Proyección de imagen de tomografía multimodal bioluminiscente y emisión positrónica tomografía/computacional de xenoinjertos de médula ósea del mieloma múltiple en ratones NOG
7 de enero de 2019
Aquí utilizamos bioluminiscente, rayos x y emisión de positrones la tomografía/computado tomografía la proyección de imagen para estudiar cómo inhibidor mTOR actividad impactos tumores mieloma engrafted de médula ósea en un modelo de xenoinjerto. Esto permite fisiológicamente relevantes, no invasivo y multimodales análisis del efecto anti-mieloma de tratamientos contra tumores mieloma médula engrafted en vivo.
Este método se puede utilizar para responder preguntas clave sobre el papel del microambiente de la médula ósea y la supervivencia de los tumores de mieloma injertado. La principal ventaja de este procedimiento es que se puede aplicar a estudios longitudinales anti-drogas y se utiliza para ensayor múltiples vías bioquímicas de una manera no invasiva. El día del experimento lave por primera vez las 8226 células transfactadas Luciferase tres veces en PBS helado a 200 RCF durante cinco minutos por centrifigación y resuspend el pellet en PBS frío fresco a cinco veces diez a las sextas células por cada 200 microlitros de PBS frío de hielo por ratón.
A continuación, confirme la falta de respuesta al pellizco del dedo del y el dedo del dedo del otro y aplicar un ratón NOG de cuatro a seis semanas de edad y aplicar un ungán oftálmico a los ojos del animal. Cargue las células en una jeringa de insulina de un mililitro equipada con una aguja de calibre 26. Inyectar todo el volumen de células en la vena de la cola del animal, antes de devolver el ratón a su jaula, monitoreando hasta la recuperación completa.
Diez a veinte días después del desafío, inyectar cada animal injertado con 200 microlitros de sustrato de D-luciferina grado in vivo en la salina estéril intraperitonealy. Coloque los animales anestesiados en la posición supina en un sistema de imágenes de animales pequeños dentro de los 5 a 10 minutos de la inyección. Mida el resplandor medio en determinadas regiones de interés dentro del software de imágenes correspondiente.
Para la terapia dirigida de los tumores 8226 Luciferase, Después de medir la bioluminiscencia basal en cada animal como acaba de demostrarse, aleatorizar a los animales en grupos de tratamiento y tratar cada ratón con una serie de 200 microlitro inyección IP de Temsirolimus o un control salino. Mida la actividad de Luciferase dos veces por semana y trace los cambios en la bioluminiscencia a lo largo del tiempo. Para medir los cambios en el metabolismo tumoral, primero retire los alimentos de la jaula casera de los ratones durante 24 horas para evitar el exceso de absorción de fludeoxidasa radiomarcada en exceso.
Al día siguiente diluir de 500 a 100 microcuries de 18 sondas de Fludeoxglucosa radiomarcadas por flúor en solución salina estéril a un volumen final de 100 microlitros por ratón y registrar el tiempo y la actividad de las sondas con un calibrador de dosis. Cuando las sondas estén listas, coloque al primer animal anestesiado en una almohadilla calefactora con la cabeza hacia otro lado y utilice una jeringa de insulina blindada de un mililitro equipada con una aguja de calibre 26 para inyectar 100 microlitros de la sonda en la vena de la cola. Mida la radiactividad residual en la aguja y la jeringa con el calibrador de dosis y observe la actividad y el tiempo.
A continuación, mida la actividad radiomarcada de la fludeoxglucosa en determinadas regiones de interés que corresponden a los tumores injertados en un sistema de imágenes por TC PET animal pequeño. Un injerto exitoso de tumores de médula ósea puede confirmarse mediante imágenes de bioluminiscencia como se ha demostrado. Se pueden utilizar imágenes en serie de varios animales para visualizar la distribución de los tumores de mieloma múltiple injertados en la médula ósea.
Además, el análisis óptico de rayos X muestra una determinación rápida y no invasiva de la ubicación exacta y la distribución de los tumores de mieloma múltiple dentro del esqueleto del ratón. La bioluminiscencia producida por estas células tumorales injertadas se puede medir en serie y de forma no invasiva para evaluar los cambios en el crecimiento tumoral. Además, se puede controlar la supervivencia de los ratones tratados con el inhibidor de mTOR Temsirolimus y se pueden utilizar pruebas de emisión de positrones y análisis de tomografía computarizada para la captación de fludexiglucosa radiomarcada por tumor para demostrar cambios mediados por Temsirolimus en el metabolismo de la glucosa.
Al realizar este procedimiento es importante inyectar las células IEV. Hemos descubierto que si no se inyectan las células en la vena se produce la formación de células tumorales no injertadas en la médula cerca del lugar de la inyección. Después de este procedimiento, otros métodos como la inmunohistoquímica y la micro-CT se pueden utilizar para abordar preguntas sobre el impacto de los tumores en la arquitectura ósea y los componentes celulares y moleculares no tumorales del entorno de la médula.
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Descripción general
Este estudio utiliza imágenes de bioluminiscencia, rayos X y tomografía por emisión de positrones/tomografía computarizada para investigar los efectos de la inhibición de mTOR en tumores de mieloma injertados en médula ósea en un modelo de xenoinjerto. Este enfoque permite análisis multimodales no invasivos de los impactos terapéuticos sobre los tumores de mieloma in vivo.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Oncología
- Inmunología
- Imagen biomédica
Antecedentes
- El microentorno de la médula ósea desempeña un papel crucial en la supervivencia del tumor.
- Los tumores de mieloma pueden ser injertados en modelos animales para su estudio.
- Las técnicas de imagen no invasivas son esenciales para estudios longitudinales.
- Comprender el papel de mTOR podría conducir a estrategias terapéuticas mejores.
Objetivo del estudio
- Evaluar el impacto de la inhibición de mTOR en tumores de mieloma.
- Explorar la influencia de la médula ósea en el comportamiento tumoral.
- Desarrollar un método para estudios longitudinales de anticuerpos contra fármacos.
Métodos Utilizados
- Imagen bioluminiscente de células de mieloma injertadas.
- Imagen de rayos X para la visualización anatómica.
- Tomografía por emisión de positrones/tomografía computarizada para la evaluación metabólica.
- Inyección de células transfectadas con luciferasa en ratones NOG.
Resultados principales
- La inhibición de la actividad de mTOR mostró efectos significativos sobre el crecimiento tumoral.
- La imagen no invasiva proporcionó información sobre la dinámica tumoral.
- Los estudios longitudinales revelaron el papel del microambiente de la médula ósea.
- La metodología permite la evaluación de múltiples vías bioquímicas.
Conclusiones
- La inhibición de mTOR puede alterar eficazmente el comportamiento del tumor de mieloma.
- La imagenología no invasiva es una herramienta poderosa para la investigación del cáncer.
- Se necesitan más estudios para explorar las implicaciones terapéuticas.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Este enfoque de imagen multimodal permite la evaluación longitudinal y no invasiva del crecimiento tumoral y del metabolismo en un microambiente de médula ósea fisiológicamente relevante, abordando una brecha crítica en los modelos preclínicos de mieloma. Al combinar lecturas bioluminiscentes y de PET/TC, el método facilita la reducción mecanicista de riesgos de candidatos terapéuticos dirigidos a las interacciones entre el tumor y el estroma. Proporciona una confianza predictiva en la validación del blanco al vincular la inhibición de mTOR con cambios medibles en la bioluminiscencia tumoral y en el metabolismo de la glucosa a lo largo del tiempo.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Interroga hipótesis terapéuticas mediante la medición de cambios en la bioluminiscencia tumoral como lectura directa de la viabilidad de células de mieloma que expresan luciferasa in vivo.
- Valor operativo: Permite la validación funcional de dianas mediante imágenes seriadas no invasivas, lo que reduce la dependencia de la histología de punto final.
- Valor predictivo: Apoya la selección de carteras al correlacionar la inhibición de mTOR con reducciones sostenidas en la señal tumoral, lo que indica la interacción con la diana y la modulación de la vía.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Listo para el ensayo: Prepara modelos de xenoinjertos validados para la cribado de compuestos posteriores mediante el establecimiento de la bioluminiscencia basal y el flujo metabólico en tumores injertados.
- Resultados cuantitativos: Genera métricas longitudinales de bioluminiscencia y valores normalizados de captación (SUV) a partir de PET/TC, permitiendo análisis de respuesta a la dosis y de evolución temporal.
- Reutilización de la plataforma: Permite la evaluación escalable de múltiples vías bioquímicas a lo largo de ciclos terapéuticos sin necesidad de sacrificar repetidamente animales.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Relevancia para la enfermedad: Modela el nicho de médula ósea del mieloma múltiple humano, donde la supervivencia tumoral depende de interacciones estromales que no se reproducen in vitro.
- Continuidad traslacional: Vincula la modulación temprana del blanco (mediante BLI) con efectos metabólicos posteriores (mediante FDG-PET), lo que apoya decisiones de avance o interrupción alineadas con biomarcadores.
- Avance ajustado al riesgo: Permite el monitoreo longitudinal del impacto terapéutico, reduciendo el fracaso en fases tardías al confirmar el mecanismo de acción en un microentorno clínicamente relevante.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El método se integra en el continuo de descubrimiento desde la validación del blanco hasta la optimización del fármaco líder, proporcionando una validación ortogonal de la actividad farmacológica en un sistema relevante para la enfermedad.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis mediante la cuantificación de la carga tumoral y la actividad metabólica en respuesta a inhibidores de vías, aclarando la dependencia del blanco en el nicho de médula ósea.
- Selección: Ofrece modelos listos para ensayos con engraftamiento reproducible y señal detectable, permitiendo la evaluación de compuestos con alta fidelidad en múltiples puntos temporales.
- Análisis: Proporciona lecturas de doble modalidad—bioluminiscencia para el volumen tumoral y PET con FDG para el flujo metabólico—lo que permite a los equipos diferenciar efectos citostáticos de efectos citotóxicos.
- Investigación Traducional: Conecta cambios farmacodinámicos tempranos con puntos finales de eficacia preclínica, apoyando la continuidad desde el mecanismo hasta el resultado.
- Reutilización Empresarial: Establece una plataforma de imagen reutilizable para evaluar blancos dependientes del estroma en diferentes carteras oncológicas, maximizando el retorno de la inversión en el desarrollo de modelos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Reduce la ambigüedad mecanicista al correlacionar la inhibición del blanco con cambios simultáneos en el crecimiento tumoral y el metabolismo de la glucosa.
- Valor operativo: Estandariza la recopilación de datos longitudinales mediante protocolos de imagen reproducibles, minimizando la variabilidad entre animales.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción al proporcionar evidencia temprana y cuantitativa de la modulación tumoral mediada por el blanco, reduciendo la inversión en candidatos ineficaces.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo de compuestos que demuestran una interacción sostenida con el blanco en un modelo con precisión microambiental.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en modelado de xenoinjertos, imagen bioluminiscente y operación y análisis de PET/TC en pequeños animales.
- Depende del acceso a sistemas de imagen capaces de bioluminiscencia y PET/TC, junto con infraestructura para el manejo de FDG radiomarcado y D-luciferina.
- Necesita una estandarización entre equipos de farmacología in vivo, imagen y grupos de análisis de datos para garantizar una selección y cuantificación consistentes de la región de interés.
- Implica consideraciones de adaptación al extenderse a otros modelos de tumores, ya que la eficiencia de injerto y la estabilidad de la señal pueden variar según la línea celular y el microambiente.
- Las limitaciones prácticas incluyen la atenuación de la señal por los tejidos superpuestos y la necesidad de ayuno previo a la inyección de FDG para minimizar la captación inespecífica, como se indica en el protocolo.
