Modèle murin de tumeur à chambre fenêtre de pli cutané dorsal pour la microscopie intravitale combinée et l’imagerie par résonance magnétique dans la recherche translationnelle sur le cancer
April 12th, 2024
L’application des résultats de la microscopie intravitale est mise à l’épreuve par sa faible profondeur de pénétration dans les tissus. Nous décrivons ici un modèle de souris à chambre de fenêtre dorsale qui permet le co-enregistrement de la microscopie intravitale et des modalités d’imagerie cliniquement applicables (par exemple, CT, IRM) pour une corrélation spatiale directe, rationalisant potentiellement la traduction clinique des résultats de la microscopie intravitale.
L’imagerie intravitale préclinique a une résolution très élevée, mais une pénétration en profondeur limitée dans les tissus, ce qui la rend très bonne pour les études d’imagerie préclinique. D’autre part, l’IRM est beaucoup plus applicable cliniquement et a une pénétration en profondeur plus élevée, mais une résolution spatiale très faible. L’objectif de cette étude est de corréler ces deux modalités l’une avec l’autre afin de mieux traduire nos résultats de la microscopie intravitale préclinique à la clinique via l’imagerie par résonance magnétique.
Les méthodes d’imagerie sensibles à la perfusion en IRM et en biophotonique, y compris notre tomographie par cohérence optique et notre système géographique, révèlent comment la microvascularisation affecte la réponse tumorale à la radiothérapie hypofractionnée. L’impression 3D est également utile grâce à la fabrication d’outils personnalisés rentables, facilitant ainsi les études longitudinales. Enfin, l’analyse d’images par l’IA facilite l’identification de nouveaux biomarqueurs prédictifs de la radiothérapie.
Nous avons fait plusieurs découvertes concernant la réponse tumorale à la radiothérapie hypofractionnée, y compris, plus récemment, la cinétique temporelle des mesures de réponse tissulaire dérivées de l’IA radiobiologiquement significatives et abstraites. De plus, nous avons démontré la promesse d’une imagerie multimodale réalisée avec plus de précision, en corrélant à la fois l’IRM, la tomographie macroscopique et par cohérence optique, la microscopie et les mesures dérivées de l’angiographie. En prolongeant la durée effective des études longitudinales, nous pourrions mieux identifier les biomarqueurs prédictifs de la réponse au traitement des tumeurs à long terme.
De plus, en améliorant la robustesse du co-enregistrement entre les modalités d’imagerie macroscopique cliniquement disponibles et les modalités d’imagerie préclinique microscopique, nous pouvons améliorer la traduisibilité de nos résultats de la paillasse au chevet du patient. Au cours d’une radiothérapie stéréotaxique corporelle, de fortes doses de rayonnement libèrent un nombre réduit de fractions. Une cible radiobiologique potentielle associée à une augmentation de la mort cellulaire dans la SVRT est la microvascularisation tumorale.
En combinant l’angiographie optique à haute résolution et l’IRM, nous voulons permettre l’imagerie microvasculaire IRM fonctionnelle pour la planification du traitement de la SVRT spécifique au patient et l’amélioration des résultats.
Aperçu
Cette étude présente un modèle de souris à chambre à fenêtre dorsale qui intègre la microscopie intravitale avec l'IRM pour des capacités d'imagerie améliorées. L'approche vise à améliorer la traduction clinique des résultats des études précliniques en corrélant l'imagerie haute résolution avec des modalités cliniquement pertinentes.
Composants clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neuroscience
- Techniques d'imagerie
- Oncologie
Contexte
- La microscopie intravitale fournit des images haute résolution mais a une pénétration tissulaire limitée.
- L'IRM offre une plus grande pénétration en profondeur mais manque de résolution spatiale.
- La combinaison de ces modalités peut améliorer la compréhension des microenvironnements tumoraux.
- Les méthodes d'imagerie sensibles à la perfusion révèlent le rôle de la microvasculature dans la réponse tumorale.
Objectif de l'étude
- Corréler la microscopie intravitale avec l'IRM pour une meilleure traduction clinique.
- Explorer comment la microvasculature impacte la réponse tumorale aux thérapies.
- Utiliser des techniques d'imagerie avancées pour des études longitudinales.
Méthodes utilisées
- Modèle de souris à chambre à fenêtre dorsale pour l'imagerie intravitale.
- Imagerie par résonance magnétique pour la pénétration en profondeur.
- Tomographie de cohérence optique pour l'imagerie biophotonique.
- Analyse d'images par IA pour identifier des biomarqueurs prédictifs.
Principaux résultats
- Intégration réussie de la microscopie intravitale avec l'IRM.
- Révélation d'informations sur la microvasculature tumorale et la réponse au traitement.
- Démonstration de l'utilité de l'impression 3D dans la fabrication d'outils personnalisés.
- L'analyse par IA a facilité l'identification de nouveaux biomarqueurs.
Conclusions
- L'approche d'imagerie combinée améliore la compréhension de la biologie tumorale.
- Elle peut rationaliser la traduction des résultats précliniques vers les applications cliniques.
- Les études futures peuvent s'appuyer sur ce modèle pour explorer d'autres stratégies thérapeutiques.
Questions fréquemment posées
Executive Industry Relevance
Bridging the micro-to-macro imaging gap is critical for translating preclinical tumor biology insights into clinically actionable biomarkers and therapeutic strategies. The dorsal skinfold window chamber model enables direct spatial correlation between high-resolution intravital microscopy and clinically relevant MRI, supporting predictive confidence in translational oncology. This integrated imaging approach enhances portfolio decision-making by validating preclinical findings against modalities used in patient care.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables mechanistic de-risking by visualizing tumor microvasculature response to therapy at cellular and tissue scales.
- Supports functional target validation through longitudinal monitoring of microenvironmental changes post-treatment.
- Facilitates predictive biomarker identification by correlating microscopic and macroscopic imaging outputs.
Screening & Assay Development
- Prepares validated in vivo models for quantitative imaging-based screening of therapeutic interventions.
- Standardizes imaging outputs across modalities, improving reproducibility and assay comparability.
- Enables scalable, multimodal imaging workflows for robust compound evaluation in oncology pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical imaging findings with clinical MRI, enhancing disease relevance and translational continuity.
- Supports risk-adjusted advancement by providing direct evidence of treatment response in a disease-relevant system.
- Improves predictive confidence for biomarker-driven patient stratification strategies.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates seamlessly from early discovery through preclinical validation, enabling direct comparison of imaging biomarkers across the translational continuum.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on tumor microenvironment dynamics and therapy response.
- Screening: Provides reproducible, quantitative imaging endpoints for compound and modality evaluation.
- Analytics: Delivers co-registered, multi-scale imaging data for robust statistical analysis and biomarker discovery.
- Translational Research: Bridges preclinical and clinical imaging, supporting biomarker alignment and validation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for multimodal imaging studies across oncology programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in tumor response studies.
- Operational Value: Standardizes imaging protocols and enables scalable, longitudinal studies.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and reduces late-stage biological risk through translational imaging validation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of oncology assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in both preclinical imaging and clinical MRI modalities.
- Demands access to advanced imaging instrumentation and 3D printing for custom tool fabrication.
- Necessitates cross-team standardization of imaging protocols and data analysis workflows.
- Adaptation may be needed for different tumor models or therapeutic modalities.
- Co-registration accuracy and longitudinal study design are critical for robust translational outputs.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
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Introduction
2:50
Tumor Cells Inoculation in Mice Through Precise Landmarking and Injection Techniques
4:57
Window Chamber Surgery in Tumor Cell Injected Mice for Tumor Growth Visualization and Imaging
6:59
Integrative Imaging Techniques for Tumor Analysis in Mice
