La traduzione dei risultati della microscopia intravitale è messa a dura prova dalla sua penetrazione a bassa profondità nei tessuti. Qui descriviamo un modello murino a camera a finestra dorsale che consente la co-registrazione della microscopia intravitale e delle modalità di imaging clinicamente applicabili (ad es. TC, MRI) per la correlazione spaziale diretta, semplificando potenzialmente la traduzione clinica dei risultati della microscopia intravitale.
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Articolo metodologico
Un modello murino tumorale della camera della finestra delle pliche cutanee dorsali per la microscopia intravitale combinata e la risonanza magnetica nella ricerca traslazionale sul cancro
* These authors contributed equally
In questo articolo
Sommario
Abstract
L'imaging intravitale preclinico come la microscopia e la tomografia a coerenza ottica si sono dimostrati strumenti preziosi nella ricerca sul cancro per visualizzare il microambiente tumorale e la sua risposta alla terapia. Queste modalità di imaging hanno una risoluzione su scala micron, ma hanno un uso limitato in clinica a causa della loro ridotta profondità di penetrazione nei tessuti. Le modalità di imaging più clinicamente applicabili come TC, risonanza magnetica e PET hanno una profondità di penetrazione molto maggiore, ma hanno una risoluzione spaziale relativamente inferiore (scala mm).
Per tradurre i risultati dell'imaging intravitale preclinico nella clinica, è necessario sviluppare nuovi metodi per colmare questo divario di risoluzione da micro a macro . Qui descriviamo un modello murino di tumore con camera a finestra dorsale della plica cutanea progettato per consentire l'imaging preclinico intravitale e clinicamente applicabile (TC e RM) nello stesso animale e la piattaforma di analisi delle immagini che collega questi due diversi metodi di visualizzazione. È importante sottolineare che l'approccio della camera a finestra descritto consente di co-registrare le diverse modalità di imaging in 3D utilizzando marcatori fiduciali sulla camera a finestra per una concordanza spaziale diretta. Questo modello può essere utilizzato per la convalida dei metodi di imaging clinico esistenti, nonché per lo sviluppo di nuovi metodi attraverso la correlazione diretta con i risultati intravitali ad alta risoluzione "ground truth".
Infine, la risposta tumorale a vari trattamenti - chemioterapia, radioterapia, terapia fotodinamica - può essere monitorata longitudinalmente con questa metodologia utilizzando modalità di imaging precliniche e clinicamente applicabili. Il modello murino tumorale della camera della finestra della plica dorsale e le piattaforme di imaging qui descritte possono quindi essere utilizzati in una varietà di studi di ricerca sul cancro, ad esempio nella traduzione dei risultati della microscopia intravitale preclinica in modalità di imaging più clinicamente applicabili come la TC o la risonanza magnetica.
Introduzione
La microvascolarizzazione tumorale è una componente importante del microambiente tumorale che può essere un bersaglio per la terapia e un determinante della risposta al trattamento. In ambito preclinico, la microvascolarizzazione viene tipicamente studiata utilizzando la microscopia intravitale in modelli animali ortotopici o eterotopici con camera a finestra 1,2. Ciò ha diversi vantaggi rispetto agli studi istologici poiché l'imaging viene eseguito su tessuti vivi e il tumore può essere monitorato longitudinalmente per diverse settimane o addirittura mesi 2,3
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Protocollo
Tutte le procedure sugli animali sono state eseguite in conformità con la Guida alla cura e all'uso degli animali da esperimento, stabilita dal Canadian Council on Animal Care. Gli esperimenti sono stati eseguiti secondo un protocollo approvato dall'University Health Network Institutional Animal Care and Use Committee di Toronto, in Canada.
1. Punto di riferimento per l'inoculazione del tumore
NOTA: "Landmarking" si riferisce al processo di marcatura della pelle del topo per indicare dove devono essere iniettate le cellule tumorali per ottimizzare il posizionamento del DSFC. Questa procedura di lan....
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Risultati
La tomografia a coerenza ottica con varianza speckle (svOCT) è stata eseguita per ottenere immagini microvascolari 3D ad ampio campo visivo (FOV) (6 x 6 mm,2 laterali x 1 mm di profondità). Per ottenere queste immagini, è stato utilizzato un sistema OCT a sorgente spazzata precedentemente descritto basato su un interferometro in quadratura23. Le immagini OCT sono state acquisite unendo due scansioni 3 x 6 mm2 FOV adiacenti lateralmente. Ogni B-scan consisteva in 400 A-scan ed.......
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Discussione
In questo lavoro, abbiamo sviluppato un flusso di lavoro per eseguire sia la microscopia intravitale che l'imaging clinicamente applicabile (TC, MRI e PET) nello stesso animale. Ciò è stato fatto con l'obiettivo di tradurre i risultati della microscopia preclinica alla clinica mediante la correlazione diretta della microscopia intravitale con le modalità di imaging clinico come la risonanza magnetica. Sebbene i design DSFC convenzionali siano realizzati in metallo 2,3<.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno conflitti di interesse da rivelare.
Ringraziamenti
Ringraziamo la Dott.ssa Carla Calçada (Postdoctoral Fellow, Princess Margaret Cancer Centre) e il Dr. Timothy Samuel (Ph.D. Student, Princess Margaret Cancer Centre) per l'aiuto nella coltura delle cellule tumorali e nello sviluppo del protocollo di inoculazione. La dottoressa Kathleen Ma, la dottoressa Anna Pietraszek e la dottoressa Alyssa Goldstein (Animal Research Centre, Princess Margaret Cancer Centre) hanno contribuito allo sviluppo del protocollo chirurgico. Jacob Broske (tecnologo di ingegneria medica, Princess Margaret Cancer Center) e Wayne Keller (Hardware Client Executive, Javelin Technologies - A TriMech Group Company) hanno stampato in 3D le camere dell....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Materiali per colture cellulari | |||
| BxPC-3 Cellule di cancro al pancreas umano | ATCC (American Type Culture Collection) | CRL-1687 | |
| Corning Matrigel Matrice di membrana basale, senza LDEV, 10 mL | Corning | ||
| Corning Stripettor Ultra Pipet Controller | Corning | 07-202-350 | |
| Soluzione salina tamponata con fosfato Dulbecco senza calcio, magnesio o rosso fenolo, 500 mL | di Gibco | 14190144 | |
| Siero fetale bovino (Canada), 500 mL | di Penicillina-Streptomicina | ||
| 100x (liquido, stabilizzato, filtrato sterile, testato in coltura cellulare) | Sigma-Aldrich | P4333-100ML | |
| RPMI Medium 1640 (1x), liquido; con L-Glutammina, 500 mL | di Gibco | ||
| TrypLE Express Enzyme, 500 mL | Gibco | 12605028 | |
| Window Chamber Materials | |||
| 12 mm Glass Coverslip | Harvard Apparatus | CS-12R n. 1.5 | |
| Stampante 3D Connex 500 | Stratasys | N/A Resina | |
| MED610 trasparente biocompatibile | Stratasys | RGD810 | |
| Loctite AA 3105 Colla polimerizzabile UV | Loctite | LCT1214249 | |
| Telaio posteriore della camera della finestra | Trimech Inc | N/A | |
| Marcatore fiduciale della camera della finestra | Trimech Inc | N/A | |
| Cornice frontale della camera della finestra | Trimech Inc | N/A | |
| Clip di supporto della camera della finestra | Trimech Inc | N/A | |
| Materiali per inoculazione e chirurgia | |||
| BD Siringhe per insulina SafetyGlide con aghi fissati in modo permanente, 0,5 mL, 29 G x 1/2" | BD | CABD305932 | |
| Soluzione Betadine | AP-B002C2R98U | ||
| Cidex OPA 14 giorni 3,8 L | ASP | JOH20394 | |
| Sottocuscinetti chirurgici monouso 23 pollici x 24 pollici | Kendall | 7134 | |
| Lubrificante per gli occhi | Optixcare | 50-218-8442 | |
| Crema depilatoria | Nair | | |
| Pinza emostatica Halstead | Almedic | 7742-A12-150 | |
| Termoforo | Sunbeam | ||
| Forbici per iride | Almedic | 7601-A8-690 | |
| Isoflurano | Sigma | 792632 | |
| Metacam | Boehringer Ingelheim Animal Health USA Inc | NDC 0010-6015-03 | |
| NOD. Cg-Rag1tm1Mamma Il2rgtm1Wjl/SzJ mouse | il laboratorio Jackson | 7799 | |
| Peanut Clipper & Trimmer | Wahl | 8655-200 | |
| Sutura chirurgica non assorbibile SOFSILK #5-0 con ago a punta conica da 3/8" (17 mm) (rivestito di cera, seta nera intrecciata, sterile). | Sintura | Pinza per schegge VS880 | |
| Almedic | 7725-A10-634 | ||
| MR Imaging | |||
| Dispositivo di immobilizzazione della camera della finestra stampato in 3D. | stampato in 3D personalizzato, fare riferimento alla figura 3 per i dettagli. | ||
| Dispositivo di riscaldamento a convezione | 3M Bair Hugger | 70200791401 | |
| Sistema di iniezione di farmaci | Harvard Apparatus | PY2 70-2131 | PHD 22/2200 Pompa a siringa compatibile con la risonanza magnetica |
| Gadovist 1.0 | Bayer | 2241089 | |
| Sistema di monitoraggio respiratorio | SAII | Modello 1030 | Sistema di monitoraggio e gating compatibile con la risonanza magnetica per piccoli animali. |
| Catetere per vena caudale (27 G 0,5") | Terumo Medical Corp | 15253< | |
| strong>Optical Imaging | |||
| Stadio di imaging stampato in 3D Stampato | in 3D personalizzato, fare riferimento alla figura 3 supplementare per i dettagli. | ||
| Piastra riscaldante flessibile in poliimmide da 12 V 7 W Pellicola riscaldante PI adesiva sottile 25 mm x 50 mm | BANRIA | B09X16XCVS | Elemento riscaldante utilizzato per la regolazione della temperatura del corpo del mouse. |
| Alimentatore CC | BK Precisione | 1761 | Utilizzato per alimentare l'elemento riscaldante. |
| Leica MZ FLIII | Microsystems | 15209 | |
| svOCT sistema | imaging realizzato internamente. I dettagli sono disponibili nella referenza 23. | ||
| Software | |||
| MATLAB Software | MathWorks | R2020A |
Riferimenti
- Fukumura, D., Duda, D. G., Munn, L. L., Jain, R. K. Tumor microvasculature and microenvironment: Novel insights through intravital imaging in pre-clinical models. Microcirculation. 17 (3), 206-225 (2010).
- Demidov, V., et al.
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Ristampe e permessi
