Multimodal bioluminescentes et émission positronique tomographie/Computational imagerie par tomographie des xénogreffes de moelle osseuse de myélome Multiple chez les souris NOG
7 janvier 2019
Ici nous utilisons bioluminescent, radiographie et tomographie par émission de positons/calculé tomographie imaging pour étudier comment inhiber l’activité mTOR impacts tumeurs myélome de la moelle osseuse-implanté dans un modèle de xénogreffe. Cela permet des analyses physiologiquement pertinents, non invasif et multimodales de l’effet anti-myélome de thérapies ciblant myélome de la moelle osseuse-greffée tumeurs in vivo.
Cette méthode peut être utilisée pour répondre à des questions clés sur le rôle du micro-environnement de la moelle osseuse et la survie des tumeurs greffées du myélome. Le principal avantage de cette procédure est qu’elle peut être appliquée à des études antidrogue longitudinales et utilisée pour analyse de multiples voies biochimiques d’une manière non invasive. Le jour de l’expérience, lavez d’abord les 8226 cellules transfactées Luciferase trois fois dans le PBS glacé à 200 RCF pendant cinq minutes pour centrifigation et réutilisez la pastille dans le PBS froid de glace fraîche à cinq fois dix à six cellules pour 200 microlitres de PBS froid par souris.
Ensuite, confirmez un manque de réponse au pincement des pieds chez une souris NOG anesthésiée de quatre à six semaines et appliquez de l’onguent ophtalmique sur les yeux de l’animal. Chargez les cellules dans une seringue à insuline d’un millilitre équipée d’une aiguille de calibre 26. Injecter tout le volume de cellules dans la veine de la queue de l’animal, avant de retourner la souris dans sa cage, en surveillant jusqu’à la récupération complète.
Dix à vingt jours après le défi, injecter chaque animal greffé avec 200 microlitres de substrat in vivo grade D-luciferin dans stérile saline intraperitonealy. Placez les animaux anesthésiés dans la position supine dans un petit système d’imagerie animale dans les 5 à 10 minutes qui ont après l’injection. Mesurer l’éclat moyen dans certaines régions d’intérêt au sein du logiciel d’imagerie correspondant.
Pour la thérapie ciblée des 8226 tumeurs de Luciferase, après avoir mesuré la bioluminescence de base chez chaque animal comme juste démontré, randomiser les animaux en groupes de traitement et traiter chaque souris avec une série de 200 microlitres ip injection de Temsirolimus ou un contrôle salin. Mesurez l’activité de Luciferase deux fois par semaine et tracez les changements de bioluminescence au fil du temps. Pour mesurer les changements dans le métabolisme tumoral, retirez d’abord la nourriture de la cage à la maison des souris pendant 24 heures pour éviter l’absorption non spécifique non spécifique de Fludeoxyglucose.
Le lendemain, diluer 500 à 100 microcuries de 18 sondes fludeoxyglucose radioétiques fluorées dans une solution saline stérile à un volume final de 100 microlitres par souris et enregistrer l’heure et l’activité des sondes avec un calibreur de dose. Lorsque les sondes sont prêtes, placez le premier animal anesthésié sur un coussin chauffant dont la tête est orientée vers l’extérieur et utilisez une seringue à insuline blindée d’un millilitre munie d’une aiguille de calibre 26 pour injecter 100 microlitres de la sonde dans la veine arrière. Mesurez la radioactivité résiduelle dans l’aiguille et la seringue à l’aide du calibreur de dose et notez l’activité et le temps.
Mesurez ensuite l’activité fludeoxyglucose radioétique dans certaines régions d’intérêt qui correspondent aux tumeurs greffées d’un petit système animal d’imagerie TEP. Un engraftment réussi de tumeur de moelle peut être confirmé par la formation image de bioluminescence comme démontré. La formation image périodique de plusieurs animaux peut être employée pour visualiser la distribution des tumeurs multiples greffées de myélome de moelle.
En outre l’analyse optique de rayon X d’imagerie montre une détermination rapide et non invasive de l’emplacement exact et de la distribution des tumeurs multiples de myélome dans le squelette de souris. La bioluminescence produite par ces cellules tumorales greffées peut être mesurée en série et non invasive pour évaluer les changements dans la croissance tumorale. En outre, la survie des souris traitées avec l’inhibiteur de mTOR Temsirolimus peut être surveillée et l’émission de positron et l’analyse calculée de tomographie pour l’absorption radiolabeled de fludeoxyglucose de tumeur peuvent être employées pour démontrer des changements temsirolimus médiatisés dans le métabolisme de glucose.
Lors de l’exécution de cette procédure, il est important d’injecter les cellules IEV. Nous avons constaté que l’incapacité d’injecter les cellules dans la veine entraîne la formation de cellules tumorales greffées non moelleuses près du site d’injection. Après cette procédure, d’autres méthodes comme l’immunohistochimie et le micro-CT peuvent être utilisées pour répondre aux questions sur l’impact des tumeurs sur l’architecture osseuse et les composants cellulaires et moléculaires non tumoraux de l’environnement de la moelle osseuse.
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Aperçu
Cette étude utilise l'imagerie bioluminescente, radiographique et par tomographie par émission de positons/tomodensitométrie afin d'analyser les effets de l'inhibition de mTOR sur des tumeurs de myélome greffées dans la moelle osseuse dans un modèle de xénogreffe. Cette approche permet des analyses non invasives et multimodales des effets thérapeutiques sur les tumeurs de myélome in vivo.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Oncologie
- Immunologie
- Imagerie biomédicale
Contexte
- Le micro-environnement de la moelle osseuse joue un rôle crucial dans la survie des tumeurs.
- Les tumeurs de myélome peuvent être greffées chez des modèles animaux pour être étudiées.
- Les techniques d'imagerie non invasive sont essentielles pour les études longitudinales.
- La compréhension du rôle de mTOR pourrait conduire à de meilleures stratégies thérapeutiques.
Objectif de l'étude
- Évaluer l'impact de l'inhibition de mTOR sur les tumeurs de myélome.
- Explorer l'influence de la moelle osseuse sur le comportement tumoral.
- Développer une méthode pour des études longitudinales sur les anti-médicaments.
Méthodes utilisées
- Imagerie bioluminescente des cellules de myélome greffées.
- Imagerie par rayons X pour la visualisation anatomique.
- Tomographie par émission de positons/tomodensitométrie pour l'évaluation métabolique.
- Injection de cellules transfectées avec la luciférase dans des souris NOG.
Résultats principaux
- L'inhibition de l'activité de la protéine mTOR a montré des effets significatifs sur la croissance tumorale.
- L'imagerie non invasive a permis d'obtenir des informations sur la dynamique tumorale.
- Des études longitudinales ont révélé le rôle du microenvironnement de la moelle osseuse.
- La méthodologie permet l'évaluation de plusieurs voies biochimiques.
Conclusions
- L'inhibition de mTOR peut modifier efficacement le comportement tumoral du myélome.
- L'imagerie non invasive est un outil puissant pour la recherche sur le cancer.
- Des études supplémentaires sont nécessaires pour explorer les implications thérapeutiques.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
Cette approche d'imagerie multimodale permet une évaluation longitudinale et non invasive de la croissance tumorale et du métabolisme dans un microenvironnement médullaire physiologiquement pertinent, comblant ainsi une lacune critique dans les modèles précliniques de myélome. En combinant des signaux bioluminescents et des acquisitions TEP/TDM, cette méthode soutient l'analyse mécanistique et la réduction des risques associés à des candidats thérapeutiques ciblant les interactions tumeur-stroma. Elle offre une confiance prédictive dans la validation de cibles en reliant l'inhibition de mTOR à des modifications mesurables de la bioluminescence tumorale et du métabolisme glucidique au fil du temps.
Applications stratégiques en R&D biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Valeur scientifique : Interroge des hypothèses thérapeutiques en mesurant les variations de la bioluminescence tumorale comme indicateur direct de la viabilité in vivo des cellules de myélome exprimant la luciférase.
- Valeur opérationnelle : Permet une validation fonctionnelle de cibles grâce à un imagerie sérielle et non invasive, réduisant ainsi la dépendance à l'histologie de point final.
- Valeur prédictive : Facilite le tri du portefeuille de projets en corrélant l'inhibition de mTOR à des réductions durables du signal tumoral, indiquant un engagement de la cible et une modulation de la voie.
Tests et développement de dosages
- Prêt de l'essai : Prépare des modèles xénogreffés validés pour le criblage de composés en établissant une référence de bioluminescence et de flux métabolique dans les tumeurs greffées.
- Résultats quantitatifs : Génère des mesures longitudinales de bioluminescence et de valeur standardisée d'absorption (SUV) à partir de la TEP/TDM, permettant des analyses de réponse à la dose et en fonction du temps.
- Réutilisation de la plateforme : Permet une évaluation évolutive de plusieurs voies biochimiques au cours des cycles thérapeutiques sans sacrifice répété d'animaux.
Recherche translationnelle et préclinique
- Pertinence pour la maladie : Modélise le compartiment médullaire du myélome multiple humain, où la survie tumorale dépend d'interactions stromales qui ne sont pas reproduites in vitro.
- Continuité translationnelle : Établit un lien entre la modulation précoce de la cible (par imagerie bioluminescente) et les effets métaboliques ultérieurs (par TEP au FDG), soutenant ainsi des décisions d'orientation thérapeutique alignées sur des biomarqueurs.
- Progression adaptée au risque : Permet une surveillance longitudinale de l'impact thérapeutique, réduisant les échecs en phase avancée en confirmant le mécanisme d'action dans un microenvironnement cliniquement pertinent.
Intégration des pipelines et des flux de travail
La méthode s'intègre dans le continuum de découverte, de la validation de la cible jusqu'à l'optimisation du composé précurseur, en fournissant une validation orthogonale de l'activité pharmacologique dans un système pertinent pour la maladie.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses en quantifiant la charge tumorale et l'activité métabolique en réponse à des inhibiteurs de voies, précisant la dépendance à la cible dans le compartiment médullaire.
- Criblage : Fournit des modèles prêts à l'essai, avec un engraftement reproductible et un signal détectable, permettant une évaluation fiable des composés à plusieurs points temporels.
- Analytique : Offre des lectures en double modalité — bioluminescence pour le volume tumoral et TEP-FDG pour le flux métabolique — permettant aux équipes de distinguer les effets cytostatiques des effets cytotoxiques.
- Recherche translationnelle : Relie les modifications pharmacodynamiques précoces à des critères d'efficacité précliniques, assurant une continuité entre mécanisme et résultat.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place une plateforme d'imagerie réutilisable pour évaluer des cibles dépendantes du stroma dans divers portefeuilles en oncologie, maximisant ainsi le retour sur investissement lié au développement de modèles.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Réduit l'ambiguïté mécanistique en corrélant l'inhibition de la cible à des modifications concomitantes de la croissance tumorale et du métabolisme du glucose.
- Valeur opérationnelle : Standardise la collecte de données longitudinales grâce à des protocoles d'imagerie reproductibles, minimisant ainsi la variabilité inter-individuelle.
- Valeur stratégique : Améliore les décisions d'orientation (go/no-go) en fournissant dès les premiers stades des preuves quantitatives de la modulation tumorale médiée par la cible, réduisant ainsi les investissements dans des candidats inefficaces.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation ajustée au risque des composés qui démontrent un engagement durable de la cible dans un modèle présentant une microenvironnement fidèle.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en modélisation par xénogreffe, en imagerie bioluminescente et en utilisation et analyse d'images PET/CT chez les petits animaux.
- Dépend de l'accès à des systèmes d'imagerie capables de réaliser de la bioluminescence et du PET/CT, ainsi qu'à une infrastructure permettant la manipulation de FDG marqué au radionucléide et de D-luciférine.
- Implique une standardisation croisée entre les équipes de pharmacologie in vivo, d'imagerie et d'analyse de données afin d'assurer une sélection et une quantification cohérentes des régions d'intérêt.
- Comporte des considérations d'adaptation lors de l'extension à d'autres modèles de tumeurs, car l'efficacité de l'engraftement et la stabilité du signal peuvent varier selon la lignée cellulaire et le microenvironnement.
- Les limitations pratiques incluent l'atténuation du signal par les tissus superficiels et la nécessité d'un jeûne avant l'injection de FDG afin de minimiser l'absorption non spécifique, comme indiqué dans le protocole.
