18F-FDG PET/CT הדמיה וחומר היסטולוגיה כמותית למדוד שינויים דינמיים במטבוליזם הגלוקוז במודלים של העכבר של סרטן ריאות
21 ביולי 2018
ב פרוטוקול זה, אנו נתאר כיצד לנצל [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה (18F-FDG PET/CT) והדמיה של כדי למדוד את התגובה מטבולית של הגידול לטיפול ממוקד MLN0128 ב קראס/Lkb1 בעכבר מוטנט מודל של סרטן ריאות, בשילוב הדמיה ברזולוציה גבוהה vivo לשעבר autoradiography, היסטולוגיה כמותית.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחומי חילוף החומרים בסרטן וטיפולים בסרטן. כגון זיהוי טיפולים חדשים שיכולים לווסת את צמיחת הגידול, כמו גם את חילוף החומרים של הגידול. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שאנו יכולים לבצע הדמיה לא פולשנית של גידולי ריאה כשהם מתפתחים עם הזמן.
זה חשוב מכיוון שאנו יכולים להבין טוב יותר כיצד חילוף החומרים של הגידול מגיב להתערבויות טיפוליות שונות בזמן אמת. מי שידגים את ההליכים הללו יהיה מדען הדמיה, ממרכז ההדמיה הפרה-קלינית של מכון קראמפ. זהירות: השתמש בציוד מגן ופעל לפי כל ההליכים הרגולטוריים החלים בעת טיפול ברדיואקטיביות.
התחל בחימום כלוב העכברים להדמיה ב-37 מעלות צלזיוס למשך השעה שלפני הזרקת הפלואור 18 המסומנת פלואורו-דאוקסיגלוקוז. זה מפחית את צריכת השומן החום של העוקב. שקלו את העכבר הראשון ורשמו את משקלו.
לאחר הרדמת העכבר בשיטה מאושרת מוסדית, בדוק את עומק ההרדמה על ידי צביטה של הבוהן. אם לא נראית תגובה, המשך בהליך על ידי מריחת משחה עיניים על העיניים כדי למנוע יובש במהלך ההרדמה. יש לדלל בזהירות פלואור 18 המסומן פלואורו-דאוקסיגלוקוז בעל זמן מחצית חיים רדיואקטיבי של 109 דקות, במי מלח סטריליים בריכוז הזרקה מתוקן מותאם של 70 עד 75 מיקרוקורי ל-100 מיקרוליטר.
לאחר מכן שאב 100 מיקרוליטר למזרק אינסולין עם מחט בגודל 28 ומדוד את מינון הרדיואקטיביות באמצעות כיול מינון. רשום את המדידה ואת זמן המדידה כדי לקבוע את תיקון הדעיכה. הנח את המזרק במחזיק מזרק עופרת.
להזרקה, תחילה יש לחמם את הזנב למשך 1 עד 2 דקות עם גזה ספוגה במים חמים. ולאחר מכן נגב עם 70% איזופרופנול כדי להרחיב את וריד הזנב ממש לפני ההזרקה. נהל את כל הנפח במזרק עם הזרקת בולוס דרך וריד הזנב הרוחבי.
ורשום את זמן ההזרקה. לאחר מכן מדוד את המינון הנותר במזרק באמצעות כיול המינון ורשום את המדידה והזמן. לבסוף, הנח את העכבר המוזרק בתא הרדמה עם 1.5 עד 2% איזופלורן ב-37 מעלות צלזיוס כדי לאפשר את הפצת הגשושית דרך מחזור הדם המערכתי של העכבר במשך שעה אחת לפני סריקת ה-PET.
לאחר שעה, הנח את העכבר הראשון בתא הדמיה המוגדר ל-37 מעלות צלזיוס תחת הרדמה איזופלורן של חרוט האף. ואבטח את גפיו במקומם עם סרט רפואי במצב שכיבה. הנח את תא ההדמיה בסורק ה-PET CT ורכוש את סריקות ה-PET וה-CT כמתואר במדריך סורק ה-PET CT.
לאחר השלמת ה-PET CT, הוציאו את העכבר מתא ההדמיה ואפשרו לו להתאושש בכלוב שלו. ייבא את תמונות ה-PET CT המשוחזרות לתוכנת AMOD על ידי לחיצה על קובץ ולאחר מכן ייבוא קובץ. ובחירת קובץ DICOM המתאים.
לחץ לחיצה ימנית על מערך הנתונים של הבחינה הפסיכומטרית. ואתר את השדה אחוז המינון המוזרק לגרם בלשונית המידע הבסיסי. הזן את אחוז המינון המוזרק לגרם שדווח קודם לכן.
צייר את אזורי העניין על הגידול והרקמות הנורמליות על ידי לחיצה על ערוך ולאחר מכן הוסף החזר ROI. בחר את הצורה עבור החזר ה-ROI ותן שם להחזר ההשקעה. משוך החזר ROI על גידולים ורקמות והתאם את מידותיהם כך שיכסו את הרקמה המעניינת בכל שלושת הצירים.
הדמיית PET פלואורו-דאוקסיגלוקוז פלואורו-דאוקסיגלוקוז בוצעה על עכברים הנושאים גידולים עם מוטציות KRAS ו-LKB1 המכונות עכברי KL. הגידולים בעכברים אלה היו גליקוליטיים מאוד. כפי שמוצג על ידי צריכה מוגברת של F-FDG.
בהתאם למחקרים שפורסמו בעבר. כריתה של ריאות שלמות חשפה נוכחות של מספר גידולים, המוצגים כאן בתצוגות רוחביות, סגיטליות ועטרה. חמש האונות של ריאת העכבר הוכתמו ב-H&E כדי להמחיש את המורפולוגיה של הרקמה.
אונות 1-5 היו מוכתמות עבור מוביל גלוקוז 1. הביטוי והלוקליזציה של Glut1 לקרום הפלזמה של תאי הגידול נמצאים בקורלציה ישירה עם ערך הספיגה הסטנדרטי עבור פלואור 18 המסומן פלואורו-דאוקסיגלוקוז. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור שההפצה הביולוגית של FDG תלויה בתנאי הטיפול בבעלי חיים.
כגון הרדמה, חימום וצום. כדי להבטיח שחזור, יש לבצע שלבים אלה באופן עקבי. בעקבות הליך כללי זה, ניתן להשתמש בעקבות PET אחרות למדידת תהליכים ביולוגיים שונים in vivo, כגון חילוף חומרים של חומצות אמינו, ואינטראקציות קולטן-ליגנד.
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר את השימוש בדימות פוזיטרון (PET) וטומוגרפיה ממוחשבת (CT) עם [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose (18F-FDG PET/CT) להערכת תגובות מטבוליות של גידולים לטיפול המכוון MLN0128 במודל עכברי של סרטן ריאה עם מוטציה ב-Kras/Lkb1. הוא מדגיש את חשיבותן של טכניקות דימות לא פולשניות להבנת חילוף החומרים של הגידול במהלך התערבויות טיפוליות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מטבוליזם של סרטן
- טיפולים בסרטן
רקע
- הבנת מטבוליזם של גידולים חיונית לפיתוח טיפולים יעילים לסרטן.
- דימות לא פולשני מאפשר ניטור בזמן אמת של תגובות גידולים לטיפולים.
- המחקר עושה שימוש במודל עכבר עם מוטציות גנטיות ספציפיות הרלוונטיות לסרטן ריאה.
מטרת המחקר
- למדידת התגובה המטבולית של גידולים לטיפול ממוקד.
- לבחינת המתאם בין מטבוליזם של גידולים לבין יעילות טיפולית.
- לביסוס פרוטוקול דימות אמין למחקרים עתידיים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הכנת עכברים ומתן פלואורו-דאוקסיגלוקוז המסומן ב-fluorine-18.
- דימות לא פולשני באמצעות סריקות PET/CT להדמיית מטבליזם של הגידול.
- היסטולוגיה כמותית ואוטו-רדיוגרפיה לצורך ניתוח מפורט.
- ניתוח נתונים באמצעות תוכנת AMOD להערכת המינון המוזרק וקצב הספיגה בגידול.
תוצאות עיקריות
- פעילות גליקוליטית גבוהה שנצפתה בגידולים עם מוטציות משולבות ב-KRAS וב-LKB1.
- מתאם בין ביטוי של נשאי גלוקוז לבין ספיגת FDG.
- הוכחת הדיוק והשחזוריות של תוצאות הדימיון בתנאים מבוקרים.
מסקנות
- הפרוטוקול מספק מסגרת למחקרי מטבוליזם של גידולים in vivo.
- הממצאים תורמים להבנת ההשפעה של טיפולים על צמיחת הגידול.
- יישומים עתידיים עשויים לכלול סומני PET אחרים לתהליכים ביולוגיים מגוונים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מדידה דינמית של חילוף חומרים של גלוקוז באמצעות 18F-FDG PET/CT והיסטולוגיה כמותית במודלים של עכברים מהונדסים גנטית מאפשרת הערכה לא פולשנית בזמן אמת של התגובה הטיפולית בסרטן ריאות. גישה משולבת זו תומכת בביטחון חיזוי בהערכת ויסות של מסלולים מטבוליים ומספקת מידע לקבלת החלטות בשלבים מוקדמים של תיקי פיתוח עבור טיפולים ממוקדים. השיטה משפרת את הרציפות התרגומית על ידי קישור בין דימות in vivo לבין כימות ביומארקרים ex vivo.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה של תלויות במסלולים מטבוליים במודלים של גידולים המוגדרים גנטית.
- תומך בתיקוף תפקודי של עיכוב מסלול mTOR באמצעות דימות כמותי והיסטולוגיה.
- מסייע בהפחתת סיכונים חזויה על ידי מתאם בין שינויים בסמנים ביולוגיים לבין תוצרי דימות מטבוליים.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מכין מודלים מאושרים in vivo לסריקה טיפולית המשכית של מודולטורים מטבוליים.
- מנstandardיז את הדימות והכימות ההיסטולוגי עבור פלטי תפוקה כמותיים הניתנים לשחזור.
- מאפשר השוואה חסונה של יעילות תרכובות בהתבסס על קריאות מטבוליות דינמיות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מיישר סממנים ביולוגיים של דימות עם נקודות סוף היסטולוגיות לצורך פיתוח סממנים ביולוגיים טרנסלציונליים.
- תומך ברצף מהשלב הגילוי ועד לתיקוף פרה-קליני באמצעות קישור בין נתונים in vivo לנתונים ex vivo.
- מספק בסיס לקבלת החלטות מותאמות סיכון לגבי קידום השלב הבא, בהתבסס על פרופילי תגובה מטבולית מוקדמים.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
שיטה זו משתלבת ברצף שבין הגילוי לשלב הפרה-קליני על ידי כך שהיא מאפשרת הערכה כמותית מוקדמת של ההשפעה הטיפולית על מטבוליזם של גידולים in vivo.
- ביולוגיה של תגליות: מספקת בדיקת היפותזות למיקוד במסלולים מטבוליים והפחתת סיכונים מכניסטיים.
- סריקה: מספקת תוצרי היסטולוגיה והדמיה כמותיים וניתנים לשחזור לצורך הערכת תרכובות.
- אנליטיקה: מציעה מדידות סטנדרטיות של ספיגת גלוקוז וביטוי של סמנים ביולוגיים להשוואה בין תנאים שונים.
- מחקר טרנסלציונלי: מגשר בין הדמיה in vivo לכמותיות של סמנים ביולוגיים ex vivo לצורך התאמה טרנסלציונלית.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמה לשימוש חוזר להערכת תגובות מטבוליות על פני מועמדים טיפוליים שונים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף של מטרות מטבוליות.
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה, השחזוריות והיכולת להרחבה של תהליכי עבודה בדימוי ובהיסטולוגיה.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות של go/no-go ואת יעילות ההון על ידי אספקת נתונים מוקדמים על תגובה מטבולית.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים ובקידום של טיפולים המכוונים למסלולים מטבוליים.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות בדימות בעלי חיים קטנים, טיפול ברדיוטרייסרים והיסטולוגיה כמותית.
- נדרשת גישה למכשור PET/CT, למכליכי מינון (dose calibrators) ולתוכנה לניתוח מורפומטרי.
- נדרש סטנדרטיזציה קפדנית של טיפול בבעלי חיים, הרדמה ופרוטוקולי צום לצורך שחזור התוצאות.
- התאמה למודלים גנטיים שונים או לסוגי גידולים שונים עשויה לדרוש אופטימיזציה של הפרוטוקול.
- הטיפול בחומרים רדיואקטיביים מטיל דרישות רגולטוריות ובטיחותיות על פעילות המעבדה.
![הדמיה וכימות של רקמות שומן חום ובז' בעכברים באמצעות [18F]FDG מיקרו-PET/MR הדמיה](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F62460.jpg%3Fv%3D2026-08-31T11%253A09%253A42.000Z&w=384&q=75)