Mesures spatiales de Perfusion, la pression du liquide interstitiel et Liposomes Accumulation dans Solid Tumors

L'objectif général de cette expérience est de relier l'accumulation intratumorale de nanomédicaments aux propriétés du microenvironnement tumoral, notamment la microcirculation tumorale et la pression interstitielle élevée du liquide, ou PIL. Cette méthode nous permet de répondre à des questions importantes concernant les nanomédicaments. Des questions telles que : qu'est-ce qui détermine l'absorption hétérogène des nanoparticules à l'intérieur d'une tumeur ?

Le principal avantage de cette technique est qu'elle permet une cartographie spatiale co-localisée des propriétés du microenvironnement tumoral et de la distribution intratumorale des nanoparticules. Après avoir confirmé le niveau approprié d'anesthésie par réflexe podal, appliquer une pommade sur les yeux de la souris et fixer les membres de l'animal en position ventrale sur une fine planche en plastique. Ensuite, insérer un cathéter personnalisé de calibre 27 relié à un segment de 20 centimètres de tubulure PE10 dans la veine latérale de la queue et fixer la tubulure à l'aide de plusieurs morceaux de ruban adhésif.

Remplissez maintenant une seringue d'un millilitre avec au moins 200 microlitres de liposomes de tomodensitométrie, ou liposomes CT, et une autre seringue d'un millilitre avec au moins 150 microlitres d'un mélange à un rapport volumétrique de 9-1 d'iohexol libre mélangé à du sérum physiologique. Placez la seringue contenant les liposomes CT dans une pompe à seringue et reliez le cathéter à la seringue, en réglant la pompe à un débit de 600 microlitres par minute, ce qui équivaut à 10 microlitres par seconde. Ensuite, placez la souris sur le plateau du scanner micro-CT et utilisez le système de positionnement laser pour ajuster la tumeur de manière à ce qu'elle ait approximativement la même orientation lors de chaque balayage.

À l'aide du logiciel de la console du scanner CT pour chaque protocole d'imagerie d'intérêt, sélectionnez « bright dark » dans le menu déroulant, puis cliquez sur le bouton de numérisation pour lancer l'étalonnage et initialiser le système. Pour obtenir une micro-TDM anatomique volumétrique de la tumeur avant l'injection d'un agent de contraste, vérifiez d'abord l'indicateur du logiciel de la console du scanner CT afin de confirmer que les dispositifs de sécurité du scanner CT ont été désactivés. Ensuite, sélectionnez la numérisation utilisant une énergie de rayons X de 80 kilovolts, un courant de tube de 70 milliampères et capturant 1 000 projections d'image.

Ensuite, lancez la numérisation. Une fois la numérisation terminée, réglez la pompe pour injecter environ 150 microlitres de la solution de liposomes et appuyez sur le bouton de démarrage pour injecter le bolus de liposomes CT à une concentration de 55 milligrammes d'iode par millilitre de solution. Rincez manuellement le cathéter avec 50 microlitres de solution saline afin de s'assurer que la totalité de l'agent liposomal a été injectée et que le cathéter est bien désobstrué.

Après 10 minutes, effectuez une deuxième analyse anatomique de la tumeur, comme vient de l'être démontré. Pour réaliser une TDM dynamique, placez une seringue contenant une solution d'iohexol libre dans la pompe à seringue et réglez la pompe pour injecter 100 microlitres d'iohexol au même débit d'injection. Ces volumes d'injection sont supérieurs à la norme de 200 microlitres, mais les animaux sont surveillés pendant la récupération et aucun événement indésirable n'a été observé.

Ensuite, sur la console du scanner CT, sélectionnez un balayage dynamique de cinq minutes en utilisant une énergie de rayons X de 80 kilovolts et un courant de tube de 90 milliampères, comme vient de l'être démontré, qui acquiert 416 projections d'image chaque seconde pendant les 30 premières secondes, suivies de 416 projections d'image toutes les 10 secondes. Enregistrez cinq secondes de données de DCE-CT, puis démarrez la pompe d'injection. À la fin du balayage, effectuez un troisième balayage micro-CT anatomique volumétrique.

48 à 70 heures plus tard, acquérez des images anatomiques de tomodensitométrie des liposomes en utilisant les mêmes paramètres volumétriques que ceux venant d'être démontrés. Pour mesurer la PIF, fixez l'animal sur la plateforme robotique de TDM de la PIF de manière à ce que la tumeur soit immobilisée et accessible au système robotique de TDM de la PIF. Réalisez une micro-TDM anatomique comme vient d'être démontré.

Ensuite, chargez les données préalables à l'insertion de l'aiguille dans le logiciel d'alignement du robot CT IFP et ajustez la fenêtre et le niveau pour visualiser la tumeur. Cliquez sur le bord de la tumeur sur n'importe quelle image, puis sélectionnez un deuxième emplacement sur le bord situé sur le côté adjacent de la tumeur. Le logiciel calculera une série de positions le long d'une ligne droite entre les deux points.

Ensuite, sélectionnez les coordonnées X, Y et Z pour une série de cinq à huit positions régulièrement espacées dans la liste. Puis, rincez l'aiguille du système IFP avec une solution saline héparinée et saisissez les premières positions prédéterminées de l'aiguille dans les champs de coordonnées X, Y et Z du logiciel de commande robotique CT IFP. Appuyez sur le bouton « aller » pour déplacer le robot à l'emplacement souhaité.

Ensuite, pour chaque position de l'aiguille à tour de rôle, cliquez sur le bouton d'insertion de l'aiguille afin d'insérer celle-ci dans le tissu. Pincez et relâchez le tube PE20 pour confirmer une bonne communication hydraulique entre l'aiguille de pression interstitielle (IFP) et le tissu, et observez que la mesure de l'IFP augmente puis revient à la valeur précédant le pincement sur le logiciel d'acquisition de l'IFP. Enfin, acquérez une scanographie tomodensitométrique anatomique avec l'aiguille insérée, puis cliquez sur le bouton de retrait de l'aiguille à la fin de l'acquisition pour retirer l'aiguille du tissu.

La sélection d'une région d'intérêt à l'intérieur de la tumeur fournit une courbe temps/intensité qui peut être utilisée pour obtenir des estimations quantitatives de certains paramètres hémodynamiques dans la tumeur. La segmentation du volume tumoral en plusieurs régions d'intérêt de taille égale permet de quantifier la distribution spatiale de ces paramètres au sein du volume tumoral. La biodistribution des liposomes CT à 48 heures après l'injection peut également être observée.

Comme indiqué, l'agent circule encore dans le système vasculaire, avec une captation importante observée dans la rate et le foie. L'accumulation intratumorale de ces liposomes de CT est hétérogène, avec une accumulation principalement périphérique par rapport au centre du tissu tumoral. L'aiguille peut être clairement identifiée par micro-CT à haute résolution, permettant la localisation spatiale des mesures de la pression interstitielle (IFP) au sein du volume tumoral.

La mesure spatialement co-localisée du débit sanguin et de la fraction de volume plasmatique démontre une corrélation significative avec l'accumulation intratumorale des liposomes CT dans les tumeurs sous-cutanées. De plus, la distribution radiale de la PIF corrèle avec les autres mesures hémodynamiques, suggérant une relation spatiale/temporelle complexe entre la microcirculation tumorale, la PIF et l'accumulation intratumorale des liposomes. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de fixer l'animal sur le plateau du scanner afin d'assurer un mouvement tumoral minimal entre les mesures de PIF.

Les implications de ce travail s'étendent au développement de nouvelles thérapies. Le transport des nanoparticules constitue une étape clé initiale dans la conception de traitements efficaces fondés sur la nanomédecine. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne idée de la manière de cartographier spatialement la pression interstitielle du fluide tumoral, la microcirculation tumorale et la distribution des nanoparticules.