Name: Tomografía preclínica por emisión de positrones con moldes animales conformes al cuerpo para el análisis de imágenes automatizado basado en la nube en ratones (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-10-25T14:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 45 s
Description: Aprende a realizar tomografía por emisión de positrones in vivo en ratones usando moldes conformes al cuerpo y análisis automatizado en la nube. Este método estandariza el posicionamiento y acelera el procesamiento de imágenes.

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<meta charset="utf8"></head><body>Imágenes PET y análisis de biodistribución en ratones utilizando BCAM y herramientas SaaS

<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>Radiotrazador utilizado para la obtención de imágenes PET</td></tr><tr><td>Aguja de 27 G&nbsp;</td><td>Becton, Dickinson and Company, San Diego, CA 305136</td><td></td><td>utilizado para la inyección de células&nbsp;</td></tr><tr><td>app.invivo.ax/login</td><td>Invivo Analytics, Seattle, WA</td><td>NA</td><td>Página web de software como servicio</td></tr><tr><td>Moldes animales conformes al cuerpo</td><td>Invivo Analytics, Seattle, WA</td><td>NA</td><td>BCAM con rango de peso de 18 a 26 g</td></tr><tr><td>Calibrador de dosis; CRC-55tw</td><td>Capintec, Florham Park, NJ</td><td>CRC-55tw</td><td>Medición de dosis radiactivas</td></tr><tr><td>G8 Escáner PET/CT</td><td>Sofie Biosciences/Xodus Imaging, Torrence, CA</td><td>NA</td><td>Escáner de sobremesa con muelle de carga</td></tr><tr><td>G8-Estación de acoplamiento</td><td>Sofie Biosciences/Xodus Imaging, Torrence, CA</td><td>NA</td><td>Estación de acoplamiento para la puesta en escena</td></tr><tr><td>Plantilla de molde de implantación</td><td>Invivo Analytics, Seattle, WA</td><td>NA</td><td>Plantilla para la implantación óptima de tumores</td></tr><tr><td>Pomada ocular lubricante</td><td>BAUSCH & LOMB, Ontario, Canadá</td><td>Soothe Nighttime</td><td>Eye lubricante para ratones</td></tr><tr><td>Lanzadera G8 modificada</td><td>Invivo Analytics, Seattle, WA</td><td>NA</td><td>Lanzadera para alojamiento BCAM</td></tr><tr><td>Anestesia para ratones Caja de inducción</td><td>Patterson Scientific, Waukesha, WI</td><td>78933388</td><td>Se utiliza para anestesiar a un ratón</td></tr><tr><td>PRE-Clip</td><td>Invivo Analytics, Seattle, WA</td><td></td><td>Adaptador NA BCAM para la conexión</td></tr> <tr><td>de anestesiaPremiere Calentador de portaobjetos</td><td>LabScientific, Danvers, MA</td><td>XH-2001</td><td>Calentador de temperatura ajustable utilizado para la dilatación de las venas de la cola y la inducción de la anestesia</td></tr><tr><td>Jeringa (1 mL)</td><td>Becton, Dickinson and Company, San Diego, CA</td><td>309659</td><td>Utilizado para la inyección de células&nbsp;</td></tr><tr><td>Plataforma de inyección de venas de cola&nbsp;</td><td>Braintree Scientific, Pembroke, MA</td><td>IL-300</td><td>Restrainer utilizado para administrar inyecciones intravenosas.&nbsp;</td></tr><tr><td>Vivoqaunt Software&nbsp;</td><td>Invicro, Needham, MA</td><td>NA</td><td>Software utilizado para la segmentación manual</td></tr></tbody></table>

tomografía preclínica por emisión de positrones con moldes animales conformes al cuerpo para el análisis de imágenes automatizado basado en la nube en ratones

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

Una vez cargados, los datos de PET se pueden ver en el sitio web de SaaS como un panel de imágenes coronales, sagitales y transversales superpuestas con los ROI de los órganos seleccionados que son dictados por la OPM (Figura 3A). El software no solo puede cargar imágenes individuales, sino que varios ratones de un grupo o de un estudio completo se pueden ver a la vez como una sola imagen colapsada. Dentro de esta ventana de análisis, hay opciones para personalizar los colores del ROI, la intensidad de la barra de escala y otros parámetros comunes. Una vez seleccionadas las métricas analíticas ideales, el SaaS genera un gráfico de barras de biodistribución descargable de los órganos seleccionados (Figura 3B).
Para evaluar el rendimiento de la plataforma SaaS basada en OPM, los resultados del análisis automatizado se compararon con los que obtuvo un analista de imágenes experimentado como estándar de oro. Se realizó una regresión lineal de ajuste en los valores de captación de [18F]FDG del cerebro, el corazón, el riñón (derecha) y el bazo. Cabe destacar que la plataforma ofrece una lista completa de órganos para que los usuarios elijan, incluidos el esqueleto, el cerebro, la vejiga, el corazón, los riñones (derecho e izquierdo), el hígado, el bazo, los pulmones y los músculos cuádriceps (derecho e izquierdo). Los cuatro órganos mencionados anteriormente se seleccionaron en este estudio solo con fines ilustrativos. Además, debido a la variación del tamaño, la forma y la profundidad/ubicación de los tumores implantados, el tumor no se incluye como un órgano en la OPM y, por lo tanto, se excluye de este análisis comparativo. Como se muestra en la Figura 4, el análisis automatizado y el análisis manual arrojaron resultados generales consistentes, con el cerebro mostrando la correlación más alta (r2 = 0,8466). Esto se espera debido al gran tamaño del órgano y a la posición altamente constante del cerebro dentro del cráneo. El riñón derecho y el corazón también mostraron valores razonables de r2 de 0,6874 y 0,4849, respectivamente. Por el contrario, el análisis de correlación para el bazo generó un valor r2 de 0,3922, que es el más bajo entre los órganos evaluados. Esto no es sorprendente, ya que el bazo está anidado en el páncreas y los tejidos adiposos carecen de morfología definida y presumen la misma densidad de tejidos blandos en la TC. Por lo tanto, el bazo es difícil de segmentar manualmente, y la OPM puede presentar un medio más preciso para demarcar este órgano (es decir, superar el estándar de oro). La pendiente y la intersección con el eje Y de estos análisis de correlación también se muestran en la Figura 4. De acuerdo con los valores de r2 , el cerebro tenía una pendiente más cercana a 1 (es decir, una correlación perfecta entre la OPM y los resultados manuales) y la intersección Y más pequeña (es decir, un sesgo sistémico mínimo), mientras que los otros órganos mostraron una desviación mayor y variable de una correlación perfecta.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67370/67370fig01.jpg"> 
Figura 1: BCAM e implante tumoral guiado por plantilla. (A) El pre-clip (1) se une a la pieza inferior de un molde BCAM (2) con una línea de anestesia conectada (3). Esto sirve como base de implantación del tumor. (B) Un ratón con el sitio objetivo del implante afeitado (en este caso, el hombro derecho) se coloca en la base bajo anestesia antes de la inyección de células. (C) Plantilla de implantación tumoral (4) con recortes predefinidos para guiar la colocación de la inoculación de células tumorales. (D) Hacer una marca de referencia temporal antes de la inyección de la célula con el molde de plantilla colocado en el lado dorsal del ratón. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67370/67370fig01large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67370/67370fig02.jpg"> 
Figura 2: Colocación de un ratón en un BCAM. (A) Vista superior: coloque un ratón cómodamente en un BCAM del tamaño adecuado (5). (B) Vista lateral: se usa cinta adhesiva para asegurar las patas traseras a las plataformas (6). La cola está asegurada con cinta adhesiva a la plataforma de la cola (7) directamente debajo del ratón. (C) El ratón, en el BCAM, se inserta en la lanzadera de imágenes (8). (D) El mouse, el BCAM y la lanzadera están conectados a una estación de acoplamiento que funciona con anestesia (9). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67370/67370fig02large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67370/67370fig03.jpg"> 
Figura 3: Imágenes representativas y salida de datos vistos y analizados por la herramienta SaaS, respectivamente. (A) Imágenes representativas tal y como se ven en el sitio web de SaaS. Vistas coronales, sagitales y transversales de la imagen PET/CT superpuestas con ROI de órganos seleccionados del Mapa de Probabilidad de Órganos (OPM). Rosa: cerebro; rojo: corazón; azul oscuro: pulmón; salmón: hígado; Naranja: riñón (derecha). El tumor no está definido por la OPM. (B) Un gráfico representativo descargable generado a partir del análisis automatizado. En el panel superior izquierdo se puede ver una lista de los órganos seleccionados. Los datos aquí se informan en %ID/mL. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67370/67370fig03large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67370/67370fig04.jpg"> 
Figura 4: Análisis de regresión lineal que compara los valores de absorción de [18F]FDG del órgano derivados del análisis manual y el flujo de trabajo de automatización basado en OPM. Se utilizaron diez tomografías por emisión de positrones y tomografías computarizadas de ratones hembra C57BL/6. Los valores r2 , las líneas de confianza del 95%, la pendiente y las intersecciones Y se muestran en el gráfico para cada órgano indicado. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67370/67370fig04large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

Tomografía preclínica por emisión de positrones con moldes animales conformes al cuerpo para el análisis de imágenes automatizado basado en la nube en ratones

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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