Name: מודל עכבר גידול בתא החלון הגבי למיקרוסקופיה תוך-חיונית משולבת והדמיית תהודה מגנטית בחקר סרטן תרגומי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 25 s
Description: למד שילוב מיקרוסקופיה תוך-חיונית עם הדמיית תהודה מגנטית במודל עכבר עם תא חלון גבי לחקר מיקרו-וסקולטורה ותגובת גידולים לטיפולים. שיטה זו משפרת תרגום ממצאים קדם-קליניים ליישומים קליניים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו מודים לד"ר קרלה קלסדה (פוסט-דוקטורנטית, מרכז הסרטן ע"ש הנסיכה מרגרט) ולד"ר טימותי סמואל (דוקטורנט, מרכז הסרטן ע"ש הנסיכה מרגרט) על עזרתם בגידול תאי גידול ופיתוח פרוטוקול חיסון. ד"ר קתלין מא, ד"ר אנה פייטרשק וד"ר אליסה גולדשטיין (המרכז לחקר בעלי חיים, מרכז הסרטן על שם הנסיכה מרגרט) סייעו בפיתוח פרוטוקול ניתוח. ג'ייקוב ברוסקה (טכנולוג הנדסה רפואית, מרכז הסרטן ע"ש הנסיכה מרגרט) וויין קלר (מנהל לקוחות חומרה, Javelin Technologies – חברה מקבוצת TriMech) הדפיסו בתלת-ממד את תאי החלונות. ג'יימס יונקמן (Advanced Optical Microscopy Facility, University Health Network) סיפק הדרכה רבת ערך לרכישת תמונות במיקרוסקופ ברייטפילד ופלואורסצנטי.

חיסון גידולי מונחה והדמיה מולטימודאלית בעכברים

<ol><li>Fukumura, D., Duda, D. G., Munn, L. L., Jain, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tumor+microvasculature+and+microenvironment%3A+Novel+insights+through+intravital+imaging+in+pre-clinical+models%5BTitle%5D)+AND+%22Microcirculation%22%5BJournal%5D)">Tumor microvasculature and microenvironment: Novel insights through intravital imaging in pre-clinical models.</a> Microcirculation. 17 (3), 206-225 (2010).</li>
<li>Demidov, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preclinical+longitudinal+imaging+of+tumor+microvascular+radiobiological+response+with+functional+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Preclinical longitudinal imaging of tumor microvascular radiobiological response with functional optical coherence tomography.</a> Sci Rep. 8 (1), 38(2018).</li>
<li>Alieva, M., Ritsma, L., Giedt, R. J., Weissleder, R., van Rheenen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+windows+for+long-term+intravital+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IntraVital%22%5BJournal%5D)">Imaging windows for long-term intravital imaging.</a> IntraVital. 3 (2), e29917(2014).</li>
<li>Dreher, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tumor+vascular+permeability%2C+accumulation%2C+and+penetration+of+macromolecular+drug+carriers%5BTitle%5D)+AND+%22J+Natl+Cancer+Inst%22%5BJournal%5D)">Tumor vascular permeability, accumulation, and penetration of macromolecular drug carriers.</a> J Natl Cancer Inst. 98 (5), 335-344 (2006).</li>
<li>Momiyama, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subcellular+real-time+imaging+of+the+efficacy+of+temozolomide+on+cancer+cells+in+the+brain+of+live+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Anticancer+Res%22%5BJournal%5D)">Subcellular real-time imaging of the efficacy of temozolomide on cancer cells in the brain of live mice.</a> Anticancer Res. 33 (1), 103-106 (2013).</li>
<li>Dadgar, S., Rajaram, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+imaging+approaches+to+investigating+radiation+resistance%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Oncol%22%5BJournal%5D)">Optical imaging approaches to investigating radiation resistance.</a> Front Oncol. 9, 1152(2019).</li>
<li>Fukumura, D., Jain, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tumor+microvasculature+and+microenvironment%3A+Targets+for+anti-angiogenesis+and+normalization%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Tumor microvasculature and microenvironment: Targets for anti-angiogenesis and normalization.</a> Microvasc Res. 74 (2-3), 72-84 (2007).</li>
<li>Dirkx, A. E. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anti-angiogenesis+therapy+can+overcome+endothelial+cell+anergy+and+promote+leukocyte-endothelium+interactions+and+infiltration+in+tumors%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Anti-angiogenesis therapy can overcome endothelial cell anergy and promote leukocyte-endothelium interactions and infiltration in tumors.</a> FASEB J. 20 (6), 621-630 (2006).</li>
<li>Allam, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Longitudinal+in-vivo+quantification+of+tumour+microvascular+heterogeneity+by+optical+coherence+angiography+in+pre-clinical+radiation+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Longitudinal in-vivo quantification of tumour microvascular heterogeneity by optical coherence angiography in pre-clinical radiation therapy.</a> Sci Rep. 12, 6140(2022).</li>
<li>Stadlbauer, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+hypoxia+and+alterations+in+microvascular+architecture+predict+glioblastoma+recurrence+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Tissue hypoxia and alterations in microvascular architecture predict glioblastoma recurrence in humans.</a> Clin Cancer Res. 27 (6), 1641-1649 (2021).</li>
<li>Danquah, M. K., Zhang, X. A., Mahato, R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extravasation+of+polymeric+nanomedicines+across+tumor+vasculature%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Drug+Deliv+Rev%22%5BJournal%5D)">Extravasation of polymeric nanomedicines across tumor vasculature.</a> Adv Drug Deliv Rev. 63 (8), 623-639 (2011).</li>
<li>Bentzen, S. M., Gregoire, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+imaging-based+dose+painting%3A+a+novel+paradigm+for+radiation+therapy+prescription%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Radiat+Oncol%22%5BJournal%5D)">Molecular imaging-based dose painting: a novel paradigm for radiation therapy prescription.</a> Semin Radiat Oncol. 21 (2), 101-110 (2011).</li>
<li>Gabriel, E. M., Fisher, D. T., Evans, S., Takabe, K., Skitzki, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intravital+microscopy+in+the+study+of+the+tumor+microenvironment%3A+from+bench+to+human+application%5BTitle%5D)+AND+%22Oncotarget%22%5BJournal%5D)">Intravital microscopy in the study of the tumor microenvironment: from bench to human application.</a> Oncotarget. 9 (28), 20165-20178 (2018).</li>
<li>Demidov, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preclinical+quantitative+in-vivo+assessment+of+skin+tissue+vascularity+in+radiation-induced+fibrosis+with+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Preclinical quantitative in-vivo assessment of skin tissue vascularity in radiation-induced fibrosis with optical coherence tomography.</a> J Biomed Opt. 23 (10), 1-9 (2018).</li>
<li>Wallace, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+safety+of+intravenous+fluorescein+for+confocal+laser+endomicroscopy+in+the+gastrointestinal+tract%5BTitle%5D)+AND+%22Aliment+Pharmacol+Ther%22%5BJournal%5D)">The safety of intravenous fluorescein for confocal laser endomicroscopy in the gastrointestinal tract.</a> Aliment Pharmacol Ther. 31 (5), 548-552 (2010).</li>
<li>Standish, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+endoscopic+multi-beam+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">In vivo endoscopic multi-beam optical coherence tomography.</a> Phys Med Biol. 55 (3), 615-622 (2010).</li>
<li>Wang, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+CT+evaluation+of+tumor+vascularity+in+renal+cell+carcinoma%5BTitle%5D)+AND+%22AJR+Am+J+Roentgenol%22%5BJournal%5D)">Dynamic CT evaluation of tumor vascularity in renal cell carcinoma.</a> AJR Am J Roentgenol. 186 (5), 1423-1430 (2006).</li>
<li>Tropres, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+the+microvessel+caliber+and+density%3A+Principles+and+applications+of+microvascular+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Magn+Reson+Med%22%5BJournal%5D)">Imaging the microvessel caliber and density: Principles and applications of microvascular MRI.</a> Magn Reson Med. 73 (1), 325-341 (2014).</li>
<li>McDonald, D. M., Choyke, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+of+angiogenesis%3A+from+microscope+to+clinic%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Imaging of angiogenesis: from microscope to clinic.</a> Nat Med. 9, 713-725 (2003).</li>
<li>O'Connor, J. P. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+contrast-enhanced+imaging+techniques%3A+CT+and+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Brit+J+Radiol%22%5BJournal%5D)">Dynamic contrast-enhanced imaging techniques: CT and MRI.</a> Brit J Radiol. 84, S112-S120 (2011).</li>
<li>Lima, M., Le Bihan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+intravoxel+incoherent+motion+and+diffusion+MR+imaging%3A+past%2C+present%2C+and+future%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Clinical intravoxel incoherent motion and diffusion MR imaging: past, present, and future.</a> Radiology. 278 (1), 13-32 (2015).</li>
<li>Zabel, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bridging+the+macro+to+micro+resolution+gap+with+angiographic+optical+coherence+tomography+and+dynamic+contrast+enhanced+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Bridging the macro to micro resolution gap with angiographic optical coherence tomography and dynamic contrast enhanced MRI.</a> Sci Rep. 12 (1), 3159(2022).</li>
<li>Mao, Y., Flueraru, C., Chang, S., Popescu, D. P., Sowa, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-quality+tissue+imaging+using+a+catheter-based+swept-source+optical+coherence+tomography+systems+with+an+integrated+semiconductor+optical+amplifier%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Instrum+Meas%22%5BJournal%5D)">High-quality tissue imaging using a catheter-based swept-source optical coherence tomography systems with an integrated semiconductor optical amplifier.</a> IEEE Trans Instrum Meas. 60 (10), 3376-3383 (2011).</li>
<li>Mariampillai, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimized+speckle+variance+OCT+imaging+of+microvasculature%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Optimized speckle variance OCT imaging of microvasculature.</a> Opt Lett. 35 (8), 1257-1259 (2010).</li>
<li>Tofts, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimating+kinetic+parameters+from+dynamic+contrast-enhanced+T1-weighted+MRI+of+a+diffusible+tracer%3A+standardized+quantities+and+symbols%5BTitle%5D)+AND+%22J+Magn+Res+Imaging%22%5BJournal%5D)">Estimating kinetic parameters from dynamic contrast-enhanced T1-weighted MRI of a diffusible tracer: standardized quantities and symbols.</a> J Magn Res Imaging. 10 (3), 223-232 (1999).</li>
<li>Khalifa, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Models+and+methods+for+analyzing+DCE-MRI%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Phys%22%5BJournal%5D)">Models and methods for analyzing DCE-MRI: a review.</a> Med Phys. 41 (12), 124301(2014).</li>
<li>Reitan, N. K., Thuen, M., Goa, P. E., de Lange Davies, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+tumor+microvascular+structure+and+permeability%3A+comparison+between+magnetic+resonance+imaging+and+intravital+confocal+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Characterization of tumor microvascular structure and permeability: comparison between magnetic resonance imaging and intravital confocal imaging.</a> J Biomed Opt. 15 (3), 036004(2010).</li>
<li>Dhani, N. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+the+intra-+and+intertumoral+heterogeneity+of+hypoxia+in+pancreatic+cancer+patients+receiving+the+nitroimidazole+tracer+pimonidazole%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Cancer%22%5BJournal%5D)">Analysis of the intra- and intertumoral heterogeneity of hypoxia in pancreatic cancer patients receiving the nitroimidazole tracer pimonidazole.</a> Br J Cancer. 113 (6), 864-871 (2015).</li>
<li>Gaustad, J. V., Brurberg, K. G., Simonsen, T. G., Mollatt, C. S., Rofstad, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tumor+vascularity+assessed+by+magnetic+resonance+imaging+and+intravital+microscopy+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Neoplasia%22%5BJournal%5D)">Tumor vascularity assessed by magnetic resonance imaging and intravital microscopy imaging.</a> Neoplasia. 10 (4), 354-362 (2008).</li>
<li>Rouffiac, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodal+imaging+for+tumour+characterization+from+micro+to+macroscopic+level+using+a+newly+developed+dorsal+chamber+designed+for+long-term+follow-up%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biophotonics%22%5BJournal%5D)">Multimodal imaging for tumour characterization from micro to macroscopic level using a newly developed dorsal chamber designed for long-term follow-up.</a> J Biophotonics. 13 (1), 201900217(2020).</li>
<li>Leung, H. M., Schafer, R., Pagel, M. M., Robey, I. F., Gmitro, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodality+pH+imaging+in+a+mouse+dorsal+skin+fold+window+chamber+model%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+SPIE+Int+Soc+Opt+Eng%22%5BJournal%5D)">Multimodality pH imaging in a mouse dorsal skin fold window chamber model.</a> Proc SPIE Int Soc Opt Eng. 8574, 85740L(2013).</li>
<li>Erten, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+and+fluorescence+imaging+of+doxorubicin-loaded+nanoparticles+using+a+novel+in+vivo+model%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomed%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance and fluorescence imaging of doxorubicin-loaded nanoparticles using a novel in vivo model.</a> Nanomed. 6 (6), 797-807 (2010).</li>
<li>Maeda, A., DaCosta, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+the+dorsal+skinfold+window+chamber+model+and+multi-parametric+characterization+of+tumor-associated+vasculature%5BTitle%5D)+AND+%22Intravital%22%5BJournal%5D)">Optimization of the dorsal skinfold window chamber model and multi-parametric characterization of tumor-associated vasculature.</a> Intravital. 3 (1), e27935(2014).</li>
<li>Allam, N., Taylor, E., Vitkin, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost+3D-printed+tools+towards+robust+longitudinal+multi-modal+pre-clinical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Low-cost 3D-printed tools towards robust longitudinal multi-modal pre-clinical imaging.</a> bioRxiv. , (2023).</li>
<li>Alexander, S., Weigelin, B., Winkler, F., Friedl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preclinical+intravital+microscopy+of+the+tumour-stroma+interface%3A+invasion%2C+metastasis%2C+and+therapy+response%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Preclinical intravital microscopy of the tumour-stroma interface: invasion, metastasis, and therapy response.</a> Curr Opin Cell Biol. 25 (5), 659-671 (2013).</li>
<li>Steven, A. J., Zhuo, J., Melhem, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion+kurtosis+imaging%3A+an+emerging+technique+for+evaluating+the+microstructural+environment+of+the+brain.Am%5BTitle%5D)+AND+%22J+Roentgenol%22%5BJournal%5D)">Diffusion kurtosis imaging: an emerging technique for evaluating the microstructural environment of the brain.Am.</a> J Roentgenol. 202 (1), W26-W33 (2014).</li>
<li>Mayer, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion+kurtosis+imaging-a+superior+approach+to+assess+tumor-stroma+ratio+in+pancreatic+ductal+adenocarcinoma%5BTitle%5D)+AND+%22Cancers+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Diffusion kurtosis imaging-a superior approach to assess tumor-stroma ratio in pancreatic ductal adenocarcinoma.</a> Cancers (Basel). 12 (6), 1656(2020).</li>
</ol>

למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.

בעבודה זו, פיתחנו זרימת עבודה לביצוע הן במיקרוסקופ תוך חיוני והן בדימות קליני (CT, MRI ו- PET) באותה חיה. זאת, במטרה לתרגם את ממצאי המיקרוסקופ הפרה-קליני למרפאה על ידי התאמה ישירה של מיקרוסקופ תוך-חיוני עם שיטות הדמיה קליניות כגון MRI. למרות שעיצובי DSFC קונבנציונליים עשויים ממתכת 2,3, התאמנו את DSFC כך שיהיה תואם MR באמצעות תאי חלונות מודפסים בתלת-ממד העשויים משרף פלסטיק תואם ביולוגית. רישום השיטות נעשה על ידי שימוש בסמנים פידוקיאליים עבור שיטות הדימות הקליניות ועל ידי קבלת תמונת מיקרוסקופ שדה רחב כדי להתאים את מיקומי הסמנים הפידוקיאליים ב- DSFC עם ציוני הדרך של כלי הדם שניתן לראות בתמונת המיקרוסקופ הרחב, כמו גם בתמונות מיקרוסקופיות תוך חיוניות ברזולוציה גבוהה. קוד MATLAB לרישום משותף של האופנים פותח ונכלל בקובץ משלים 2.
DSFCs אינם חדשים במחקר פרה-קליני 2,3,27,29,30,31,32 כאשר מחקרים מסוימים מפתחים DSFCs תואמי MR מפלסטיק תואם ביולוגית עבור מיקרוסקופ תוך חיוני והדמיה קלינית ישימה 27,29,30,31,32 . עם זאת, מחקרים אלה מבצעים קורלציות ברמת הגידול כולו עם ממצאי MRI ומיקרוסקופ תוך חיוני. החידוש בעבודה זו הוא היכולת שלנו לרשום ישירות תמונות מיקרוקופי תוך-חיוניות לשיטות הדמיה ישימות קלינית באמצעות חיבור סמן פידוקיאלי ל- DSFC המאפשר ניתוח מתאם מרחבי ישיר. Gaustad ואחרים ביצעו גם ניתוח מתאם מרחבי בין MRI למיקרוסקופיה תוך חיונית; עם זאת, שלבים מפורטים ספציפיים בתהליך הרישום המשותף בין האופנים אינם נכללים29. עבודה זו מספקת פרוטוקול להתאמה מרחבית בין מספר אופנים זה עם זה באמצעות חיבור טבעת סמן fiducial וכוללת צינור MATLAB.
ישנם מספר פרטים של התכנון וההליך של DSFC המציעים הדמיה משופרת ומאפייני צמיחת הגידול בהשוואה למחקרים דומים אחרים. ראשית, רוב שיטות חדר החלון כוללות חיסון של הגידול לאחר ניתוח חדר החלון. זה נעשה בדרך כלל מאז קל יותר למרכז את הגידול בחדר החלון FOV; עם זאת, עבודות קודמות הראו כי זה לא אופטימלי, המוביל לגידול "לא מציאותי" חד שכבתי עם רגרסיה ספונטנית במקרים רבים33. במקום זאת, אנו מאפשרים לגידול לגדול ללא הגבלה בעור במשך מספר שבועות לפני השתלת DSFC, מה שמאפשר גידול תלת ממדי מציאותי יותר עם מאפייני צמיחה משופרים33.
עיצוב DSFC זה הוא גם קל משקל במיוחד של 0.83 גרם עם חלון הדמיה גדול FOV (כיסוי זכוכית בקוטר 1.2 ס"מ). מאפיין ייחודי של עיצוב DSFC שלנו הוא שהוא אינו כולל טבעת הצמדה לאבטחת כיסוי הזכוכית למסגרת הקדמית. במקום זאת, כיסוי הזכוכית מודבק לצמיתות באמצעות דבק UV המאפשר לחלק התחתון של המסגרת הקדמית להיות שטוח לחלוטין. יתר על כן, המסגרת הקדמית מאובטחת מתחת לעור העכבר. זה נעשה כדי למזער את הסיכוי למרווח אוויר כלשהו בין ממשק הגידול-זכוכית. בעיצובים קודמים צוין כי אם קיים פער בממשק הגידול-זכוכית קיימת סבירות גבוהה להצטברות נוזלים באזור זה. זה משפיע באופן משמעותי על התוצאות על ידי החלשת אות המיקרוסקופ התוך חיוני ובכך מפחית את איכות התמונה. בנוסף, זה מקשה על מיקוד פרוסות ה- MRI לגידול מכיוון שהצטברות נוזלים זו תיראה בהירה בסריקות לוקליזציה T2w. לכן קשה לזהות אילו פרוסות מדמות את הרקמה ואילו פרוסות מדימות את הצטברות הנוזלים ב-DSFC. חיסרון אחד בעיצוב זה הוא שאם כיסוי הזכוכית נשבר, לא ניתן להחליף אותו בקלות. עיצבנו גם מסגרת קדמית העשויה כולה מפלסטיק אופטי שקוף ובכך מבטלת את בעיית שבירת הזכוכית34.
לאורך הליך זה, מספר שלבים מכריעים מאתגרים יותר מבחינה טכנית מאחרים. שלב אחד שעלול לגרום לקשיים הוא במהלך ניתוח DSFC בעת תפירת המסגרת הקדמית לעור (פרוטוקול שלבים 3.18-3.24). חשוב לשמור על עור רפוי במיוחד לאורך החלק העליון של המסגרת הקדמית של DSFC. אם זה לא נעשה, אז העור באזור זה יאבד את אספקת הדם ויהפוך נמק, ובכך להרוס את ההכנה. משימה מאתגרת נוספת מבחינה טכנית היא מיקוד חבילת פרוסת MRI כך שתכלול את החלק השטחי ביותר של הרקמה מתחת לזכוכית. אם פרוסה זו אינה מכוונת בדיוק לאזור, אז השפעות נפח חלקי עם הזכוכית עלולות להתרחש, ובכך להוביל לתוצאות MRI שגויות. משטחים לא אחידים של הרקמה מתחת לזכוכית של DSFC עשויים להפוך את זה למאתגר עוד יותר. חשוב לוודא כי העור מתוח בתוך DSFC כדי לשמור על פני הרקמה שטוחים ואחידים ככל האפשר כדי להפחית את מקור הטעות הזה.
כאן הדגמנו את השימוש בזרימת עבודה זו של DSFC באמצעות svOCT, שיש לו FOV הדמיה גדול של 6 x 6 מ"מ2. FOV גדול זה אינו נפוץ בסוגים אחרים של מיקרוסקופ תוך חיוני, כאשר שיטות הדמיה רבות כוללות FOV של 1 מ"מ2 או פחות13. זה עלול לגרום לכמה אתגרים בעת רישום משותף של תמונת המיקרוסקופ רחב השדה לתמונות המיקרוסקופ התוך חיוני ברזולוציה גבוהה מכיוון שציוני דרך מיקרו-וסקולריים עשויים להיות קשים לזיהוי. כדי להתגבר על כך, ייתכן שיהיה צורך בתמונת מיקרוסקופ שדה רחב נוספת עם FOV קטן יותר (~ 6 x 6 מ"מ2) כדי לשמש כשלב רישום משותף ביניים נוסף בין שיטות ההדמיה כדי לחדד עוד יותר את האזור המעניין לזה שצולם במיקרוסקופ תוך חיוני.
בעבודה זו, התמקדנו בהדמיה של כלי הדם הזעירים של הגידול, אך ניתן לצלם רכיבים מיקרו-סביבתיים אחרים של הגידול באמצעות מודל זה גם כן. לדוגמה, הוכח כי מיקרוסקופיה תוך-חיונית מדמה בהצלחה את הגידול סטרומה35, ושיטות MRI משוקללות דיפוזיה כגון דימות טנזור דיפוזיה או הדמיית קורטוזיס דיפוזיה עשויות לספק מידע על מבנה הגידול סטרומה 36,37. זרימת עבודה זו עשויה לספק הזדמנויות מלהיבות לתרגם מידע על גידול סטרומה למרפאה על ידי רישום משותף ישיר של תמונות מיקרוסקופיה תוך חיוניות ברזולוציה גבוהה של סטרומה הגידול עם מדידות מבוססות MRI של הסטרומה. עם זאת, יש לציין כי מכיוון ששיטה זו משתמשת בציוני דרך וסקולריים לרישום משותף, אלה צריכים להיות נוכחים גם בתמונות סטרומה במיקרוסקופ תוך חיוני.
זרימת העבודה המוצגת עשויה להתגלות כצעד חשוב בגישור על הפער בין מיקרוסקופ תוך חיוני פרה-קליני לבין שיטות הדמיה ישימות מבחינה קלינית. מודל זה יכול לשמש לאימות שיטות הדמיה קליניות עם תמונות מיקרוסקופיה תוך-חיוניות של אמת קרקעית, לפתח שיטות הדמיה חדשות הישימות קלינית באמצעות השוואה למיקרוסקופ תוך-חיוני, ולנטר לאורך זמן את תגובת הטיפולים באמצעות שיטות הדמיה מרובות.

מיקרו-וסקולטורה של הגידול היא מרכיב חשוב במיקרו-סביבה של הגידול שיכול להיות מטרה לטיפול וגורם מכריע בתגובה לטיפול. במסגרת הפרה-קלינית, מיקרו-כלי הדם נחקרים בדרך כלל באמצעות מיקרוסקופ תוך-חיוני במודלים אורתוטופיים או הטרוטופיים של בעלי חיים בתאי חלון 1,2. יש לכך מספר יתרונות על פני מחקרים היסטולוגיים מכיוון שההדמיה נעשית ברקמות חיות וניתן לעקוב אחר הגידול לאורך מספר שבועות או אפילו חודשים 2,3. מחקרים אלה יכולים למנף את יכולות ההדמיה ברזולוציה גבוהה של מיקרוסקופיה תוך חיונית כדי לחקור את מתן התרופות לגידול 4,5, הגורמים לעמידות לטיפול6, ואת התגובה של כלי הדם הזעירים לטיפולים כגון טיפול אנטי-אנגיוגני 7,8 והקרנות 2,9.
מיקרוסקופ תוך חיוני ממלא בבירור תפקיד חשוב במחקר סרטן פרה-קליני; עם זאת, כיצד ניתן למדוד תכונות מיקרו-סביבתיות של הגידול במרפאה? מידע מיקרו-וסקולרי יהיה שימושי במרפאה למדידת אספקת הדם וההיפוקסיה של תאי הגידול, החשובה לקביעת עמידות לטיפול בהקרנות10, כמו גם ליכולת של כלי הדם הזעירים לספק חומרים כימותרפיים לתאי הגידול הסובבים11. לדוגמה, בהקרנות, מידע מרחבי על המבנה והתפקוד של כלי הדם הזעירים של הגידול עשוי לעזור להתאים אישית את תוכנית הטיפול של המטופל על ידי התאמת לוח הזמנים של השבר או על ידי העדפת הגדלת המינון לאזורים אווסקולריים וככל הנראה היפוקסיים12.
מיקרוסקופ תוך חיוני יכול למדוד תכונות מיקרו-וסקולריות חשובות אלה מכיוון שיש לו רזולוציה גבוהה מאוד (קנה מידה של μמ '); עם זאת, חדירת העומק שלו לרקמה מוגבלת לכמה מאות מיקרונים או מילימטרים בודדים, מה שהופך לכל היותר את היישום הקליני למאתגר. ואכן, ישנם כמה יישומים חדשניים של מיקרוסקופ תוך חיוני במרפאה13; עם זאת, אלה עדיין מוגבלים לבדיקות של רקמות קרובות לפני השטח כגון עור14 או רירית / אנדותל של חללי גוף שונים באמצעות קטטרים גמישים / אנדוסקופים15,16.
בדרך כלל, כלי הדם הזעירים נחקרים באמצעות שיטות הדמיה כגון CT17 או MRI18. שיטות הדמיה קליניות אלה יכולות לדמיין לכל עומק בגוף, אך יש להן רזולוציה מרחבית נמוכה בהרבה (קנה מידה של מ"מ). לפיכך, יש צורך לגשר על פער רזולוציה זה בין מיקרוסקופ תוך-חיוני פרה-קליני לבין שיטות הדמיה קלינית כדי להביא מידע מיקרו-וסקולרי ברזולוציה גבוהה ומפורט למרפאה19. מספר שיטות הדמיה תפקודית פותחו כדי לשפר את יכולות ההדמיה המיקרו-וסקולרית של שיטות הדמיה קליניות כגון MRI ו-CT20 עם ניגודיות דינמית משופרת (DCE), ו-MRI21 של תנועה לא קוהרנטית תוך ווקסל (IVIM). עם זאת, מדובר בשיטות מבוססות מודל המספקות מדידות עקיפות של כלי הדם הזעירים ולכן יש לאמת אותן עם מדידות "אמת קרקעית" מתאימות של כלי הדם הזעירים19,22.
פיתחנו מודל עכבר של תא חלון אחורי מקופל עור (DSFC) כדי לגשר על פער זה בין מיקרוסקופ תוך-חיוני פרה-קליני לבין שיטות הדמיה ישימות קלינית כגון CT ו- MRI. DSFC מספק גישה ישירה לגידול להדמיית מיקרוסקופיה תוך חיונית ברזולוציה גבוהה דרך חלון זכוכית, אך גם הדמיה קלינית ישימה כגון MRI מכיוון שהוא עשוי מחומרים תואמי MR (פלסטיק וזכוכית). יתר על כן, קוד MATLAB כלול מבצע רישום משותף תלת-ממדי רב-מודאלי עבור מתאמים מרחביים ישירים בין מיקרוסקופיה תוך-חיונית פרה-קלינית לבין שיטות הדמיה ישימות מבחינה קלינית. כאן נתאר את התכנון והניתוח להתקנת DSFC, כמו גם את ההליך לרישום משותף של מיקרוסקופיה תוך חיונית ושיטות הדמיה ישימות מבחינה קלינית.

<table><tbody><tr><td><>חומרי תרבית תאים חזקים</חזקים></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>BxPC-3 תאי סרטן לבלב אנושיים</td><td>ATCC (אוסף תרביות מסוג אמריקאי)</td><td>CRL-1687</td><td></td></tr><tr><td>מטריצת קרום מרתף קורנינג מטריג'ל, ללא LDEV, 10 מ"ל</td><td>קורנינג</td><td>354234</td><td></td></tr><tr><td>קורנינג סטריפטור בקר אולטרה פיפט</td><td>קורנינג</td><td>07-202-350</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco Phospphate תמיסת מלח חומצית ללא סידן, מגנזיום או פנול אדום, 500 מ"ל</td><td>Gibco</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>סרום בקר עוברי (קנדה), 500 מ"ל</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F1051-500ML</td><td></td></tr><tr><td>פניצילין-סטרפטומיצין 100x (נוזלי, מיוצב, מסונן סטרילי, נבדק בתרבית תאים)</td> <td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333-100ML</td><td></td></tr><tr><td>RPMI Medium 1640 (1x), נוזל; עם L-גלוטמין, 500 מ"ל</td><td>Gibco</td><td></td><td></td>11875093</tr><tr><td>TrypLE Express אנזים, 500 מ"ל</td><td>Gibco</td><td>12605028</td><td></td></tr><tr><td><חזק>חלון חומרים</חזקים></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>12 מ"מ זכוכית Coverslip</td><td>מכשיר הרווארד&nbsp; &nbsp;</td><td>CS-12R מס' 1.5</td><td></td></tr><tr><td>Connex 500 מדפסת תלת מימד</td><td>Stratasys</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>ביו-תואם שקוף MED610 שרף</td><td>Stratasys</td><td>&nbsp; RGD810</td><td></td></tr><tr><td>Loctite AA 3105 דבק ניתן לריפוי UV</td><td>Loctite</td><td>LCT1214249</td><td></td></tr><tr><td>מסגרת אחורית של תא חלון</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>תא חלון סמן נאמן</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>מסגרת קדמית של תא חלון</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td> קליפ תמיכה בתא חלון Trimech Inc N/A <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td><חומרי חיסון וניתוח חזקים></חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>BD בטיחותמזרקי אינסולין עם מחטים מחוברות לצמיתות, 0.5 מ"ל, 29 גרם x 1/2 אינץ'</td><td></td> תמיסת בטדין <td>CABD305932</td><td></td>BD</tr><tr><td></td><td>Betadine</td><td>AP-B002C2R98U</td><td></td></tr><tr><td>Cidex OPA 14 יום תמיסה 3.8 ליטר</td><td>ASP</td><td>JOH20394</td><td></td></tr><tr><td>רפידות תחתונות כירורגיות חד פעמיות 23 אינץ' x 24 אינץ'</td><td>קנדל</td><td>7134</td><td></td></tr><tr><td>חומר סיכה לעיניים&nbsp; &nbsp;</td><td>Optixcare</td><td>50-218-8442</td><td></td></tr><tr><td>קרם להסרת שיער</td><td>Nair</td><td>&lrm; </td><td></td>061700222611</tr><tr><td>מלקחיים המוסטטיים הלסטד</td><td>אלמדיק</td><td>7742-A12-150</td><td></td></tr><tr><td>כרית חימום</td><td>Sunbeam&nbsp;</td><td></td><td></td>B086MCN59R</tr><tr><td>מספריים איריס</td><td>Almedic</td><td>7601-A8-690</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Sigma</td><td>792632</td><td></td></tr><tr><td>Metacam</td><td>&nbsp; Boehringer Ingelheim Animal Health USA Inc NDC</td><td>0010-6015-03</td><td></td></tr><tr><td>NOD. Cg-Rag1tm1Mom&nbsp; Il2rgtm1Wjl/SzJ עכבר</td><td>מעבדת ג'קסון</td><td>7799</td><td></td></tr><tr><td>קוצץ בוטנים & גוזם</td><td>וואהל</td><td>8655-200</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; תפר כירורגי בלתי נספג SOFSILK #5-0 עם מחט נקודתית מתחדדת בגודל 3/8 אינץ' (17 מ"מ) (מצופה שעווה, משי שחור קלוע, סטרילי)&nbsp;</td><td>&nbsp; סינטורה&nbsp;</td><td>&nbsp; VS880</td><td></td></tr><tr><td>Splinter מלקחיים</td><td>Almedic</td><td>7725-A10-634</td><td></td></tr><tr><td>MR מכשיר הדמיה</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3D מודפס בתלת מימד</td>.<td></td><td></td><td>מודפס בתלת מימד מותאם אישית, עיין באיור 3 לפרטים.</td></tr><tr><td>מכשיר חימום הסעה</td><td>3M Bair Hugger</td><td>70200791401</td><td></td></tr><tr><td>מערכת הזרקת סמים</td><td>מכשיר הרווארד&nbsp; &nbsp;</td><td>PY2 70-2131</td><td>PHD 22/2200 MRI תואם משאבת מזרק</td></tr><tr><td>Gadovist 1.0</td><td>Bayer</td><td>2241089</td><td></td></tr><tr><td>מערכת ניטור נשימה</td><td>SAII</td><td>דגם 1030</td><td>MR תואמת מערכת ניטור ושער לבעלי חיים קטנים.</td></tr><tr><td>קטטר וריד זנב (27 גרם 0.5 אינץ')</td> <td>Terumo Medical Corp</td><td>15253</td><td></td></tr><tr><td><הדמיה אופטית חזקה></חזקה></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>שלב</td><td></td><td></td> הדמיה מודפסת בתלת <td>מימד מותאם אישית מודפס בתלת מימד, עיין באיור משלים 3 לפרטים.</td></tr><tr><td>12 V 7 W גמיש פולימיד מחמם צלחת דבק דק PI חימום סרט 25 מ"מ x 50 מ"מ</td><td>BANRIA&nbsp;</td><td>B09X16XCVS</td><td>גוף חימום המשמש לוויסות טמפרטורות גוף העכבר.</td></tr><tr><td>ספק כוח DC</td><td>BK Precission</td><td>1761</td><td>משמש להפעלת גוף החימום.</td></tr><tr><td>Leica MZ FLIII</td><td>Leica Microsystems</td><td>15209</td><td></td></tr><tr>מערכת <td></td><td></td><td>הדמיה svOCT</td><td>מערכת הדמיה מתוצרת פנימית. פרטים ניתן למצוא בהתייחסות 23.</td></tr><tr><td><חזק>תוכנה</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB תוכנה</td><td>MathWorks</td><td>R2020A</td><td></td></tr></tbody></table>

מודל עכבר גידול בתא החלון הגבי למיקרוסקופיה תוך-חיונית משולבת והדמיית תהודה מגנטית בחקר סרטן תרגומי

A Dorsal Skinfold Window Chamber Tumor Mouse Model for Combined Intravital Microscopy and Magnetic Resonance Imaging in Translational Cancer Research

הדמיה תוך-חיונית פרה-קלינית כגון מיקרוסקופיה וטומוגרפיה קוהרנטית אופטית הוכיחו את עצמם ככלים רבי ערך בחקר הסרטן להדמיית המיקרו-סביבה של הגידול ותגובתו לטיפול. שיטות הדמיה אלה הן בעלות רזולוציה בקנה מידה מיקרוני אך השימוש בהן מוגבל במרפאה בשל עומק החדירה הרדוד שלהן לרקמה. שיטות הדמיה ישימות יותר מבחינה קלינית כגון CT, MRI ו- PET הן בעלות עומק חדירה גדול בהרבה, אך הן בעלות רזולוציה מרחבית נמוכה יחסית (קנה מידה של מ"מ). 
כדי לתרגם ממצאי הדמיה תוך-חיונית פרה-קליניים למרפאה, יש לפתח שיטות חדשות כדי לגשר על פער הרזולוציה בין מיקרו למאקרו . כאן אנו מתארים מודל עכבר גידול של תא חלון אחורי מקופל עור שנועד לאפשר הדמיה פרה-קלינית, תוך-חיונית וישימה קלינית (CT ו-MR) באותה חיה, ואת פלטפורמת ניתוח התמונה המקשרת בין שתי שיטות הדמיה נפרדות אלה. חשוב לציין, גישת תא החלון המתוארת מאפשרת לרשום במשותף את אופני ההדמיה השונים בתלת-ממד באמצעות סמנים פידוקיאליים על תא החלון לצורך קונקורדנציה מרחבית ישירה. מודל זה יכול לשמש לאימות שיטות הדמיה קליניות קיימות, כמו גם לפיתוח שיטות חדשות באמצעות קשר ישיר עם "אמת קרקעית" ממצאים אינטרה-חיוניים ברזולוציה גבוהה. 
לבסוף, ניתן לעקוב לאורך זמן אחר תגובת הגידול לטיפולים שונים - כימותרפיה, הקרנות, טיפול פוטודינמי - באמצעות מתודולוגיה זו באמצעות שיטות הדמיה פרה-קליניות וקליניות. מודל עכבר הגידול של תא החלון הגבי ופלטפורמות ההדמיה המתוארות כאן יכולות לשמש במגוון מחקרי סרטן, למשל, בתרגום ממצאי מיקרוסקופ תוך חיוני פרה-קליני לשיטות הדמיה ישימות יותר מבחינה קלינית כגון CT או MRI.

טומוגרפיית קוהרנטיות אופטית של שונות כתמים (svOCT) בוצעה כדי לקבל תמונות מיקרו-וסקולריות תלת-ממדיות של שדה ראייה גדול (FOV) (6 x 6 מ"מ,2 רוחבי x 1 מ"מ עומק). כדי להשיג תמונות אלה, נעשה שימוש במערכת OCT מקור סחף שתוארה קודם לכן, המבוססת על אינטרפרומטר ריבועי23. תמונות OCT נרכשו על ידי תפירת שתי סריקות FOV2 FOV צמודות זו לזו לרוחב בגודל 3 x 6 מ"מ. כל סריקת B כללה 400 סריקות A ובוצעה 24x לכל מיקום (בהפרש של 25 אלפיות השנייה) כדי לאפשר עיבוד מדויק של שונות כתמים כפי שתואר בעבודה הקודמת שלנו24.
כדי לרשום במשותף את מערך נתוני ה- MRI למערך הנתונים svOCT המיקרו-וסקולרי בוצעו מספר שלבים. השלב הראשון נעשה בשלב 5.12 והוא מומחש באיור 4. שלב זה רושם במשותף את שני מערכי הנתונים לאורך כיוון העומק (ציר z באיור 4). כדי לרשום במשותף את מערכי הנתונים לאורך הממדים הרוחביים (xy-plane באיור 4), נעשה שימוש בטבעת הסמן הפידוקיאלי יחד עם סדרה של שני רישומי אפין מבוססי נקודה. ראשית, מערך הנתונים של MRI נרשם במשותף לתמונת המיקרוסקופ של שדה בהיר על ידי התאמת מיקומי הסמן הפידוקיאלי בטבעת, עם הדיבוטים המתאימים סביב היקף חלון הזכוכית במסגרת הקדמית (נקודות ירוקות באיור 5B,C). לאחר מכן, ציוני דרך וסקולריים הניתנים לזיהוי הן בערכת הנתונים המיקרו-וסקולרית svOCT והן בתמונת המיקרוסקופ brightfield משמשים לרישום משותף של תמונת שדה הבהיר (וערכת נתוני MRI מתאימה) לערכת הנתונים svOCT (נקודות כחולות באיור 5A,B). לכן, תמונת המיקרוסקופ של שדה בהיר פועלת כתמונה ברזולוציית ביניים המכילה תכונות הן מ- MRI (מיקומי divot עבור סמנים fiducial) והן מ- svOCT microvascular image (ציוני דרך מיקרו-וסקולריים) כדי לאפשר רישום משותף רב-מודאלי ברזולוציות הדמיה שונות בתכלית.
תמונות של הרישום המשותף המוצלח בין כל שלוש השיטות (דימות מיקרו-וסקולרי, מיקרוסקופ שדה רחב ו-MRI) עבור עכבר המוכן לתא חלון ללא גידול (עור חשוף בריא) וגידול מוצגות באיור 6A-C ובאיור 6D-F, בהתאמה. לאחר שכל שלושת האופנים נרשמים במשותף, ניתן לבצע ניתוח מתאם. כדי לנצל את מערכי הנתונים הרשומים במשותף, יש לבצע מתאמים מרחביים על בסיס ווקסל על ידי ווקסל או על ידי שימוש בטכניקות ממוצעות מתאימות על פני נפחי עניין נבחרים. איור 7 מציג כמה תוצאות מייצגות של המתאם בין מדדים מיקרו-וסקולריים הנגזרים מ-svOCT לבין מדדים מקרו-וסקולריים פונקציונליים הנגזרים מ-MRI. חלקות אלה כוללות נתונים של שני עכברים נושאי גידול ועכבר עור חשוף "בריא" אחד. חלקות אלה נוצרו בטכניקת VOI (1 mm 2 lateralx 500 μm depth sliding window volume of interest) עם גודל צעד רוחבי של 500 μמ' כאשר כל נקודה מייצגת מיקום אחד של ה-VOI. עבור עכבר בריא, ניתוח כלי הדם הוגבל לאזור 3 x 3 מ"מ2 של עניין במרכז FOV כדי להתאים את ההיקף המרחבי התלת-ממדי של הגידולים שנבדקו. מחקר מפורט יותר המערב מתאמי svOCT ל- MRI באמצעות שיטת ניתוח זו ניתן למצוא בעבודה האחרונה שלנו22.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66383/66383fig06.jpg"> איור 6: מערכי נתונים של הדמיה בריאה וגידולית ברישום משותף. השורה העליונה מציגה את (A) תמונת מיקרוסקופ brightfield עם רישום משותף של svOCT בקידוד עומק צבע, (B) עם אזור ניתוח המוצג על-ידי הקו המקווקו הכחול, ו-(C) מפת פרמטרים DCE-MRI רשומה במשותף עבור עכבר בריא בעל עור חשוף. השורה התחתונה מציגה את תמונת המיקרוסקופ של שדה בהיר (svOCT) בקידוד עומק צבע (D), עם רישום משותף של מיקרוסקופ שדה בהיר עם מתאר הגידול המוצג על-ידי הקו המקווקו הכחול, ו-(F) מפת פרמטרים DCE-MRI רשומה במשותף עבור עכבר הנושא גידול. הווקסלים השחורים ב-C וב-F נמצאים מחוץ לאזור הניתוח והגידול, בהתאמה, ולכן אינם נחשבים. פסי קנה מידה = 1 מ"מ. קיצורים: svOCT = טומוגרפיה קוהרנטית אופטית של שונות נקודתית; DCE-MRI = הדמיית תהודה מגנטית משופרת ניגודיות דינמית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/66383fig06large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
איור 7A מראה את פרמטר ktransשל MRI לעומת מקטע נפח כלי הדם שנמדד על ידי svOCT (VVF). VVF הוא החלק היחסי של הרקמה שנכבשת על ידי כלי דם ו- ktrans הוא קבוע הקצב עבור גדוליניום הנע מהחלל התוך-כלי לחלל החוץ-וסקולרי. ktransמתקבל על ידי התאמת מודל טופט לעקומות ריכוז הזמן של גדוליניום על בסיס ווקסל על בסיס ווקסל25,26. מדידות VVF מ- svOCT מראות כי לגידולים יש VVF קטן יותר מרקמה בריאה, מה שעשוי להצביע על נוכחות של אזורים וסקולריים גרועים בתוך הגידול. מכיוון ש- ktransתלוי בזרימת הדם, חדירות כלי הדם ושטח הפנים הנימי25,26, צפוי מתאם חיובי בין ktransו- VVF מכיוון ש- VVF גדול יותר מרמז על שטח פנים גדול יותר של כלי הדם וזרימת הדם. עם זאת, מחקרים נוספים כגון ניסויי אקסטרווסציה דקסטרן נדרשים כדי להבהיר עוד יותר את ההשפעה של חדירות כלי הדם הסרטניים במערכת יחסים זו27.
איור 7B מראה את המתאם בין הזמן של MRI לשיפור הניגודיות השיא (TTP) לעומת המרחק הממוצע של svOCT לכלי הדם הקרוב ביותר (<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;">). TTP הוא מדד כמותי למחצה המודד את הזמן הדרוש לעקומת ריכוז הזמן של גדוליניום להגיע לערכה המקסימלי וזה מחושב על בסיס ווקסל על ידי ווקסל26. זהו <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;"> מדד כלי דם svOCT המודד את המרחק הממוצע לכלי הדם הקרוב ביותר בתוך נפח22 המנותח. באופן כללי, יש רקמה בריאה קטנה יותר <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;"> בהשוואה לרקמת הגידול, מה שמעיד על כך שכלי הדם הבריאים צפופים יותר מה שמוביל לרקמה מחומצנת אחידה יותר, ורקמת הגידול פחות וסקולרית28. הערכים הגבוהים יותר <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;"> ברקמת הגידול עשויים להצביע על נוכחות של אזורי רקמה avascular. איור 7B מראה מתאם חיובי בין TTP לבין <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;">. זה מדגים כי רקמה בריאה היא כלי דם היטב עם גדוליניום שוטף לתוך ומחוץ לרקמה ביעילות ובמהירות. עם זאת, כלי הדם של הגידול מעוותים יותר עם מרחקים בין-וסקולריים גדולים יותר, מה שמגדיל את זמן ההגעה של גדוליניום לרקמה ובכך גורם לעלייה ב-TTP.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66383/66383fig07.jpg"> איור 7: MRI ל-svOCT מאקרו למתאמים מרחביים מיקרו-וסקולריים. חלקות אלה מכילות את הממצאים של שני עכברים נושאי גידול ועכבר אחד בריא חשוף עור באמצעות חלון הזזה VOI x 1 x 1 מ"מ2 צדדי × 500 μמ', חלון הזזה VOI עם גודל צעד של 500 μמ', כאשר כל נקודה מייצגת את הערכים הממוצעים של המדד הנתון עבור מיקום אחד של חלון הזזה VOI. קיצורים: svOCT = טומוגרפיה קוהרנטית אופטית של שונות נקודתית; DCE-MRI = הדמיית תהודה מגנטית משופרת ניגודיות דינמית; VOI = נפח הריבית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/66383fig07large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
קובץ משלים 1: קבצי STL תלת-ממדיים של רכיבי תא חלון. קובץ zip המכיל את 4 הרכיבים של תא DSFC (מסגרת קדמית, מסגרת אחורית, קליפ תמיכה וטבעת סמן fiducial), אשר שימש להדפסת תלת מימד של החלקים. קיצור: DSFC = תא חלון קיפול עור גבי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20file%201.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
קובץ משלים 2: סקריפט MATLAB לרישום משותף של תמונות רב-מודאליות. סקריפט MATLAB זה (Multimodal_Image_Register.m) קולט את תמונות MR של מיקרוסקופ שדה בהיר, נתוני תמונה מיקרו-וסקולריים ומבניים ופונקציונליים (מפות פרמטרים DCE ו/או IVIM) ומפיק את כל ערכות הנתונים הרשומות במשותף למערך הנתונים המיקרו-וסקולרי. סקריפט MATLAB נכתב כדי לתמוך בתבניות הקובץ הבאות: MRI - .dcm, svOCT - .mat ומיקרוסקופ - .jpg, או . טיף. קוד MATLAB נכתב כדי להתאים לגדלי הקבצים / הרזולוציות המתוארים בסעיף הפרוטוקול: MRI - שדה ראייה של 32 x 32 מ"מ עם מטריצה של 64 x 64 עבור רזולוציה של 0.5 x 0.5 מ"מ במישור; 10 פרוסות הדמיה רציפות, מיקרוסקופיה - תמונה דו-ממדית עם שדה ראייה &gt;1.5 ס"מ2 (כל רזולוציה מקובלת), ו-svOCT - 6 x 6 מ"מ שדה ראייה ברזולוציית 7.5 מיקרומטר. יש לשנות את קוד MATLAB אם נעשה שימוש בתבניות קובץ שונות, ברזולוציית תמונה או בשדות תצוגה שונים. קיצורים: DCE = ניגודיות דינמית משופרת; IVIM = תנועה לא קוהרנטית intravoxel; MRI = הדמיית תהודה מגנטית; svOCT = שונות נקודתית, טומוגרפיה קוהרנטית אופטית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Multimodal_Image_Register.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
איור משלים S1: תפרים זמניים להדבקת תא החלון לעור העכבר. התפר מתחיל ב-(1) ועובר דרך העור הקדמי של העכבר ודרך המסגרת הקדמית של תא החלון. (2) התפר עובר דרך העור האחורי של העכבר ויוצא מהמסגרת האחורית של תא החלון. לאחר מכן משחילים את התפר חזרה דרך המסגרת האחורית, (3) לתוך העור האחורי, דרך המסגרת הקדמית, ו-(4) בחזרה החוצה מהעור הקדמי. (5) לאחר מכן מחזירים את התפר דרך מסגרות DSFC ושכבות העור. (6) לבסוף, התפר מוחזר דרך החור העליון של תא החלון וכל שכבות העור. לאחר מכן משלבים את מכלול העור DSFC + על ידי הידוק וקשירת התפרים ב-(1). קיצור: DSFC = תא חלון קיפול עור גבי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20Figure%201.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
איור משלים S2: מיקום אופטימלי של תפרים קבועים. את התפרים הקבועים יש להשחיל דרך העור/מסגרת הקדמית מתוך העור/מסגרת האחורית, לאחור דרך כל המכלול, ולקשור מלפנים. כל מספר מייצג תפר בודד אחד. התפרים צריכים להיות ממוקמים בסדר המספרים כדי להפעיל לחץ באופן שווה על כל המכלול כפי שהוא מאובטח. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20Figure%202.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
איור משלים S3: שלב מודפס בתלת-ממד להדמיית מיקרוסקופיה תוך-חיונית. (A) שלב מודפס בתלת-ממד עם חיבור להרדמת גז איזופלורן משמש להדמיית מיקרוסקופיה תוך-חיונית. (B) תא החלון מאובטח לבמה על ידי שלושה ברגים כדי לשתק אותו ולמנוע כל תנועת נשימה. (C) שני גופי חימום המחוברים בסדרה למקור מתח DC מודבקים לחלק התחתון של הבמה כדי לשמור על טמפרטורת הגוף של העכבר בזמן הרדמה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20Figure%203.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>

תרגום ממצאי המיקרוסקופ התוך-חיוני מאותגר על ידי חדירת העומק הרדוד שלו לרקמה. כאן אנו מתארים מודל עכבר תא חלון גבי המאפשר רישום משותף של מיקרוסקופיה תוך חיונית ושיטות הדמיה ישימות קלינית (למשל, CT, MRI) למתאם מרחבי ישיר, מה שעשוי לייעל את התרגום הקליני של ממצאי מיקרוסקופ תוך חיוני.

Preclinical intravital imaging such as microscopy and optical coherence tomography have proven to be valuable tools in cancer research for visualizing the ...

הדמיה תוך חיונית פרה-קלינית היא בעלת רזולוציה גבוהה מאוד, אך חדירת עומק מוגבלת ברקמה, מה שהופך אותה לטובה מאוד למחקרי הדמיה פרה-קליניים. מצד שני, MRI הוא הרבה יותר ישים מבחינה קלינית ויש לו חדירת עומק גבוהה יותר, אבל רזולוציה מרחבית נמוכה מאוד. מטרת מחקר זה היא להתאים בין שתי השיטות הללו על מנת לתרגם טוב יותר את ממצאינו ממיקרוסקופיה תוך-חיונית פרה-קלינית למרפאה באמצעות הדמיית תהודה מגנטית.שיטות הדמיה רגישות לזילוח ב-MRI ובביופוטוניקה, כולל טומוגרפיית הקוהרנטיות האופטית ומערכת הגיאוגרפיה שלנו, חושפות כיצד כלי הדם הזעירים משפיעים על תגובת הגידול לרדיותרפיה היפופרקטיבית. הדפסה בתלת-ממד מסייעת גם באמצעות ייצור כלים מותאמים אישית חסכוניים, מה שמקל על מחקרי אורך. לבסוף, ניתוח תמונות AI מאפשר זיהוי של סמנים ביולוגיים חדשניים לחיזוי רדיותרפיה.העלינו מספר ממצאים הנוגעים לתגובת הגידול לרדיותרפיה היפופרקטיבית, כולל לאחרונה, הקינטיקה הטמפורלית של מדדי תגובת רקמות בעלי משמעות רדיוביולוגית ומופשטים הנגזרים מבינה מלאכותית. בנוסף, הדגמנו את ההבטחה שההדמיה הרב-מודאלית תבוצע בצורה מדויקת יותר, תוך התאמה בין MRI, טומוגרפיה קוהרנטית מקרוסקופית ואופטית, מיקרוסקופית, מדדים הנגזרים מאנגיוגרפיה. על ידי הארכת האורך היעיל של מחקרי אורך, אנו עשויים לזהות טוב יותר סמנים ביולוגיים מנבאים לתגובה ארוכת טווח לטיפול בגידול.בנוסף, על ידי שיפור החוסן של רישום משותף בין שיטות הדמיה מקרוסקופיות זמינות קלינית לבין שיטות דימות פרה-קליניות מיקרוסקופיות, אנו עשויים לשפר את יכולת התרגום של הממצאים שלנו מספסל למיטה. במהלך טיפול קרינתי גוף סטריאוטקטי, מינונים גבוהים של קרינה מספקים מספר מופחת של שברים. מטרה רדיוביולוגית פוטנציאלית אחת הקשורה למוות תאי מוגבר ב- SVRT היא מיקרו-כלי הדם של הגידול.על ידי שילוב אנגיוגרפיה אופטית ברזולוציה גבוהה ו- MRI, אנו רוצים לאפשר דימות מיקרו-כלי MRI פונקציונלי לתכנון טיפול SVRT ספציפי למטופל ותוצאות משופרות.

a-dorsal-skinfold-window-chamber-tumor-mouse-model-for-combined

Research

JoVE Journal

Cancer Research

מחקר סרטן

בסרטון זה אנו מבצעים הדמיה תוך-חיונית של תאי סרטן שהוזרקו מראש במודל עכבר דרך חלון גולגולת מושתל. טכניקת הדמיה זו ברזולוציה גבוהה של קיטועי זמן מאפשרת לחקור התנהגות דינמית של תאים סרטניים בעכבר החי.

הדמיה תוך-חיונית מבוססת חלון גולגולת במודל עכבר: טכניקת הדמיה לחקר ההתנהגות של תאי סרטן שהוזרקו מראש במוח של מודל מורין

אנו מתארים שיטה לתגובת הדמיה לטיפול נגד...

חי הדמיה של תגובות סמים בmicroenvironment הגידול במודלים עכבריים של סרטן השד

רומן ברזולוציה גבוהה<em&gt; בvivo</em&gt; טכניקת הדמיה כדי לחקור את התגובה דינמית של מבנים תוך גולגולתי לצמיחה גידול וTherapeutics

פרוטוקול זה מתאר את הדמיה intravital של העכברים הטרנסגניים לבטא סמני פלואורסצנט תאים ספציפיים. הדמיה intravital מספק שיטה לא פולשנית ברזולוציה גבוהה תצפיות בבעלי חיים באמצעות windows מושתלת שדרכו החזיית תהליכים מיקרוסקופיים אפשרית. שיטה זו שימושית במיוחד ללמוד תהליכים האורך.

מיקרוסקופ intravital להערכת סרטניים הקשורים לשימוש מתקדם הגבי צ'יימברס Skinfold חלון על העכברים הטרנסגניים פלורסנט

פרוטוקול זה משתמש במיטה רב-תאית להדמיית תהודה מגנטית מקבילה (MRI) של עד ארבעה בעלי חיים לזיהוי גידולי אדנוקרצינומה בלבלב במודלים מהונדסים גנטית. פרוטוקול MRI רב-בעלי חיים זה מהיר וחסכוני לזיהוי ומדידת גידולים, ומקל על בחירת בעלי חיים למחקרים פרה-קליניים ומעקב לאורך זמן אחר צמיחת הגידול.

הדמיית תהודה מגנטית רב-בעלי חיים למדידות גידולים במודלים של עכברים סרטן לבלב

פרוטוקול זה מתאר את השימוש במיקרוסקופיה מולטיפוטונית לביצוע הדמיה ארוכת טווח ברזולוציה גבוהה של תא בודד של הריאה השלמה בזמן אמת באמצעות חלון הדמיה מיוצב ואקום.

לטווח ארוך ברזולוציה גבוהה מיקרוסקופית Intravital בריאה עם חלון הדמיה מיוצב אבק

קיטוב גרעיני דינמי עם פירוק הדגימה שלאחר מכן איפשר מחקרים בזמן אמת של חילוף חומרים במערכות ביולוגיות. היפרפולריזציה [1-13C] פירובט שימשה לחקר פעילות לקטט דהידרוגנאז בקו תאי קרצינומה של הערמונית במבחנה.

Hyperpolarized 13 ספקטרוסקופיה בתהודה מגנטית מטבולית C והדמיה

נמוך-שדה (L-band, 1.2 GHz) אלקטרון פאראמגנטיים תהודה באמצעות הגששים nitroxyl ו- trityl מסיס הוא הפגין עבור הערכה של פרמטרים חשובים מבחינה פיזיולוגית ב microenvironment הגידול במודלים של העכבר של סרטן השד.

אין ויוו הערכת EPR pH, pO2, מצב חמצון-חיזור, ואת ריכוזים של פוספט גלוטתיון ב Microenvironment הגידול

כאן אנו מתארים שיטה עבור ברזולוציה גבוהה בזמן הדמיה multiphoton של תאים סרטניים במוח לפני ואחרי התערבות כירורגית פולשנית (למשל, ביופסיה) בתוך חיה חיה אותו. שיטה זו מאפשרת ללמוד את ההשפעה של אלה הליכים כירורגי פולשנית על תאים סרטניים ' נדידה, פולשנית, והתנהגות מתרבים ברמת תא בודד.

האורך הדמיה של התנהגות המוח תאים סרטניים בתגובה ביופסיה פולשנית כירורגית

המודל הרומן תלת מימדי המבוסס על האינטראקציה הטרולימית של תאי הגידול והריטרותקיעות מסטרומה. כאן, אנו מציגים התרבות הcoculture של תאים סרטניים מסטרומה, הדמיה של הזמן, ו מיקרוסקופ קונפוקלית כדי להמחיש את היווצרות של spheroids. זה מודל תלת מימדי מציע פלטפורמה רלוונטית ללמוד אינטראקציות הגידול משתית ולבדוק therapeutics סרטן.

סטרומה הרומן פיברוהפיצוץ-מודנן 3D הגידול מודל ספרואיד ללמוד אינטראקציה סרטניים-סטרומה וגילוי הסמים

למד שילוב מיקרוסקופיה תוך-חיונית עם הדמיית תהודה מגנטית במודל עכבר עם תא חלון גבי לחקר מיקרו-וסקולטורה ותגובת גידולים לטיפולים. שיטה זו משפרת תרגום ממצאים קדם-קליניים ליישומים קליניים.

מודל עכבר גידול בתא החלון הגבי למיקרוסקופיה תוך-חיונית משולבת והדמיית תהודה מגנטית בחקר סרטן תרגומי

גלה סרטונים נוספים