מוצג כאן פרוטוקול לשימוש בהיפרתרמיה מבוקרת, הנוצרת על ידי אולטרסאונד ממוקד מונחה תהודה מגנטית בעוצמה גבוהה, כדי להפעיל שחרור תרופות מליפוזומים רגישים לטמפרטורה במודל עכבר rhabdomyoscoma.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מוצג כאן פרוטוקול לשימוש בהיפרתרמיה מבוקרת, הנוצרת על ידי אולטרסאונד ממוקד מונחה תהודה מגנטית בעוצמה גבוהה, כדי להפעיל שחרור תרופות מליפוזומים רגישים לטמפרטורה במודל עכבר rhabdomyoscoma.
אולטרסאונד ממוקד מונחה תהודה מגנטית בעוצמה גבוהה (MRgHIFU) הוא שיטה מבוססת לייצור היפרתרמיה מקומית. בהינתן הדמיה בזמן אמת ואפנון אנרגיה אקוסטית, מודל זה מאפשר בקרת טמפרטורה מדויקת בתוך אזור מוגדר. יישומים תרמיים רבים נחקרים באמצעות טכנולוגיה לא פולשנית ובלתי מייננת זו, כגון יצירת היפרתרמיה, לשחרור תרופות מנשאים ליפוזומליים רגישים לחום. תרופות אלה יכולות לכלול כימותרפיות כגון דוקסורוביצין, שעבורן רצוי שחרור ממוקד בשל תופעות הלוואי המערכתיות המגבילות את המינון, כלומר רעילות לב. דוקסורוביצין הוא עמוד התווך לטיפול במגוון גידולים ממאירים והוא נפוץ ברבדומיוסרקומה חוזרת או חוזרת (RMS). RMS הוא הגידול החוץ-גולגולתי הנפוץ ביותר ברקמות רכות מוצקות בקרב ילדים ומבוגרים צעירים. למרות טיפול אגרסיבי ורב-מודאלי, שיעורי ההישרדות של RMS נותרו זהים במשך 30 השנים האחרונות. כדי לחקור פתרון לטיפול בצורך בלתי מסופק זה, פותח פרוטוקול ניסיוני להערכת שחרור דוקסורוביצין ליפוזומלי רגיש לחום (TLD) במודל עכבר RMS סינגני וחיסוני המשתמש ב- MRgHIFU כמקור להיפרתרמיה לשחרור תרופות.
Rhabdomyosarcoma (RMS) הוא גידול שריר השלד הנפוץ ביותר אצל ילדים ומבוגרים צעירים1. מחלה מקומית מטופלת לעתים קרובות באמצעות טיפול רב-מודאלי, כולל כימותרפיה, קרינה מייננת וניתוח. השימוש במשטרי כימותרפיה רב-תרופתיים שכיח יותר בחולים ילדים, עם תוצאות משופרות בהשוואה לעמיתיהם הבוגרים2; עם זאת, למרות מאמצי מחקר מתמשכים, שיעור ההישרדות של 5 שנים נשאר סביב 30% בצורה האגרסיבית ביותר של המחלה 3,4. סטנדרט הטיפול הכימותרפי הוא משטר תרופות רב הכולל וינקריסטין, ציקלופוספמיד ואקטינומיצין D. במקרים של מחלה חוזרת או חוזרת, כימותרפיה חלופית משמשים, כולל סטנדרטי (חינם) doxorubicin (FD) ו ifosfamide1. בעוד שלכל הכימותרפיות הללו יש רעילות מערכתית, רעילות הלב של דוקסורוביצין מטילה מגבלת מינוןלכל החיים 5-7. כדי להגדיל את כמות התרופה המועברת לגידול ולמזער רעילות מערכתית, פותחו פורמולציות חלופיות, כולל אנקפסולציה ליפוזומלית. אלה יכולים להיות דוקסורוביצין שאינו רגיש לחום, שאושר לטיפול בסרטן השד וקרצינומה הפטוצלולרית, או דוקסורוביצין רגיש לחום, שעבורו נמשכיםניסויים קליניים 8,9,10,11,12,13. שיטות חלופיות למתן תרופות ליפוזומליות מוקפות כגון ליפוזומים רב-שלפוחיתיים וליפוזומים ממוקדי-ליגנד הוערכו ומראות הבטחה לטיפול בגידולים9. במחקר זה, לתוספת של חום יש השפעות רב-גורמיות, כולל שחרור תרופות14. השילוב של היפרתרמיה (HT) שנוצר עם אולטרסאונד ממוקד מונחה תהודה מגנטית בעוצמה גבוהה (MRgHIFU) ודוקסורוביצין ליפוזומלי רגיש לחום (TLD) הוא גישה טיפולית רב-מודאלית חדשנית לשימוש בתרופה רעילה אך יעילה זו לטיפול ב- RMS, תוך מזעור רעילות מגבילה מינון ופוטנציאל להגביר את התגובה החיסונית לגידול.
דוקסורוביצין משתחרר במהירות מ-TLD בטמפרטורות >39 מעלות צלזיוס, הרבה מעל טמפרטורת גוף האדם הממוצעת של 37 מעלות צלזיוס אך לא גבוהה מספיק כדי לגרום נזק לרקמות או אבלציה; זה מתחיל להתרחש ב 43 °C (75 °F), אבל מתרחשת מהר יותר כמו הטמפרטורות מתקרב 60 °C (60 °F)15. שיטות שונות שימשו ליצירת HT in vivo, כולל לייזרים, מיקרוגל, אבלציה בתדרי רדיו ואולטרסאונד ממוקד, שרבים מהם הם שיטות חימום פולשניות16. MRgHIFU היא שיטת חימום לא פולשנית ולא מייננת המאפשרת הגדרות טמפרטורה מדויקות ברקמת המטרה באתרה. דימות תהודה מגנטית (MR) מספק הדמיה בזמן אמת, שבה ניתן להשתמש בתוכנת מחשב, כדי לחשב מדידת תרמומטריה של הרקמה לאורך הטיפול; לאחר מכן, ניתן להשתמש בנתונים אלה כדי לשלוט בטיפול האולטרסאונד בזמן אמת כדי להגיע ולשמור על נקודת טמפרטורה רצויה17. MRgHIFU נבדק בסוגי רקמות שונים וניתן להשתמש בו למגוון רחב של טיפולי טמפרטורה, החל מ- HT קל ועד אבלציה, כמו גם קלינית לטיפול מוצלח בגרורות כואבותבעצמות 18. בנוסף, הוכח כי HT גורם לציטוטוקסיות של הגידול, מווסת את ביטוי החלבונים ומשנה את התגובה החיסונית במיקרו-סביבה של הגידול 19,20,21,22. מחקר אחד שילב HT קל עם TLD, ואחריו אבלציה עם MRgHIFU, בחולדה סינרגטית R1 מודל23, וכתוצאה מכך נמק בליבת הגידול והעברת תרופות לפריפריה. באופן מסורתי, הקרנות שימשו כטיפול משלים כדי לפגוע בתאי הגידול ולהפחית את הישנות המחלה המקומית. עם זאת, השימוש בו מוגבל על ידי מינון לכל החיים ונזק מחוץ למטרה1. לכן, HT הוא ייחודי בכך שהוא יכול לגרום לחלק מאותן השפעות ללא אותן רעילות או מגבלות.
מודלים פרה-קליניים של בעלי חיים עבור RMS כוללים מודלים סינגניים של יכולת חיסונית וקסנוגרפטים שמקורם במטופלים (PDX) בפונדקאים מדוכאי חיסון. בעוד שהמודלים מדוכאי החיסון מאפשרים צמיחה של גידולים אנושיים, הם חסרים את המיקרו-סביבה המתאימה לגידול והם מוגבלים ביכולתם לחקור תגובה חיסונית24. מוטציה מפעילת FGFR4 היא סמן מבטיח לפרוגנוזה גרועה ויעד טיפולי פוטנציאלי במבוגרים ובילדים RMS 1,25. במודלים הסינגניים של RMS שפותחו במעבדת גלאדי, הגידולים מסוגלים לגדול בפונדקאי חיסוני, המפתח תגובות חיסוניות מולדות ונרכשות לגידול26. מכיוון ש-HT משפיע על התגובה החיסונית, התבוננות בשינוי בתגובה החיסונית של מורין היא יתרון חשוב של מודל הגידול הזה. כדי לבחון הן את תגובת הגידול ל-TLD בהשוואה ל-FD, והן את השינוי בתגובה החיסונית של הגידול הן לכימותרפיה והן ל-HT, פותח פרוטוקול לטיפול בגידולי RMS סינגניים של מורין in vivo באמצעות MRgHIFU ו-TLD, שהוא מוקד מחקר זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחקר בוצע בהתאם לוועדות הטיפול בבעלי חיים עם פרוטוקולים מאושרים לשימוש בבעלי חיים תחת וטרינר מפקח במרכז לפנוגנומיקה (TCP) ורשת הבריאות האוניברסיטאית (UHN) מרכז משאבי בעלי חיים (ARC) מתקני מחקר בבעלי חיים. כל הנהלים, למעט MRgHIFU, המערבים את בעלי החיים נעשו בארון בטיחות ביולוגי (BSC) כדי למזער את חשיפת בעלי החיים לאוויר חיצוני או לזיהום רגיש.
1. גידול עכברים
הערה: בסך הכל 65 עכברים (זן B6.129S2-Trp53tm1Tyj/J) נכללו במחקר הפיילוט (זכר: n = 23; נקבה: n = 42). עכברים זכרים ונקבות כאחד שימשו בגיל 7-9 שבועות. הגורים שלהם נגמלו ועברו גנוטיפ, והעכברים ההטרוזיגוטיים p53 שימשו לניסויים.
2. גנוטיפ עכבר
3. הכנת מודל הגידול (איור 1)
4. הזרקת תאים תוך שריריים
הערה: תאי M25FV24C מוזרקים לגפה האחורית הימנית של עכברים בגילאי 4 עד 6 שבועות. הזרקה בגיל 4 שבועות מייצרת עכבר קטן עם גידול שיכול להיות קשה יותר לטיפול מכיוון שיש פחות רקמה מסביב לפיזור HT; המתנה עד 6 שבועות מניבה עכבר גדול יותר, מה שמקל על הטיפול בגידול.
5. בדיקת MRI
6. ניסוי: טיפול HIFU יום הכנת בעלי חיים
7. ניסוי: הדמיית מודל עכבר והליך סוניקציה למחקרים אקוטיים
8. ניסוי: הדמיית מודל עכבר והליך סוניקציה למחקרי הישרדות
הערה: למחקרי הישרדות, בצע את הליך הכנת בעלי החיים ביום לטיפול HIFU (שלב 6.1 עד 6.25).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
באמצעות פרוטוקול היפרתרמיה שנוצר על ידי MRgHIFU, הגידולים בגפה האחורית היו מסוגלים להיות מחוממים באופן עקבי לטמפרטורה הרצויה שנקבעה למשך הטיפול (איור 4 מראה טיפול מייצג, 10 או 20 דקות, n = 65). כדי להחשיב טיפול כמוצלח, החזר ההשקעה היה צריך להישמר מעל 39 מעלות צלזיוס במשך כל הטיפול, עם שונות של <6 מעלות צלזיוס לאורך הטיפול וללא חימום של רקמה מחוץ למטרה. בנוסף, טמפרטורת הליבה הייתה צריכה להישאר מתחת ל-39°C, בהתבסס על החלחולת או טמפרטורת פי הטבעת ההתחלתית בתוספת השינוי בטמפרטורת הבדיקה של הו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול שפותח כאן שימש לטיפול בגידולי גפיים אחוריות באמצעות MRgHIFU לטיפול קל ב-HT ולשחרור תרופות עטופות מליפוזומים in vivo. פרוטוקול זה נתקל במספר שלבים קריטיים במהלך מחקר הפיילוט, ואופטימיזציה של צעדים קריטיים אלה הסבירה את הצלחת הטיפול המשופרת בהשוואה למחקר הפיילוט. הראשון הוא הסרה מלאה של השיער על האזור להיות sonicated. כל לכידת גז בתוך הפרווה מונעת מקרן האולטרסאונד לעבור וחוסמת את מעבר האולטרסאונד לרקמת המטרה1. שנית, מיקום העכבר חיוני לטיפול מוצלח; הגידול צריך להיות ממוקם מעולה מחז...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין אינטרסים כספיים או ניגודי עניינים לחשוף.
ברצוננו להכיר במקורות המימון שלנו לפרויקט זה ובכוח האדם המעורב, כולל: מענק מחקר C17, מלגת בוגר קנדה, קרן הנאמנות להזדמנויות סטודנטים באונטריו וקרן ג'יימס ג'יי האמונד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צינורות אפנדורף 1.5 מ"ל | Eppendorf | 22363204 | |
| 1kb פלוס DNA סולם | Froggabio | DM015-R500 | |
| 2x HS-Red Taq (תערובת PCR) | Wisent | 801-200-MM | |
| 7 טסלה MRI BioSpec | Bruker | T184931 70/30 BioSpec, Bruker, Ettlingen, גרמניה | |
| C1000 Thermal cycler | Biorad | 1851148 | |
| קוצץ | Whal בוטנים | 8655 | |
| ג'ל אולטרסאונד דחוס | Aquaflex | HF54-004 | |
| מכשיר חימום הסעה | 3M Bair Hugger | 70200791401 | |
| קרם הפחתת | Nair | 61700222611 | Shopper's Drug Mart |
| DMEM | Wisent | 219-065-LK | |
| ערכת מיצוי DNeasy | Qiagen | 69504 | |
| DPBS | Wisent | 311-420-CL | |
| מערכת הזרקת סמים | הרווארד מכשיר | PY2 70-2131 | PHD 22/2200 MRI תואם מזרק משאבת |
| סיכה לעיניים | Optixcare | 50-218-8442 | |
| F10 מדיה | Wisent | 318-050-CL | |
| FBS | Wisent | 081-105 | |
| Froggarose | FroggaBio | A87 | |
| ג'ל הדמיה מולקולרית | BioRad | GelDocXR | |
| Glutamax | Wisent | 609-065-EL | |
| מנורת חום | מורגנוויל סיינטיפיק | HL0100 | דומה למוצר זה |
| צינורות פוליאתילן תוך-וסקולריים (0.015 אינץ' ID x 0.043 אינץ' OD, 20G) | עירוי SAI | PE-20-100 | |
| Isoflurane | Sigma | 792632 | |
| קו תאים M25FV24C | Gladdy Lab | N/A | |
| מזרק מיקרוליטר | המילטון | 01-01-7648 | |
| הדמיה מולקולרית ג'ל Doc XR | Biorad | 170-8170 | |
| מחזיק עכבר | חומר הדפסת התלת מימד בו נעשה שימוש היה ABS-M30i, והוא הודפס על מכונת FDM Fortus 380mc | N/A | : אורך = 43 מ"מ, רדיוס חיצוני = 15 מ"מ, רוחב פנימי (היכן שהעכבר ישב) = 20.7 מ"מ. |
| MyRun Machine | Cosmo Bio Co Ltd | CBJ-IMR-001-EX | |
| Nanodrop 8000 ספקטרופוטומטר | תרמו מדעי | ND-8000-GL | |
| p53 פריימרים | Eurofins | N/A | פריימרים מותאמים אישית |
| צינורות PCR | Diamed | SSI3131-06 | |
| פניצילין/סטרפטומיצין | Wisent | 450-200-EL | |
| תוכנת Proteus | מעבדת פיצ'ארדו | N/A | |
| מערכת ניטור נשימה | SAII | דגם 1030 | מערכת ניטור ושער תואמת MR לבעלי חיים |
| קטנים מכשיר HIFU עם קדח קטן, LabFUS | טיפול מונחה תמונה | N/A | LabFUS, טיפול מונחה תמונה, פסאק, צרפת מספר אלמנטים 8 תדר 2.5 מגה-הרץ קוטר 25 מ"מ רדיוס עקמומיות 20 מ"מ גודל נקודת מוקד 0.6 מ"מ x 0.6 מ"מ x 2.0 מ"מ מנוע: צירים 2 גנרטור: מספר ערוצים 8 הספק חשמלי/ערוץ מקסימלי Wel 4 הספק חשמלי מרבי Wel 32 רוחב פס 0.5 - 5 MHz שליטה לערוץ: תדר, שלב ו. משרעת מדידות לערוץ: Vrms, Irms, cos(theta) מחזור עבודה ב-100% הספק % 100% למשך דקה אחת מתמר : מספר אלמנטים תדר 8 קוטר 2.5 מגה-הרץ 25 מ"מ רדיוס עקמומיות 20 מ"מ גודל נקודת מוקד 0.6 מ"מ x 0.6 מ"מ x 2.0 מ"מ |
| SYBR בטוח | ThermoFisher Scientific | S33102 | |
| TAE | Wisent | 811-540-FL | |
| קטטר וריד זנב (27G 0.5 אינץ') | Terumo Medical Corp | 15253 | |
| בדיקות תרמיות | ניטור קשיח | L201-08 | |
| טריפן כחול | ThermoFisher Scientific | 15250061 | |
| טריפסין | Wisent | 325-052-EL | |
| ג'ל אולטרסאונד | Aquasonic | PLI 01-08 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
An erratum was issued for: Magnetic Resonance-Guided High Intensity Focused Ultrasound Generated Hyperthermia: A Feasible Treatment Method in a Murine Rhabdomyosarcoma Model . The Authors section was updated from:
Claire Wunker1,2
Karolina Piorkowska3
Ben Keunen3
Yael Babichev2
Suzanne M. Wong3,4
Maximilian Regenold5
Michael Dunne5
Julia Nomikos1,2
Maryam Siddiqui6
Samuel Pichardo6
Warren Foltz7
Adam C. Waspe3,8
Justin T. Gerstle3,9
Rebecca A. Gladdy1,2,10
1 Institute of Medical Science, University of Toronto
2 2Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, Mount Sinai Hospital
3 The Wilfred and Joyce Posluns Centre for Image-Guided Innovation and Therapeutic Intervention, The Hospital for Sick Children
4 Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto
5 Leslie Dan Faculty of Pharmacy, University of Toronto
6 Departments of Radiology and Clinical Neurosciences, University of Calgary
7 Department of Radiation Oncology, University of Toronto
8 Department of Medical Imaging, University of Toronto
9 Department of Pediatric Surgery, University of Toronto
10 Department of Surgery, University of Toronto
to:
Claire Wunker1,2
Karolina Piorkowska3
Ben Keunen3
Yael Babichev2
Suzanne M. Wong3,4
Maximilian Regenold5
Michael Dunne5
Julia Nomikos1,2
Maryam Siddiqui6
Samuel Pichardo6
Warren Foltz7
Adam C. Waspe3,8
Justin T. Gerstle3,9
James M. Drake1,3,4,10
Rebecca A. Gladdy1,2,10
1 Institute of Medical Science, University of Toronto
2 Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, Mount Sinai Hospital
3 The Wilfred and Joyce Posluns Centre for Image-Guided Innovation and Therapeutic Intervention, The Hospital for Sick Children
4 Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto
5 Leslie Dan Faculty of Pharmacy, University of Toronto
6 Departments of Radiology and Clinical Neurosciences, University of Calgary
7 Department of Radiation Oncology, University of Toronto
8 Department of Medical Imaging, University of Toronto
9 Department of Pediatric Surgery, University of Toronto
10 Department of Surgery, University of Toronto