Las mediciones espaciales de perfusión, presión del fluido intersticial y liposomas acumulación en tumores sólidos

El objetivo general de este experimento es relacionar la acumulación intratumoral de nanoterapéuticos con las propiedades del microambiente tumoral, incluida la microcirculación tumoral y la presión elevada del líquido intersticial, o IFP. Este método nos permite responder a preguntas importantes sobre las nanomedicinas. Preguntas como ¿qué impulsa la absorción heterogénea de nanopartículas dentro de un tumor?

La principal ventaja de esta técnica es que permite el mapeo espacial colocalizado de las propiedades del microambiente tumoral y la distribución intratumoral de las nanopartículas. Después de confirmar el nivel apropiado de anestesia con topenge, aplique ungüento en los ojos del ratón y pegue las extremidades del animal en posición prona sobre una tabla de plástico delgada. A continuación, inserte un catéter personalizado de calibre 27 conectado a un trozo de tubo de PE10 de 20 centímetros en la vena de cola lateral y asegure el tubo con varios trozos de cinta adhesiva.

Ahora, llene una jeringa de un mililitro con al menos 200 microlitros de tomografía computarizada o liposomas CT y una jeringa de un mililitro con al menos 150 microlitros de una proporción de 9-1 en volumen de iohexol libre mezclado con solución salina. Coloque la jeringa de liposomas CT en una bomba de jeringa y conecte el catéter a la jeringa, estableciendo una velocidad de bombeo de 600 microlitros por minuto, equivalente a 10 microlitros por segundo. A continuación, coloque el ratón en la cama del escáner de microtomografía computarizada y utilice el sistema de posicionamiento láser para ajustar el tumor de modo que tenga aproximadamente la misma orientación para cada exploración.

Utilizando el software de la consola del escáner CT para cada protocolo de imagen de interés, seleccione Bright dark en el menú desplegable y haga clic en el botón de escaneo para iniciar la calibración e inicializar el sistema. Para obtener una micro TC anatómica volumétrica del tumor antes de inyectar cualquier agente de contraste, primero verifique el indicador del software de la consola del escáner de TC para confirmar que se han eliminado los enclavamientos de seguridad del escáner de TC. A continuación, seleccione el escaneo que utilice una energía de rayos X de 80 kilovoltios, una corriente de tubo de 70 miliamperios y capture 1.000 proyecciones de imágenes.

A continuación, inicie el escaneo. Cuando finalice la exploración, configure la bomba para inyectar aproximadamente 150 microlitros de la solución de liposomas y presione el botón de inicio para inyectar el bolo de liposomas CT a una concentración de 55 miligramos de yodo por mililitro de solución. Enjuague manualmente el catéter con 50 microlitros de solución salina para asegurarse de que se haya inyectado toda la cantidad de agente liposomático y de que el catéter se haya limpiado.

Después de 10 minutos, realice una segunda exploración anatómica del tumor, como se acaba de demostrar. Para realizar una DCE-CT, coloque una jeringa de solución libre de iohexol en la bomba de jeringa y configure la bomba para inyectar 100 microlitros de iohexol a la misma tasa de inyección. Estos volúmenes de inyección son superiores al estándar de 200 microlitros, pero los animales son monitoreados durante la recuperación y no se han observado eventos adversos.

A continuación, en la consola del escáner de TC, seleccione una exploración dinámica de cinco minutos con una energía de rayos X de 80 kilovoltios y una corriente de tubo de 90 miliamperios, como se acaba de demostrar, que captura 416 proyecciones de imágenes cada segundo durante los primeros 30 segundos, seguidas de 416 proyecciones de imágenes cada 10 segundos. Capture cinco segundos de datos DCE-CT y, a continuación, encienda la bomba de inyección. Al final de la exploración, realice una tercera micro tomografía computarizada anatómica volumétrica.

48-70 horas después, capture imágenes anatómicas de TC de los liposomas utilizando los mismos ajustes volumétricos que se acaban de demostrar. Para medir el IFP, coloque cinta adhesiva al animal en la plataforma del robot CT IFP de modo que el tumor quede inmovilizado y sea accesible para el sistema del robot CT IFP. Obtener una micro tomografía computarizada anatómica como se acaba de demostrar.

A continuación, cargue los datos previos a la inserción de la aguja en el software de alineación del robot CT IFP y ajuste la ventana y el nivel para visualizar el tumor. Haga clic en el borde del tumor en cualquier imagen, seguido de la selección de una segunda ubicación del borde en el lado adyacente del tumor. El software calculará una serie de posiciones a lo largo de una línea lineal entre los dos puntos.

A continuación, seleccione las coordenadas X, Y y Z para una serie de cinco a ocho posiciones espaciadas uniformemente de la lista. A continuación, enjuague la aguja del sistema IFP con una solución salina de heparina e introduzca las primeras posiciones predeterminadas de la aguja en las ventanas de coordenadas X, Y, Z del software de control del robot CT IFP. Presione el botón ir para mover el robot a la ubicación deseada.

Luego, para cada posición de la aguja por turno, haga clic en el botón insertar aguja para insertar la aguja en el pañuelo. Apriete y suelte el tubo de PE20 para confirmar una buena comunicación de fluido entre la aguja IFP y el tejido y observe que la medición de IFP aumenta y vuelve al valor previo al pinzamiento en el software de adquisición de IFP. Finalmente, obtenga una tomografía computarizada anatómica con la aguja insertada, haciendo clic en el botón de retracción de la aguja al final de la exploración para retirar la aguja del tejido.

La selección de una región de interés dentro del tumor produce una curva de tiempo/intensidad que se puede utilizar para obtener estimaciones cuantitativas de determinados parámetros hemodinámicos en el tumor. La segmentación del volumen tumoral en múltiples regiones de interés de igual tamaño permite la cuantificación de la distribución espacial de estos parámetros dentro del volumen tumoral. También se puede observar la biodistribución de los liposomas CT a las 48 horas después de la inyección.

Como se ha indicado, el agente sigue circulando en el sistema vascular y se ha observado una absorción sustancial en el bazo y el hígado. La acumulación intratumoral de estos liposomas CT es heterogénea, con una acumulación predominantemente periférica en comparación con el centro del tejido tumoral. La aguja puede identificarse claramente mediante micro TC de alta resolución, lo que permite la localización espacial de las mediciones de IFP dentro del volumen tumoral.

medición espacialmente colocalizada de la fracción de profusión y de volumen plasmático demuestra una correlación significativa con la acumulación intratumoral de liposomas CT en tumores subcutáneos. Además, la distribución radial de la IFP se correlaciona con las otras mediciones hemodinámicas, lo que sugiere una compleja relación espacio-temporal entre la microcirculación tumoral, la IFP y la acumulación intratumoral de los liposomas. Al intentar este procedimiento, es importante asegurar al animal en la cama del escáner, asegurando un movimiento mínimo del tumor entre las mediciones de IFP.

Las implicaciones de este trabajo se extienden al desarrollo de nuevas terapias. El transporte de nanopartículas es un primer paso clave en la construcción de terapias eficaces basadas en la nanomedicina. Después de ver este video, debería tener una buena idea de cómo mapear espacialmente la presión del líquido intersticial tumoral, la microcirculación tumoral y la distribución de nanopartículas.