCE OAI proporciona un retrato funcional integrado de la hipoxia y el transporte vascular que puede detectar cambios fisiológicos en tumores y heridas antes que las medidas anatómicas globales. OS-DCE OAI es fácilmente adaptable a otros modelos de enfermedades.

Introducción

La imagen optoacústica (OAI), también conocida como imagen fotoacústica o tomografía optoacústica multiespectral, es una modalidad relativamente nueva que combina la excitación óptica con la detección por ultrasonido (US) para permitir la imagen de^{tejidos profundos 1,2}. En la OAI, pulsos láser de nanosegundos breves excitan cromóforos endógenos como la oxihemoglobina y la desoxihemoglobina, produciendo expansión termoelástica localizada y ondas acústicas de banda ancha que son detectadas por transductores estadounidenses. Estas señales permiten que la OAI produzca imágenes con....

Protocolo

Realiza todos los procedimientos bajo la aprobación del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de tu institución. Todos los procedimientos del protocolo a continuación fueron aprobados por la IACUC de nuestra institución.

1. Anestesia (para procedimientos posteriores)

1. Induce anestesia. Inicialmente inducir y mantener la anestesia con un 5% de isoflurano en gas portador de osígeno al 100% hasta que el ratón deje de estar despierto.
2. Mantén la anestesia. Continúa anestesiando al ratón con isoflurano al 1,5–2% en gas portador de osígeno al 100%. Verifica....

Resultados

La señal OAI puede generar mapas de saturación de oxígeno en tumores y heridas
Tras la adquisición y reconstrucción de conjuntos de datos multiespectrales de OAI, se pueden definir regiones de interés (ROI) dentro de tumores o lechos de heridas para cuantificar la intensidad de la señal en diferentes longitudes de onda. A continuación, se aplican algoritmos de desmezcla espectral para separar las contribuciones de oxihemoglobina (_{HbO 2}) y desoxihemoglobina .......

Discusión

Las curvas PK de OAI de la DCE pueden verse afectadas por una variedad de artefactos que reducen la fiabilidad del análisis PK. Un obstáculo común es la presencia de heridas superficiales, costras o sangre seca en el campo de imagen, que pueden introducir una absorción fuerte y no específica en la superficie de la piel y ocultar señales más profundas (Figura 8). Al extraer los ROI dentro del tumor, se debe tener cuidado de evitar incluir estas estructuras su.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Aguja de 20 g	Exel INT	26417	Aguja hipodérmica; 20G x 1", usado para preparar soluciones de heparina
Células 4T1	ATCC	CRL-2539	Línea celular de cáncer de mama triple negativa
Anti-Anti (100x)	Gibco	15240-062	Cóctel de antibióticos
Punzón para biopsia	Integra	33-36	punzón de biopsia desechable de 6 mm
Agua de calidad para cultivo celular	Corning	25-055-CV	500 mL; analizado con USP estéril sater para especificaciones de inección y nbsp;
Solución de matriz de colágeno	Corning	354262	Matriz de colágeno para la formación e inyección tumoral
Etanol	Laboratorio Deacon	2701	Antiséptico de uso general
Lubricante para los ojos	Optixcare	50-218-8442	20 g/0,70 oz; solo para uso animal
Gasa y gasas;	Fisherbrand	22-415-468	Algodón de gasas; 3" x 3" (7,6 x 7,6 cm); 12 capas
Guantes	VWR	76457-130	Guantes de examen de nitrilo
Heparina	Meitheal	NDC71288-402-10	10.000 unidades USP por 10 mL, 1.000 unidades USP por mL; Vial multidosis de 10 mL
Verde de Indocianina	TCI	I0535	Agente de contraste optoacústico
Isoflurano	Isospire	17033-091-25	Un anestésico inhalable no inflamable y no explosivo para su uso en caballos y perros; 250 mL
Película de laboratorio	Parafilm	PM-992	2" x 250'; Núcleo de 1" de diámetro
Depilador de dorada corporal Nair	Nair	LL4038	Crema Purificatoria; Manteca de cacao rica y vitamina E
Aguja	Terumo	NN2732R	27G x 1 1/4" (6,40 mm x 32 mm); R.W. Reg. Bevel
Máquina de Imagen Optoacústica	iTheraMedical	MSOT en Visión 512	Escáner optoacústico
PBS, 1x	Corning	21-040-CV	500 mL; Solución salina tamponada con fosfato sin calcio ni magnesio
RPMI	Corning	10-040-CV	Medios de cultivo celular
Solución salina	Hospira	NDC0409-4888-02	10 mL de dosis única; Inyección de cloruro de sodio al 0,9%, USP
Cronòmetro	iTheraMedical	4135333	Se usaba para registrar minutos y segundos y nbsp;
Jeringuillas	Cardinal Health	1188128012	1 mL de jeringuilla de insulina; U-100 solo insulina; 27G x 1/2" (0,35 x 12,7 mm)
Vendaje transparente para heridas	Tegaderm	1624W	estilo de fotograma de película transparente; 2 3/8" x 2 3/4" (6 cm x 7 cm)
Pinzas	Termo Electron	7626	Se usa para tirar la piel hacia atrás al inyectar células en ratones
Gel de ultrasonidos	EcoVue	283	32 g de sobre, libre de prpylenoglicol, soluble en agua, parabeno ni colorante
Suturas sin teñir	Ethicon	VR493	corte de 18"; P-3 3/8 13 mm; sin teñir ni trenzar, sutura absorbible sintética, no USP
Almohadilla térmica	Repti Therm UTH	120VAC 60Hz 8W	Acostumbraba a calentar animales bajo anestesia;
Férulas	Grace Bio-Labs	476684	Silicona transparente, 14 mm de diámetro exterior x 10 mm diámetro interior de 0,5 de grosor con puntos de sutura y nbsp;
Clips de herida	Reflex 7	203-1000	Sistema de cierre de piel reflex, 7 mm, acero inoxidable