מדידות מרחבים של זלוף, לחצו נוזלי ביניים ו ליפוזומים צבירה בגידולים מוצקים

המטרה הכוללת של ניסוי זה היא לקשר את ההצטברות התוך-גידולית של ננו-תרפיות לתכונות המיקרו-סביבה של הגידול, כולל מיקרו-סירקולציה של הגידול ולחץ הנוזל הבין-רקמתי המוגבר, או IFP. השיטה הזו מאפשרת לנו לענות על שאלות חשובות על ננו-תרופות. שאלות כמו מה מניע קליטה הטרוגנית של ננו-חלקיקים בתוך גידול?

היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא המאפשר מיפוי מרחבי משותף של תכונות המיקרו-סביבה של הגידול וההתפלגות התוך-גידולית של ננו-חלקיקים. לאחר אישור רמת ההרדמה המתאימה על ידי טופנג', יש למרוח משחה על עיני העכבר ולהדביק את איברי החיה במצב שכיבה על לוח פלסטיק דק. לאחר מכן, הכנס קטטר מותאם אישית בגודל 27 המחובר לחתיכה של 20 סנטימטר של צינור PE10 לווריד הזנב הצדדי ואבטח את הצינור בכמה חתיכות סרט.

כעת, מלאו מזרק אחד של מיליליטר אחד לפחות ב-200 מיקרוליטר של טומוגרפיה ממוחשבת, או ליפוזומי CT ומזרק אחד של מיליליטר אחד עם לפחות 150 מיקרוליטר ביחס של 9-1 בנפח של יוהקסול חופשי מעורבב עם מי מלח. הנח את מזרק הליפוזום CT במשאבת מזרק והצמד את הקטטר למזרק, תוך קביעת קצב שאיבה של 600 מיקרוליטר לדקה, שווה ערך ל-10 מיקרוליטר לשנייה. לאחר מכן הנח את העכבר על מיטת סורק המיקרו CT והשתמש במערכת מיקום הלייזר כדי להתאים את הגידול כך שיהיה בערך אותו כיוון עבור כל סריקה.

באמצעות תוכנת מסוף סורק ה-CT עבור כל פרוטוקול הדמיה מעניין, בחר כהה בהיר מהתפריט הנפתח ולחץ על כפתור הסריקה כדי להתחיל את הכיול ולאתחל את המערכת. כדי לקבל מיקרו CT אנטומי נפחי של הגידול לפני הזרקת חומר ניגוד כלשהו, בדוק תחילה את מחוון התוכנה של קונסולת סורק ה-CT כדי לוודא שמנעולי הבטיחות של סורק ה-CT נוקו. לאחר מכן בחר את הסריקה המשתמשת באנרגיית רנטגן של 80 קילו-וולט, זרם צינור של 70 מיליאמפר ולוכדת 1,000 הקרנות תמונה.

לאחר מכן, התחל את הסריקה. בסיום הסריקה, הגדר את המשאבה להזריק כ-150 מיקרוליטר מתמיסת הליפוזום ולחץ על כפתור ההתחלה כדי להזריק את הבולוס של ליפוזומי CT בריכוז של 55 מיליגרם יוד למיליליטר של תמיסה. יש לשטוף ידנית את הקטטר ב-50 מיקרוליטר מי מלח כדי לוודא שכל כמות חומר הליפוזום הוזרקה ושהצנתר נוקה.

לאחר 10 דקות, בצע סריקה אנטומית שנייה של הגידול, כפי שהודגם זה עתה. כדי לבצע DCE-CT, הכנס מזרק של תמיסת יוהקסול חופשית לתוך משאבת המזרק והגדר את המשאבה להזריק 100 מיקרוליטר של היוהקסול באותו קצב הזרקה. נפחי הזרקה אלה גבוהים מהתקן של 200 מיקרוליטר, אך בעלי החיים מנוטרים במהלך ההתאוששות ולא נצפו תופעות לוואי.

לאחר מכן, בקונסולת סורק ה-CT, בחר סריקה דינמית של חמש דקות באמצעות אנרגיית רנטגן של 80 קילו-וולט וזרם צינור של 90 מיליאמפר כפי שהודגם זה עתה, הלוכדת 416 הקרנות תמונה בכל שנייה במשך 30 השניות הראשונות ואחריה 416 הקרנות תמונה כל 10 שניות. לכוד חמש שניות של נתוני DCE-CT ולאחר מכן הפעל את משאבת ההזרקה. בסיום הסריקה יש לבצע סריקת מיקרו CT אנטומית נפחית שלישית.

48-70 שעות לאחר מכן, צלם תמונות CT אנטומיות של הליפוזומים תוך שימוש באותן הגדרות נפח כפי שהודגמו זה עתה. כדי למדוד את ה-IFP, הדביקו את החיה על פלטפורמת הרובוט CT IFP כך שהגידול יהיה משותק ונגיש למערכת הרובוט CT IFP. קבל סריקת מיקרו CT אנטומית כפי שהודגם זה עתה.

לאחר מכן טען את נתוני החדרת המחט מראש לתוכנת יישור הרובוט CT IFP והתאם את החלון והרמה כדי לדמיין את הגידול. לחץ על שפת הגידול בכל תמונה ואחריה בחר מיקום שפה שנייה בצד הסמוך של הגידול. התוכנה תחשב סדרה של מיקומים לאורך קו ליניארי בין שתי הנקודות.

לאחר מכן, בחר את קואורדינטות X, Y ו-Z עבור סדרה של חמישה עד שמונה מיקומים במרווחים שווים מהרשימה. לאחר מכן, שטפו את מחט מערכת ה-IFP בתמיסת הפרין מלוחה והכניסו את מיקומי המחט הראשונים שנקבעו מראש לחלונות הקואורדינטות X, Y, Z של תוכנת בקרת הרובוט CT IFP. לחץ על כפתור ה-go כדי להעביר את הרובוט למיקום הרצוי.

לאחר מכן, עבור כל מיקום מחט בתורו, לחץ על כפתור הכנסת המחט כדי להכניס את המחט לרקמה. צבט ושחרר את צינור ה-PE20 כדי לאשר תקשורת נוזלית טובה בין מחט ה-IFP לרקמה ולראות שמדידת ה-IFP עולה וחוזרת לערך הצביטה מראש בתוכנת רכישת ה-IFP. לבסוף, רכשו סריקת CT אנטומית כשהמחט מוחדרת, ולחצו על כפתור המחט החוזרת בסוף הסריקה כדי להסיר את המחט מהרקמה.

בחירת אזור עניין בתוך הגידול מניבה עקומת זמן/עוצמה שניתן להשתמש בה כדי להניב הערכות כמותיות של פרמטרים המודינמיים נבחרים בגידול. פילוח נפח הגידול לאזורי עניין מרובים בגודל שווה מאפשר לכמת את ההתפלגות המרחבית של פרמטרים אלה בתוך נפח הגידול. ניתן לראות גם את החלוקה הביולוגית של ליפוזומי ה-CT 48 שעות לאחר ההזרקה.

כפי שצוין, החומר עדיין מסתובב במערכת כלי הדם עם ספיגה משמעותית שנצפתה בטחול ובכבד. ההצטברות התוך-גידולית של ליפוזומי CT אלה היא הטרוגנית עם הצטברות היקפית בעיקר בהשוואה למרכז רקמת הגידול. ניתן לזהות את המחט בבירור על ידי מיקרו CT ברזולוציה גבוהה, המאפשרת לוקליזציה מרחבית של מדידות ה-IFP בנפח הגידול.

מדידה מרחבית של השפע ושבר נפח הפלזמה מדגימה מתאם משמעותי עם הצטברות תוך גידולית של ליפוזומי CT בגידולים תת עוריים. יתר על כן, ההתפלגות הרדיאלית של ה-IFP מתואמת עם המדידות ההמודינמיות האחרות, מה שמרמז על קשר מרחבי/זמני מורכב בין המיקרו-סירקולציה של הגידול, ה-IFP והצטברות תוך גידולית של הליפוזומים. בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לאבטח את החיה על מיטת הסורק, ולהבטיח תנועת גידול מינימלית בין מדידות IFP.

ההשלכות של עבודה זו משתרעות על פיתוח טיפולים חדשים. הובלת ננו-חלקיקים היא צעד ראשון מרכזי בבניית טיפולים יעילים המבוססים על ננו-רפואה. לאחר צפייה בסרטון זה, אמור להיות לך מושג טוב כיצד למפות מרחבית את לחץ הנוזל הבין-רקמתי של הגידול, את המיקרו-סירקולציה של הגידול ואת התפלגות הננו-חלקיקים.