הדמיה עם מודאלים מרובים זוהרים, פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה/חישובית טומוגרפיה של מיאלומה נפוצה מח עצם Xenografts בעכברים ליקר ביצים
7 בינואר 2019
כאן נשתמש זוהרים, רנטגן, והדמיה פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה/שחושב טומוגרפיה ללמוד איך מעכבים פעילות mTOR משפיעה על engrafted-מח עצם מיאלומה גידולים במודל xenograft. דבר זה מאפשר ניתוחים פיזיולוגית הרלוונטיים, לא פולשנית, והן עם מודאלים מרובים של מיאלומה נגד ההשפעה של טיפולים מיקוד engrafted מח עצם מיאלומה גידולים ויוו.
שיטה זו יכולה לשמש כדי לענות על שאלות מפתח על התפקיד של מיקרו-סביבה מח העצם ואת ההישרדות של גידולים מיאלומה חריטה. היתרון העיקרי של הליך זה הוא שניתן ליישם אותו על מחקרים אנטי-תרופתיים אורך ושמש כדי לסמן מסלולים ביוכימיים מרובים באופן לא פולשני. ביום הניסוי לשטוף לראשונה את 8226 תאים transfacted לוציפראז שלוש פעמים ב PBS קר כקרח ב 200 RCF במשך חמש דקות צנטריפוגה ו resuspend את גלולה בקרח טרי קר PBS בחמש פעמים עשרה לתאים השישי לכל 200 microliters של קרח קר PBS לכל עכבר.
הבא לאשר חוסר תגובה קמצוץ בוהן בעכבר NOG הרדמה בן ארבעה עד שישה שבועות ולהחיל משחה עיניים על העיניים של החיה. לטעון את התאים לתוך מזרק אינסולין מיליליטר אחד מצויד מחט 26 מד. להזריק את כל נפח התאים לתוך וריד הזנב של החיה, לפני החזרת העכבר לכלוב שלו, ניטור עד התאוששות מלאה.
עשרה עד עשרים יום לאחר האתגר, להזריק כל חיה חרוטה עם 200 microliters של מצע D-luciferin כיתה ויוו ב תמיסת מלח סטרילית תוך-אפית. מניחים את בעלי החיים הרדמה במצב סופין במערכת הדמיה של בעלי חיים קטנים בתוך 5 עד 10 דקות של הזריקה. למדוד את הזוהר הממוצע באזורים נבחרים של עניין בתוך תוכנת ההדמיה המתאימה.
לטיפול ממוקד של 8226 גידולים Luciferase, לאחר מדידת הביולומינציה הבסיסית בכל בעל חיים כפי שהוכח רק, אקראי את בעלי החיים לקבוצות טיפול ולטפל בכל עכבר עם סדרה של 200 הזרקת IP מיקרוליטר של Temsirolimus או שליטה מלוחה. למדוד את פעילות לוציפראז פעמיים בשבוע ולתכנן את השינויים בבילומינציה לאורך זמן. כדי למדוד שינויים בחילוף החומרים של הגידול, תחילה להסיר את המזון מכלוב הבית של העכברים במשך 24 שעות, כדי למנוע ספיגת radiolabeled רדיואקטיבי עודף Fludeoxyglucose.
למחרת לדלל 500 כדי 100 microcuries של 18 פלואור radiolabeled Fludeoxyglucose בדיקה מלוחים סטריליים לנפח סופי של 100 microliters לכל עכבר ולהקליט את הזמן והפעילות של הבדיקות עם כיול מנה. כאשר הבדיקות מוכנות למקם את החיה הראשונה הרדמה על כרית חימום עם הראש פונה משם ולהשתמש מזרק אינסולין אחד מיליליטר מוגן מצויד מחט 26 מד להזריק 100 microliters של החללית לתוך וריד הזנב. למדוד את רדיואקטיביות שיורית המחט ואת המזרק עם כיול המינון ולציין את הפעילות ואת הזמן.
לאחר מכן למדוד את פעילות Fludeoxyglucose radiolabeled באזורים נבחרים של עניין התואמים את הגידולים חריטה במערכת הדמיה PET CT בעלי חיים קטנים. חריטה מוצלחת של גידול במח העצם יכולה להיות מאושרת על ידי הדמיית ביולומינציה כפי שהוכח. הדמיה סדרתית של בעלי חיים מרובים יכולה לשמש כדי לדמיין את ההפצה של מח העצם חריטה גידולים מיאלומה נפוצה.
בנוסף ניתוח רנטגן הדמיה אופטי מראה קביעה מהירה ולא פולשנית של המיקום המדויק והפצה של גידולי מיאלומה מרובים בתוך שלד העכבר. הביולומינציה המיוצרת על ידי תאים סרטניים חריטים אלה יכולה להימדד באופן סדרתי ולא פולשני כדי להעריך שינויים בצמיחת הגידול. יתר על כן, ההישרדות של עכברים שטופלו מעכבי mTOR Temsirolimus ניתן לפקח פליטת פוזיטרונים וניתוח טומוגרפיה ממוחשבת עבור ספיגת Fludeoxyglucose radiolabeled הגידול יכול לשמש כדי להדגים Temsirolimus מתווך שינויים בחילוף החומרים של גלוקוז.
בעת ביצוע הליך זה חשוב להזריק את התאים IEV. מצאנו כי כישלון להזריק את התאים לתוך הווריד תוצאות היווצרות של תאים סרטניים שאינם מח עצם חריטה ליד אתר ההזרקה. בעקבות הליך זה, ניתן להשתמש בשיטות אחרות כמו אימונוהיסטוכימיה ומיקרו-CT כדי לענות על שאלות לגבי השפעת הגידולים על ארכיטקטורת העצם ועל הרכיבים התאיים והמולקולריים שאינם גידולים של סביבת מח העצם.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה עושה שימוש בדימות ביו-לומנסצנטי, בקרני X ובטומוגרפיה בבליטת פוזיטרונים/טומוגרפיה ממוחשבת (PET/CT) כדי לבחון את השפעות עיכוב mTOR על גידולי מילומה שהושתלו במח עצם במודל של קסנוגרפט. גישה זו מאפשרת ניתוחים רב-מודאליים ובלתי פולשניים של השפעות טיפוליות על גידולי מילומה in vivo.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- אונקולוגיה
- אימונולוגיה
- דימות ביו-רפואי
רקע
- מיקרו-סביבת מח העצם ממלאת תפקיד מכריע בהישרדות הגידול.
- ניתן להשתיל גידולי מיאלומה במודלים של בעלי חיים לצורך מחקר.
- טכניקות דימות לא פולשניות הן חיוניות למחקרים אורכיים.
- הבנת תפקידו של mTOR עשויה להוביל לאסטרטגיות טיפוליות טובות יותר.
מטרת המחקר
- להערכת השפעת עיכוב mTOR על גידולי מיאלומה.
- לבחינת השפעתו של מח העצם על התנהגות הגידול.
- לפיתוח שיטה למחקרי אנטי-סמים אורכיים.
שיטות שבהן נעשה שימוש
- דימות ביולומינצנציה של תאי מילומה שהושתלו.
- דימות בקרני X לוויזואליזציה אנטומית.
- טומוגרפיה באמצעות פליטת פוזיטרונים/טומוגרפיה ממוחשבת (PET/CT) להערכה מטבוליים.
- הזרקת תאים שעברו טרנספקציה של Luciferase לעכברי NOG.
תוצאים עיקריים
- עיכוב של פעילות mTOR הראה השפעות משמעותיות על גידול הגידול.
- דימוי לא פולשני סיפק תובנות לגבי הדינמיקה של הגידול.
- מחקרים אורכיים חשפו את תפקידו של המיקרו-סביבה של מחולל הדם.
- המתודולוגיה מאפשרת הערכה של מספר מסלולים ביוכימיים.
מסקנות
- עיכוב של mTOR יכול לשנות ביעילות את התנהגות הגידול במיאלומה.
- דימות לא פולשני הוא כלי רב עוצמה למחקר סרטן.
- נדרשים מחקרים נוספים כדי לבחון השלכות טיפוליות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
גישה זו של דימוי רב-מודי (multimodal imaging) מאפשרת הערכה אורךית ולא פולשנית של צמיחת גידולים ומטבוליזם במיקרו-סביבה רלוונטית פיזיולוגית של מח עצם, ובכך נותנת מענה לפער קריטי במודלים פרה-קליניים של מיאלוממה. באמצעות שילוב של קריאות ביולומינסנציה ו-PET/CT, השיטה תומכת בהפחתת סיכונים מכניסטיים של מועמדים טיפוליים המכוונים לאינטראקציות בין הגידול לסטרומה. היא מספקת ביטחון חיזוי בתיקוף המטרה (target validation) על ידי קישור עיכוב של mTOR לשינויים מדידים בביולומינסנציה של הגידול ובמטבוליזם של גלוקוז לאורך זמן.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: בוחן היפותזות טיפוליות על ידי מדידת שינויים בביולומינצנציה של הגידול כמדד ישיר לחיוניות של תאי מיאלומה המבטאים לוציפראז in vivo.
- ערך תפעולי: מאפשר תיקוף פונקציונלי של מטרה באמצעות דימות סדרתי לא פולשני, המפחית את ההסתמכות על היסטולוגיה של נקודת סיום.
- ערך ניבוי: תומך במיון תיקי פיתוח על ידי מתאם בין עיכוב mTOR לבין הפחתה מתמשכת באות הגידול, דבר המעיד על מעורבות המטרה ועל מודולציה של המסלול.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מוכנות הבדיקה: הכנת מודלי קסנוגרפט שעברו ולידציה לסריקת תרכובות בהמשך, על ידי קביעת קו בסיס של ביולומינסנציה ותזרים מטבולי בגידולים שהושתלו.
- תוצרים כמותיים: הפקת מדדי ביולומינסנציה אורכיים ומדדי ערך קליטה סטנדרטי (SUV) מ-PET/CT, המאפשרים ניתוח של תגובה למינון ומהלך זמן.
- שימוש חוזר בפלטפורמה: תמיכה בהערכה ניתנת להרחבה של מספר מסלולים ביוכימיים לאורך מחזורי טיפול ללא צורך בהקרבת בעלי חיים חוזרת.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: מדמה את הנישה של מחול השגרה במקרי מיאלומה מרובה אצל בני אדם, שבה הישרדות הגידול תלויה באינטראקציות עם הסטרומה שאינן משוחזרות במבחנה (in vitro).
- המשכיות טרנסלציונלית: מקשר בין מודולציה מוקדמת של מטרה (באמצעות BLI) להשפעות מטבוליות במורד הזרם (באמצעות FDG-PET), ובכך תומך בהחלטות go/no-go המבוססות על ביומרקרים.
- קידום מותאם סיכונים: מאפשר ניטור אורך של השפעת הטיפול, ובכך מפחית כשלים בשלבים מאוחרים על ידי אישור מנגנון הפעולה במיקרוסביבה רלוונטית קלינית.
שילוב בקו תהליך ובזרימת עבודה
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מאימות המטרה ועד לאופטימיזציה של תרכובות מובילות, ומספקת אימות אורתגונלי של פעילות פרמקולוגית במערכת רלוונטית למחלה.
- ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת היפותזות על ידי כימות עומס הגידול והפעילות המטבולית בתגובה למעכבי מסלולים, ובכך מבהיר את התלות במטרה בתוך הנישה של מח העצם.
- סריקה: מספק מודלים מוכנים לבדיקה עם השתבץות (engraftment) הדירה ואות שניתן לזיהוי, מה שמאפשר הערכה מדויקת של תרכובות לאורך נקודות זמן מרובות.
- אנליטיקה: מספק קריאות בדו-מודאליות — ביולומינסנציה לנפח הגידול ו-FDG-PET לתשבץ מטבולי — מה שמאפשר לצוВсем להבדיל בין השפעות ציטוסטטיות להשפעות ציטוטוקסיות.
- מחקר תרגומי: מקשר בין שינויים פרמקודינמיים מוקדמים לנקודות קצה של יעילות פרה-קלינית, ותומך ברציפות מהמנגנון ועד לתוצאה.
- שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמת דימות לשימוש חוזר להערכת מטרות תלויות-סטרומה בפורטפוליו אונקולוגי, ובכך ממקסם את ה-ROI של פיתוח המודלים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית על ידי מתאם בין עיכוב המטרה לשינויים מקבילים בצמיחת הגידול ובמטבוליזם של הגלוקוז.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה של איסוף נתונים לאורך זמן באמצעות פרוטוקולי דימות הניתנים לשחזור, ובכך ממזער את השונות בין בעלי החיים.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות לגבי המשך הפיתוח (go/no-go) על ידי אספקת ראיות כמותיות מוקדמות של מודולציה של הגידול המתווכת על ידי המטרה, ובכך מפחית השקעה במועמדים שאינם יעילים.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף של תרכובות מותאם סיכונים, אשר מדגימות מעורבות מתמשכת של המטרה במודל המדמה במדויק את המיקרו-סביבה.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות במודלים של קסנוגרפט (xenograft), דימות ביו-לומינסנטי, ותפעול וניתוח של PET/CT לבעלי חיים קטנים.
- תלוי בגישה למערכות דימות המסוגלות לבצע ביו-לומינסנציה ו-PET/CT, לצד תשתית לטיפול ב-FDG מסומן רדיואקטיבית וב-D-luciferin.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית בין קבוצות הפרמקולוגיה in vivo, הדימות וניתוח הנתונים כדי להבטיח בחירה וכימות עקביים של אזורי העניין (region-of-interest).
- כולל שיקולי התאמה בעת הרחבה למודלים אחרים של גידולים, שכן יעילות השבץ (engraftment) ויציבות האות עשויות להשתנות בהתאם לקו התאים ולמיקרו-סביבה.
- מגבלות מעשיות כוללות ניחות אות מרקמות עליונות ואת הדרישה לצום לפני הזרקת FDG כדי למזער ספיגה לא ספציפית, כפי שצוין בפרוטוקול.
