Name: PET e MRI guidate irradiazione di un modello del ratto di Glioblastoma utilizzando un Micro-irradiatore (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 48 s
Description: Impara l'irradiazione conforme guidata da immagini per la ricerca sul glioblastoma utilizzando ratti Fisher 5344. Questa tecnica combina MRI e PET per migliorare la precisione della radioterapia preclinica.

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Gli autori vorrei ringraziare Stichting Luka Hemelaere e Soroptimist International per sostenere questo lavoro.

Lo studio è stato approvato dal comitato etico per gli esperimenti sugli animali (ECD 09/23 ed ECD 12/28). Tutti i dettagli commerciali possono essere trovati nella Tabella materiali.
1. F98 GB ratto modello cellulare
<ol>
	<li>Le cellule di F98 GB, ottenute da ATCC, negli strati monomolecolari utilizzando di Dulbecco modificato Eagle Medium, siero del vitello di 10%, 1%, penicillina, streptomicina 1%, 1% L-Glutammina e 0,1% amfotericina b, della cultura e posto in un'incubatrice di CO2 (5% CO2 e 37 ° C).</li>
	<li>Inoculare le cellule di glioma nel cervello di ratti femminili di F344 Fischer (170 g di peso corporeo).<ol>
		<li>Utilizzare strumenti sterili e indossare guanti sterili in ogni momento.</li>
		<li>Anestetizzare i ratti iniettando una miscela di 74 mg/kg ketamina e 11 mg/kg xylazina intrapertioneally (IP) con una siringa da insulina (1 mL, 29 G). Confermare l'amputate dall'assenza di risposta per il riflesso di ritiro dell'arto. Immobilizzare i ratti in un dispositivo stereotassica con punti di fissaggio per naso e orecchie. Posto un occhio di carbomer gel per prevenire la secchezza degli occhi mentre sotto anestesia.</li>
		<li>Radere il ratto dall'altezza degli occhi alla parte posteriore del cranio e disinfettare la pelle con povidone-iodio.</li>
		<li>Esporre il cranio attraverso un'incisione del cuoio capelluto del midline di 2 cm e fare un 1 mm foro (carotatrice) 2 mm posteriore e 2,5 mm laterale per il bregma nell'emisfero frontale di destra.</li>
		<li>Inserire un ago da insulina stereotactically guidate (29 G) e iniettare sospensione di 5 µ l cellulare (20.000 celle F98 GB) 3 mm di profondità utilizzando un controller pompa microsiringa (impostazioni: iniettare (I50), tasso (001 SDN) 1 nL/s).</li>
		<li>Estrarre la siringa lentamente e chiudere l'incisione con la cera dell'osso. Suturare la pelle e disinfettare con povidone-iodio.</li>
		<li>Stabilizzare la temperatura corporea dell'animale post-ambulatorio utilizzando una lampada rossa. Monitorare il risveglio del ratto fino a quando ha riacquistato coscienza sufficiente per mantenere decubito sternale. Non restituire l'animale per la compagnia di altri animali fino a quando completamente recuperato. Tenere tutti gli animali in condizioni ambiente controllate (cicli di luce/buio normali 12 h, 20-24 ° C e umidità relativa 40-70%) con cibo e acqua ad libitum. Assicurarsi di seguire da vicino gli animali monitorando il loro peso corporeo, cibo, assunzione di acqua e loro attività e il comportamento normale. Utilizzare una dose letale di sodio pentobarbital per eutanasia degli animali (160 mg/kg), se si osserva un calo di peso corporeo di 20% o quando il comportamento normale si deteriora gravemente (ad es., mancanza di governare).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. conferma della crescita del tumore
Nota: Valutare usando MRI di T2-weighted MRI contrapporre-aumentato dinamico (DCE-MRI) e contrapporre-aumentata di T1-weighted MRI post-inoculazione del tumore crescita 8 giorni. Quando il tumore raggiunge una dimensione di 2.5 x 2.5 x 2.5 mm3, selezionare il ratto per la terapia.
<ol>
	<li>In primo luogo, collegare un ago 30 G per un tubo lungo 60 cm, che viene inserito per via endovenosa nella vena caudale laterale. Anestetizzare i ratti attraverso un cono di naso con 2% isoflurane mescolata con ossigeno (0,3 L/min). Confermare amputate quando i ratti non rispondono per il riflesso di ritiro dell'arto. Coprire i ratti con una coperta riscaldata e metterli nel letto del MRI. Utilizzare un gel di carbomer occhio per prevenire la secchezza.</li>
	<li>Posizionare il letto nel supporto con una bobina di superficie del cervello di ratto fisso e posizionare il letto in una bobina trasmittente di 72mm ratto tutto il corpo.</li>
	<li>Eseguire una scansione di localizzatore seguita da una scansione di filare-eco di T2-weighted per valutare la crescita del tumore. Dettagli di sequenza di T2-MRI: TR/TE 3661/37,1 ms, 109 µm isotropo in piano ad alta risoluzione, fetta spessore 600 µm, 4 medie, TA 9 min 45 s.</li>
	<li>Se il tumore è confermato dall'acquisizione di T2-weighted, iniettare un agente di contrasto contenenti gadolinio i tubi posizionati per via endovenosa (agente di contrasto MRI; 0,4 mL/kg) 30 s dopo l'inizio dell'acquisizione DCE-MRI. Acquisire DCE-MRI durante 12 min utilizzando un fast-basso angolo girato sequenza (FLASH) in una sola fetta (fetta di 1 mm di spessore). Utilizzare una risoluzione spaziale nel piano di (312 µm2) e una risoluzione temporale di 1,34 s.</li>
	<li>Utilizzando lo strumento di analisi di sequenza di immagine, selezionare una regione di interesse (ROI) all'interno della regione di tumore ritenuto sospetto per tracciare l'intensità del segnale nel tempo. Successivamente, analizzare la forma della curva di DCE risultante per confermare la presenza di glioblastoma (Figura 3).</li>
	<li>Infine, acquisire una sequenza di contrapporre-aumentata spin-echo T1-weighted. Dettagli di sequenza T1-MRI: TR/TE 1539/9,7 ms, 117 µm isotropo in piano ad alta risoluzione, fetta spessore 600 µm, 3 medie, TA 4 min 15 s. tipico contrasto T1-weighted MR immagini ottimizzate sono mostrate nella Figura 2.</li>
	<li>Dopo aver finalizzato la sequenza di T1-weighted, l'animale può svegliarsi sotto continuo controllo, finché non si riacquista la piena coscienza.</li>
</ol>
3. multimodality Imaging per la selezione del Volume di destinazione
Nota: Per poter eseguire MRI-guida 3D conformal irradiazione del ratto F98 GB modello con l'animale-guida sub-volume potenziamento, 3 imaging modalità necessità di essere eseguita. Prima di iniettare il radiotraccitore, poi eseguire risonanza magnetica durante l'assorbimento dell'elemento tracciante, successivamente eseguire un'acquisizione PET statica e un trattamento pianificazione CT.
<ol>
	<li>Anestetizzare gli animali utilizzando un cono di naso con 2% isoflurane mescolata con ossigeno (0,3 L/min). Confermare amputate quando i ratti non rispondono per il riflesso di ritiro dell'arto. Utilizzare un carbomer eye gel per prevenire la secchezza mentre sotto anestesia.</li>
	<li>Inserire un catetere (26 G) nella vena della coda, che consente l'iniezione di tracciante radioattivo di 37 MBq di PET sciolto in soluzione salina µ l 200. Iniettare 18F-FET o 18F-FAZA, 30 min o 2 h prima dell'acquisizione di PET, rispettivamente.</li>
	<li>Iniettare mezzo di contrasto MRI (0,4 mL/kg) per via endovenosa nella vena caudale utilizzando il catetere 15min prima acquisizione PET.</li>
	<li>Mettere i ratti su un in-House ha reso il letto di multimodalità e fissare mediante gancio-e-strappo, mantenendo una posizione fissa durante la formazione immagine e micro-irradiazione (Figura 1).</li>
	<li>Difficoltà tre marcatori multimodalità (capillari riempiti con acqua) sotto, sopra e sul lato destro del cranio. Posizionare il ratto, ancora fissato sul letto multimodalità, nel supporto animale dello scanner MRI, fissare la bobina di superficie del cervello del ratto e posizionare questo set-up in una bobina di corpo intero trasmettitore ratto di 72 mm. Eseguire una scansione di localizzatore seguita da una sequenza di contrapporre-aumentata spin-echo T1-weighted.</li>
	<li>Trasportare l'animale per eseguire un 18F-FET o 18acquisizione PET F-FAZA. Acquisire una scansione PET statica 30 min in modalità elenco. Scansione dovrebbe essere acquisito o 30 min dopo l'iniezione di 18F-FET o a 2 h dopo l'iniezione di 18F-FAZA.</li></ol>Ricostruire tutte le esplorazioni dell'animale domestico in una matrice di dimensioni 200 × 200 × 64 da un algoritmo di massimazione di aspettativa massima probabilità (MLEM) 2D utilizzando una dimensione del voxel di 0.5 × 0.5 × 1,157 mm e 60 iterazioni.
	<li>Metti l'animale, ancora fissata sul letto multimodalità, su un supporto di plastica fissato sul tabella posizionamento robotica quattro-asse del micro-irradiatore. Eseguire una scansione CT per la pianificazione di trattamento ad alta risoluzione utilizzando un filtro di alluminio di 1 mm e un rilevatore a pannello piatto 20 x 20 cm (1.024 x 1.024 pixel) amorfo Si. Ricostruire le immagini di CT con una dimensione del voxel isotropo di 0,2 mm. correggere la tensione di tubo e tubo corrente a 70 kV e 0,4 mA, rispettivamente. Acquisire un totale di 360 proiezioni su 360 °.</li>

4. pianificazione del trattamento RT
<ol>
	<li>Utilizzare il trattamento pre-clinico di pianificazione di sistema (PCTPS) per la pianificazione del trattamento. Importare il CT pianificazione del PCTPS e del segmento manualmente questa immagine di CT in tre codici categoria differenti del tessuto: osso, tessuti molli e aria. Questa segmentazione manuale si basa sulla definizione di tre diverse soglie di valore di grigio sulla pianificazione TAC. Queste soglie grigio-valore manualmente selezionate dovrebbero essere scelto tale che l'aria nel cervello è assente e quello spessore dell'osso del cranio è diverso da zero. Una volta definite queste soglie, densità del materiale vengono assegnati da PCTPS per osso, tessuti molli e aria (Figura 4).</li>
	<li>Se solo è necessaria una guida di MRI, caricare l'esplorazione di MRI e co-registrare con il CT pianificazione utilizzando il PCTPS.<ol>
		<li>Utilizzare le trasformazioni di corpo rigido (tre traslazioni e tre rotazioni), i marcatori di multimodalità e il cranio. Sovrapponendo l'intensità aumentata del segnale del cranio sul CT con nero segnale su MRI, una fusione precisa può essere realizzato (Figura 5).</li>
		<li>Selezionare la destinazione per irradiazione al centro del tumore d'aumento su T1-weighted MRI, Vedi Figura 6 e Figura 7.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Quando ulteriori informazioni PET devono essere inclusi, includere una co-registrazione CT/MRI/PET utilizzando il software di quantificazione di immagini biomediche (BIQS).<ol>
		<li>Utilizzare l'utensile contouring nella BIQS per ottenere la fusione di immagini PET/MRI (Figura 8). Dopo co-registrazione, selezionare la destinazione nel centro del maggiore assorbimento dell'elemento tracciante PET in BIQS (Figura 9) e inserire manualmente le coordinate PCTPS utilizzando le seguenti trasformazioni: X → -X, Y → Z e Z → -Y.</li>
		<li>Selezionare la dose prescritta, il numero di archi, posizione di arco, gamma di rotazione di archi e la dimensione del collimatore (Figura 10).</li>
		<li>Per MRI-guida RT, utilizzare le seguenti impostazioni: una dose prescritta di 20 Gy, 3 archi posizionati a divano angoli di-45 °, 0 ° e 45 ° con rotazioni di arco di 120 ° e una dimensione di collimatore di 5 x 5 mm.</li>
		<li>Per animale-MRI-guida RT, utilizzare le seguenti impostazioni: una dose prescritta di 20 Gy usando 3 archi e un collimatore di 5 x 5 mm ed extra di 5 Gy per sub-volume d'amplificazione utilizzando 3 archi non complanari e un collimatore di 1 x 1 mm. Selezionare una rotazione di 120 ° per tutti gli archi mentre si cambia la posizione del divano (-45 °, 0 ° e 45 °).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Calcolare la distribuzione di dose all'interno dell'animale e i parametri di consegna del fascio di consegnare la dose prescritta di destinazione tramite il PCTPS. Prima di irradiazione effettiva, testare le rotazioni di arco a divano diverse posizioni per evitare qualsiasi collisione durante l'irradiazione.</li>
	<li>Per l'irradiazione effettiva, selezionare un filtro di rame di 0,15 mm, impostare la tensione dei raggi x a 220 kV, impostare i raggi x corrente 13 mA, e la posizione del collimatore giusto sul cavalletto. Eseguire il RT trasferendo i parametri di consegna del fascio appropriato dal PCTPS per la micro-irradiatore.</li>
	<li>Durante queste procedure, il ratto è tenuto sotto anestesia continuo isoflurano (2% isoflurane, mescolata con ossigeno 0,3 L/min). Dopo l'esecuzione dell'ultimo arco, l'animale può svegliarsi sotto continuo controllo, finché non si riacquista la piena consapevolezza.</li>
</ol>
5. dose Volume istogrammi (DVHs)
Nota: Per confrontare la dose effettiva consegnata per i volumi di destinazione del tumore e del tessuto di cervello normale circostante, calcolare DVHs.
<ol>
	<li>Disegnare un volume di interesse (VOI) intorno al tumore e il cervello normale su T1-weighted contrapporre-aumentata immagini della onorevole per calcolare la media, massima e minima dose (Figura 11).</li>
	<li>Come un surrogato per la massima, la media e la dose minima per il volume del tumore e il volume di tessuto cerebrale normale, calcolare la D2, D50e D90. D sta per la dose ricevuta da x % del volume, indicati con l'indice e può essere derivata dal DVH risultante.</li>
</ol>
6. TMZ e Sham chemioterapia
<ol>
	<li>Per simulare il trattamento del glioblastoma in pazienti, somministrare la chemioterapia concomitante usando le iniezioni di IP di 29 mg/kg che TMZ disciolti in una soluzione salina con 25% dimetilsulfossido (DMSO) una volta al giorno per 5 giorni a partire dal giorno della irradiazione24, 25. uso 1 mL, siringa da insulina 29 G per iniezione.</li>
	<li>Per il gruppo di controllo, è necessario somministrare per iniezione da passo 6.1 senza TMZ.</li>
</ol>

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<li>Robinson, C. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+alternative+temozolomide+schedules+on+glioblastoma+O%286%29-methylguanine-DNA+methyltransferase+activity+and+survival%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Cancer%22%5BJournal%5D)">Effect of alternative temozolomide schedules on glioblastoma O(6)-methylguanine-DNA methyltransferase activity and survival.</a> Br J Cancer. 103, 498-504 (2010).</li>
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</ol>

Gli autori non hanno conflitti di interesse di divulgare

Per raggiungere irradiazione accurata del bersaglio del tumore glioblastoma nel cervello del ratto, Consiglio di CT di micro-irradiatore a bordo non era sufficiente. I tumori cerebrali sono difficilmente visibili a causa di contrasto insufficiente dei tessuti molli, anche se l'aumento di contrasto sarebbe stato utilizzato. Come tale, MRI deve essere incluso per consentire l'irradiazione più precisa. Utilizzando un'acquisizione di MR sequenziale su un sistema di T 7 e un'acquisizione di CT su micro-irradiatore di che siam...

Glioma di alto grado è il tumore cerebrale maligno più comune e più aggressivo in adulti con una sopravvivenza mediana di 1 anno nonostante le modalità correnti di trattamento. Lo standard di cura comprende maximal resezione chirurgica seguita da radioterapia esterna del fascio combinato (RT) e temozolomide (TMZ), seguita da manutenzione TMZ1,2,3. Sin dall'introduzione di TMZ ora più di 15 anni fa, non sono stati apportati miglioramenti significativi nel trattamento di questi tumori. Di conseguenza, l'implementazione di nuove strategie terapeutiche è urgente ma dovrebbe essere esaminato in primo luogo nei modelli di terapia del cancro di animali piccoli (per lo più topi e ratti). Modelli del roditore del tumore-cuscinetto possono essere utilizzati per studiare l'efficacia dei protocolli di radiazione nuovi e complessi, possibilmente combinato con altri agenti di trattamento (nuovo), per valutare la risposta di radiazione o per ricercare agenti radio-protettivi. Dei principali vantaggi della ricerca preclinica di radiazione è la capacità di lavorare in condizioni sperimentali controllate utilizzando larghe coorti conseguente resa dati accelerata a causa le durate della vita più breve dei roditori. I risultati preclinici quindi dovrebbero essere tradotta in una sperimentazione clinica in un modo molto più veloce e più efficiente rispetto all'attuale prassi4.
Esperimenti di piccolo animale radiazioni negli ultimi decenni sono stati raggiunti in genere utilizzando radiazione fisso fonti5,6,7, ad esempio, 137Cs e 60Co, isotopi, o lineare acceleratori destinato ad uso clinico umano, l'applicazione di un campo di radiazione singolo con raggi x MV6,8,9,10,11. Tuttavia, questi dispositivi non raggiungono sub-millimetrica precisione, che è richiesto per animali di piccola taglia12. Inoltre, i raggi x MV hanno caratteristiche inadatte per irradiare piccoli bersagli, come un accumulo di dose all'interfaccia aria-tessuto della regione di ingresso del fascio con un limite nell'ordine l'animale stesso misura4,6 ,8,9,10,11. Quest'ultima rende molto impegnativo per trasportare una dose uniforme ad un tumore risparmiando che circonda il cervello normale tessuto4,8,9,10,11. Quindi, non è chiaro in quali gli studi sugli animali corrente di misura sono ancora rilevanti per moderno RT pratica12. A questo proposito, recentemente sviluppati tridimensionale (3D) conformal piccolo animale micro-irradiatori sono promettenti per colmare il divario tecnologico tra 3D immagine-guida RT tecniche avanzate, quali la radioterapia ad intensità modulata (IMRT) o conformi archi utilizzati in esseri umani ed attuale piccolo animale irradiazione4,13. Queste piattaforme fanno uso di una sorgente di raggi x di kilovoltage (kV) per ottenere penumbras tagliente e per evitare l'accumulo di dose. Queste piattaforme includono una fase comandata da calcolatore per animale posizionamento, un kV sorgente di raggi x per immagini e radioterapia, un assembly di rotazione gantry per consentire la consegna di radiazione da varie angolazioni e un sistema di collimazione per modellare il fascio di radiazioni 4. nel 2011, un micro-irradiatore è stato installato presso il laboratorio di imaging preclinico dell'Università di Gand (Figura 1). Questo sistema è simile alla pratica moderna radioterapia umano e consente una grande varietà di esperimenti preclinici, come la sinergia di radiazione con altre terapie, combinazioni di radiazione complessi e studi di spinta di immagine-guida sub-target.
Pianificazione su queste micro-irradiatori del trattamento si basa sul CT, che equivale a umano pianificazione sistemi14,15. Per formazione immagine di CT, un rivelatore di raggi x a bordo è usato in combinazione con il tubo radiogeno kV stesso che viene utilizzato durante il trattamento. Formazione immagine di CT viene utilizzata in quanto consente per un posizionamento accurato degli animali e fornisce le informazioni necessarie per il calcolo della dose individuale radiazione tramite segmentazione. Tuttavia, a causa del basso contrasto del morbido-tessuto in CT imaging, tumori nel cervello di animali di piccole taglia, come il glioma di prima scelta, non possono essere facilmente delineati. L'incorporazione di imaging multi-modalità è pertanto necessario per una delineazione del volume target preciso. Rispetto al CT, MRI fornisce il contrasto morbido-tessuto notevolmente superiore. Questo lo rende molto più facile visualizzare i confini della lesione che si tradurrà in una molto migliore delineazione del volume bersaglio, contribuendo a meglio irradiare la lesione ed evitare che circonda il tessuto, come illustrato Figura 24, 16. Un ulteriore vantaggio è che la risonanza magnetica utilizza radiazioni non-ionizzanti, a differenza di CT che utilizza radiazioni ionizzanti. Gli svantaggi principali di MRI sono i tempi di acquisizione relativamente lunghi e costi operativi elevati. È importante notare che le esplorazioni di MRI non possono essere utilizzate per il calcolo della dose, come non forniscono le informazioni di densità dell'elettrone richiesto, anche se si registrano progressi in questo campo, anche con il recente sviluppo di MR-Linac. Come tale, un set di dati combinati di CT/MRI è il metodo di scelta per la pianificazione l'irradiazione del glioma maligno, contenente sia le informazioni necessarie per il targeting (volumi basati su MRI) e per il calcolo della dose (densità dell'elettrone basati su CT).
Per diminuire il divario tra irradiazione di animali piccolo e routine clinica, MRI chiaramente deve essere integrata nel flusso di lavoro di micro-irradiatore, che richiedono una registrazione corretta tra MRI e CT, che è tutt'altro che banale. In questa carta, il nostro protocollo per MRI-guida 3D conformal irradiazione di F98 glioblastoma in ratti è discussa, che è stato recentemente pubblicato17.
Anche se incorporando CT e MRI del flusso di lavoro di micro-irradiatore è un chiaro passo avanti nella ricerca di piccoli animali irradiazione, queste tecniche di imaging anatomiche non sempre consentono una definizione completa del volume di destinazione. Le mutazioni patologiche nel cervello il CT e MRI sono caratterizzate da maggiore contenuto d'acqua (edema) e perdita della barriera emato - encefalica o aumento di contrasto. Tuttavia, sia aumento di contrasto e iper-intense aree su T2-weighted MRI non sono sempre una misura accurata dell'estensione del tumore.Le cellule del tumore sono state rilevate ben oltre i margini di aumento di contrasto12. Inoltre, nessuna di queste tecniche può identificare le parti più aggressive all'interno del tumore, che può essere responsabile di resistenza terapeutica e ricorrenza del tumore. Di conseguenza, ulteriori informazioni da tecniche di imaging molecolare come animale domestico può avere un valore aggiunto per RT volume individuazione del target perché queste tecniche permettono di visualizzare percorsi biologici in vivo12,18, 19.
Nel 2000, Ling et al ha introdotto il concetto di volume bersaglio biologico (BTV) integrando imaging anatomico e funzionale nel flusso di lavoro di radioterapia, portando a quello che loro chiamano la radioterapia conformal multidimensionali20. Questo crea la possibilità di migliorare la dose di targeting formulando una dose non uniforme per un'area di destinazione utilizzando ad esempio immagini PET. Il più usato traccianti PET per la stadiazione del tumore e per monitorare il trattamento risposta è fluor-18 (18F) con l'etichetta del fluorodeoxyglucose (FDG), che Visualizza il metabolismo di glucosio21. Nel cancro della testa e del collo, studi precedenti hanno dimostrato che l'uso di 18F-FDG PET hanno portato a una migliore stima del volume del tumore effettivo, come definito dagli esemplari patologici, confrontati con il CT e MRI22. In cerebrali primari tumori, dove FDG non è utile a causa del segnale di fondo molto forte dal cervello normale, gli aminoacidi, come 11C-metionina e, più recentemente, 18F-fluoroetthyltyrosine (FET), sono stati studiati per GTV delineazione con spesso marcate differenze tra amminoacido PET e basati su MRI GTVs23. Tuttavia, nessuna prova futura indagare il significato di questa scoperta è stata effettuata ancora. In questo studio, abbiamo selezionato l' amminoacido tracciante 18F-FET e l'ipossia tracciante 18F-fluoroazomycin-arabinoside (18F-FAZA). 18 F-FET e 18F-FAZA sono stati selezionati perché un maggiore assorbimento di aminoacidi è fortemente correlato con il tasso di proliferazione in tumori GB, mentre l'assorbimento di un'ipossia PET-tracciante è correlato con la resistenza a (chemio) radioterapia18 , 23. sub-volume d'amplificazione usando la micro-irradiatore è stato ottimizzato dando una dose di radiazione supplementare ad una parte del tumore in ratti F98 GB PET-definito.

<table><tbody><tr><td>GB RAT model</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>F98 Linea cellulare di glioblastoma</td><td>ATCC</td><td>CRL-2397</td><td></td></tr><tr><td>Fischer F344/Ico crl Ratti</td><td>Charles River</td><td>N/A</td><td>http://www.criver.com/products-services/basic-research/find-a-model/fischer-344-rat</td></tr><tr><td>Sistema di micropompa</td><td>World Precision</td><td>Instruments UMP3</td><td>Micro 4: https://www.wpiinc.com/products/top-products/make-selection-ump3-ultramicropump/#tabs-1</td></tr><tr><td>Telaio stereotassico</td><td>Kopf</td><td>902</td><td>Modello 902 Dual Small Animal Telaio stereotassico</td></tr><tr><td>trapano diamante</td><td>Velleman</td><td>VTHD02</td><td>https://www.velleman.eu/products/view/?id=370450</td></tr><tr><td>Cera d'osso</td><td>Aesculap</td><td>1029754</td><td>https://www.aesculapusa.com/products/wound-closure/hemostatic-bone-wax</td></tr><tr><td>Siringa per insulina Microfine</td><td>Beckton-Dickinson</td><td>320924</td><td>1 mL, 29G</td></tr><tr><td>Lampada IR InfraPhil</td><td>Philips</td><td>HP3616/01</td><td></td></tr><tr><td>Ethilon</td><td>Ethicon</td><td>662G/662H</td><td>FS-2, 4-0, 3/8, 19 mm</td></tr><tr><td>Nome</strong</td><td>>Azienda</td><td> Numero di catalogo</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Coltura cellulare</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Invitrogen</td><td>14040-091</td><td></td></tr><tr><td>Penicillina-streptomicina</td><td>Invitrogen</td><td>15140-148</td><td></td></tr><tr><td>L-glutammina</td><td>Invitrogen</td><td>25030-032</td><td></td></tr><tr><td>Fungizone</td><td>Invitrogen</td><td>15290-018</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA</td><td>Invitrogen</td><td>25300-062</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Invitrogen</td><td>14040-224</td><td></td></tr><tr><td>Falcons</td><td>Thermo Scientific</td><td>178883</td><td>175 cm2 superficie del nunclon, monouso per colture cellulari con tappi filtranti</td></tr><tr><td>Mezzo di congelamento cellulare</td><td>Sigma-aldrich</td><td>C6164</td><td>Cell Freezing Medium-DMSO, filtrato sterile, adatto per coltura cellulare, testato per endotossine</td></tr><tr><td>Nome</td><td>Azienda</td><td>Numero di catalogo</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Irradiazione animale</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Micro-irradiatore</td><td>X-strahl</td><td>Software SARRP</td><td></td></tr><tr><td>per irradiazione</td><td>X-strahl</td><td>Sistema</td> di <td>pianificazione preclinica del trattamento (PCTPS) MuriPlan, versione 2.0.5.</td></tr><tr><td>Name</td><td>Azienda</td><td>Numero di catalogo</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Small animal PET</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>microPET possibilità di sistema 1</td><td>Molecubes</td><td>B-Cube</td><td>http://www.molecubes.com/b-cube/</td></tr> <tr><td>possibilità di sistema microPET 2</td><td>TriFoil Imaging, traccianti PET Northridge CA</td><td>FLEX Triumph II</td><td>http://www.trifoilimaging.com</td></tr> Prodotto <tr><td></td><td>internamente</td><td></td><td>18F-FDG, 18F-FET, 18F-FAZA, 18F-Choline</td></tr><tr><td>Nome</td><td>Company</td><td>Numero di catalogo</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Small animal MRI</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>sistema microMRI</td><td>Bruker Biospin</td><td>Pharmascan 70/16 https://www.bruker.com/products/mr/preclinical-mri/pharmascan/overview.html</td><td></td></tr><tr><td>Dotarem</td> mezzo di contrasto <td>Guerbet</td><td></td><td>MRI Bobina trasmettitore Dotarem 0,5 mmol/ml</td></tr> per <tr><td>tutto il corpo di ratto</td><td>Rapid Biomedical</td><td>V-HLS-070</td><td></td></tr><tr><td>bobina per superficie cerebrale di ratto</td><td>Rapid Biomedical</td><td>P-H02LE-070</td><td></td></tr><tr><td>Unità di riscaldamento a base d'acqua</td><td>Bruker Biospin</td><td>MT0125</td><td></td></tr><tr><td>30 G Ago per iniezione IV</td><td>Beckton-Dickinson</td><td>305128</td><td>30 G</td></tr><tr><td>Tubo PE 10 (60 cm/iniezione)</td><td>Instech laboratories, Inc</td><td>BTPE-10</td><td>BTPE-10, tubo in polietilene 0,011 x 0,024 pollici (0,28 x 60 mm), non sterile, bobina da 30 m (98 piedi), Instech laboratories, Inc Plymouth meeting PA USA- (800) 443-4227- http://www.instechlabs.com</td></tr><tr><td>capillari per microematocrito non eparinizzati</td><td>GMBH</td><td>7493 21</td><td>questi capillari vengono riempiti d'acqua per creare marcatori visibili su risonanza magnetica e TC</td></tr><<tr><td>strong>Nome</td><td>Azienda</td><td>Numero di catalogo</td><td>Comments</strong</td></tr><tr><td>>Consumables</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>isoflurano: Isoflo</td><td>Zoetis</td><td>B506</td><td>Anestesia</td></tr><tr><td>ketamina: Ketamidor</td><td>Ecuphar</td><td></td><td>Anestesia</td></tr><tr><td>xilazina: Sedaxyl</td><td>Codifar NV</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Catetere</td> per anestesia <td>Terumo</td><td>Versatus-W</td><td>26G</td></tr><tr><td>Temozolomide</td><td>Sigma-aldrich</td><td>T2577-100MG</td><td>chemioterapia</td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma-aldrich</td><td>276855-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Siringa da insulina Microfine</td><td>Beckton-Dickinson</td><td>320924</td><td>1 mL, 29G</td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Numero di catalogo</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Analisi dell'immagine</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Software PMOD</td><td>Tecnologie PMOD LLC</td><td>PFUS (strumento di fusione)</td><td>software di quantificazione di immagini biomediche (BIQS), versione 3.405, https://www.pmod.com/web/?portfolio=22-image-processing-pfus</td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Numero di catalogo</td><td>Comments</strong</td></tr><tr><td>>Apparecchiature per anestesia</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Unità di movimento anestetico</td><td>ASA LTD</td><td>ASA 0039</td><td>ASA LTD, 5 valley road, Keighley, BD21 4LZ</td></tr><tr><td>Generatore</td><td>di ossigeno Tecniche veterinarie Int.</td><td>7F-3</td><td>BDO-Medipass, Ijmuiden</td></tr></tbody></table>

pet e mri guidate irradiazione di un modello del ratto di glioblastoma utilizzando un micro-irradiatore

PET and MRI Guided Irradiation of a Glioblastoma Rat Model Using a Micro-irradiator

Per decenni, ricerca di piccolo animale radiazione principalmente è stato effettuato usando abbastanza grezzi messe a punto sperimentali applicando semplici tecniche di una trave senza la possibilità di indirizzare un volume del tumore specifico o ben delineati. La consegna di radiazione è stata realizzata utilizzando sorgenti di radiazioni fisso o acceleratori lineari, producendo raggi x megavoltage (MV). Questi dispositivi sono in grado di raggiungere sub-millimetrica precisione richiesta per piccoli animali. Inoltre, le dosi elevate consegnato alla valutazione della risposta sana circostante tessuto ceste. Per aumentare la traduzione tra piccoli studi sugli animali e gli esseri umani, il nostro obiettivo era quello di imitare il trattamento del glioblastoma umano in un modello del ratto. Per attivare un'irradiazione più accurata in un ambiente preclinico, recentemente, piattaforme di ricerca guidata da immagini piccolo animale radiazione di precisione sono stati sviluppati. Simile a umani sistemi di pianificazione, pianificazione su queste micro-irradiatori del trattamento si basa su tomografia computata (CT). Tuttavia, basso contrasto dei tessuti molli sul CT rende molto difficile da localizzare bersagli in alcuni tessuti, come il cervello. Di conseguenza, incorporando la risonanza magnetica (MRI), che ha un eccellente contrasto di molli rispetto al CT, consentirebbe una delineazione più precisa dell'obiettivo per irradiazione. Nelle ultime tecniche decennio di imaging anche biologici, come la tomografia a emissione di positroni (PET) ha riscosso interesse orientativa trattamento terapia di radiazioni. PET consente la visualizzazione di ad es., consumo del glucosio, trasporto dell'amminoacido o ipossia, presente nel tumore. Targeting quelle parti altamente proliferative o radio-resistente del tumore con una dose più elevata potrebbe dare un vantaggio di sopravvivenza. Questa ipotesi ha condotto all'introduzione del volume del tumore biologico (BTV), oltre il volume di destinazione lordo convenzionale (GTV), volume bersaglio clinico (CTV) e volume bersaglio pianificato (PTV).
Presso il laboratorio di imaging preclinico dell'Università di Gand, un micro-irradiatore, un piccolo animale PET e un animale di piccola T 7 MRI sono disponibili. L'obiettivo era di incorporare irradiazione MRI-guidato e animale-guida sub-volume d'amplificazione in un modello del ratto di glioblastoma.

Per simulare la metodologia di trattamento umano per l'irradiazione del glioblastoma in un modello preclinico, l'inclusione della radioterapia MRI-guida era necessario. Utilizzando il PCTPS e l'interfaccia di micro-irradiatore siamo stati in grado di irradiare F98 glioblastoma in ratti con molteplici archi non complanari conformi targeting per regione contrapporre-aumentata su T1-weighted MRI17. Trasformazioni del rigido-corpo in combinazione con un letto di multim...

In passato, piccolo animale irradiazione solitamente è stato effettuato senza la possibilità di indirizzare un volume del tumore ben delineati. L'obiettivo era quello di imitare il trattamento del glioblastoma umano in ratti. Utilizza una piattaforma piccola irradiazione degli animali, abbiamo effettuato MRI-guida 3D conformal irradiazione con PET-base sub-volume d'amplificazione in un ambiente preclinico.

PET e MRI guidate irradiazione di un modello del ratto di Glioblastoma utilizzando un Micro-irradiatore

For decades, small animal radiation research was mostly performed using fairly crude experimental setups applying simple single-beam techniques without ...

L'obiettivo generale di questa metodologia è quello di eseguire l'irradiazione conforme guidata da immagini in piccoli animali. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della radiologia su come delineare volumi tumorali specifici per la radioterapia mirata. Il vantaggio principale di questa tecnica è che imita il trattamento umano del cancro e consente l'irradiazione cellulare dei tumori nei ratti.L'utilizzo di PET per la guida ai fasci di deirradiazione, consente di considerare la biologia del cancro come un nuovo e promettente sviluppo nel campo della radioterapia dei piccoli animali. L'inclusione di un volume bersaglio biologico, consente di mirare le aree più attive e resistenti alle radiazioni dei tumori, con conseguenti migliori risultati della terapia. Per inoculare il cervello di un ratto fisher 5344 femmina anestetizzato da 170 grammi con cellule di glioma, ratto fisher 5344 femmina con cellule di glioma, in primo luogo, confermare la sedazione per mancanza di risposta al pizzicamento delle dita dei piedi, rimuovere i peli dal livello degli occhi alla parte posteriore del cranio e applicare un unguento agli occhi dell'animale.Immobilizzare l'animale in un dispositivo stereotassico. Disinfettare la pelle esposta con iodio povidone ed esporre il cranio con un'incisione del cuoio capelluto sulla linea mediana di due centimetri. Usando un trapano diamantato, praticare un foro di un millimetro, due millimetri posteriormente e due millimetri e mezzo lateralmente alla bregma nell'emisfero frontale destro.Quindi, caricare l'ago di una siringa da insulina calibro 29 con cinque microlitri di sospensione cellulare, utilizzare un controller per microsiringa per iniettare le cellule a tre millimetri di profondità nel cranio sotto guida stereotassica e ritirare lentamente l'ago. Chiudere l'incisione con cera d'ossa. Quindi, suturare e disinfettare la pelle con altro iodio povidone e utilizzare una lampada rossa per stabilizzare la temperatura corporea dell'animale dopo l'intervento chirurgico con monitoraggio fino al completo recupero.Otto giorni dopo l'inoculazione, collegare un ago calibro 30 a un tubo lungo 60 centimetri. Posizionato per via endovenosa all'interno della vena caudale laterale e posizionare l'animale anestetizzato in un letto per risonanza magnetica. Posizionare il letto nel supporto con una bobina fissa per la superficie del cervello di ratto e posizionare il letto in una bobina di trasmissione del corpo di tenuta del ratto da 72 millimetri.Quindi, valutare la crescita del tumore con una scansione localizzatrice, seguita da una scansione con eco di spin pesata in T2. Se un tumore è confermato, iniziare un'acquisizione MRI potenziata con contratto dinamico di 12 minuti, iniettando un agente di contrasto contenente gadolinio nel tubo posizionato per via endovenosa 30 secondi dopo l'inizio della scansione. Per tracciare l'intensità del segnale nel tempo, utilizzare lo strumento di analisi della sequenza di immagini per selezionare una regione di interesse all'interno della regione sospetta del tumore e analizzare la forma della curva di contrazione dinamica risultante per confermare la presenza del glioblastoma.Quindi, acquisisci una sequenza di eco di spin pesata in T1 con contrasto. Per l'imaging multimodale del volume target, inserire un catetere calibro 26 nella vena caudale e iniettare 37 megabecquerel del tracciante radioattivo PET di interesse e 200 microlitri di soluzione fisiologica nel catetere. 15 minuti prima dell'acquisizione della PET, iniettare l'agente di contrasto MRI attraverso il catetere della vena caudale e posizionare il ratto anestetizzato su un letto multimodale su misura.Posizionare un marcatore multimodale sotto, sopra e sul lato destro del cranio. Usando chiusure a strappo, fissa il topo al letto. Posiziona il letto nel supporto per animali dello scanner MRI, fissa la bobina della superficie del cervello di ratto e posiziona l'intera configurazione nella bobina di trasmissione del corpo di ratto da 72 millimetri.Ottenere una scansione del localizzatore seguita da una sequenza di spin echo pesata in T1 con mezzo di contrasto, come dimostrato. Al termine della scansione T1, trasferire l'animale sullo strumento PET e ottenere l'appropriata scansione PET statica di 30 minuti in modalità elenco secondo i parametri per il tracciante PET iniettato. Quindi, trasferire il letto su un supporto di plastica fissato sulla tavola di posizionamento robotica a quattro assi del micro-irradiatore.E ottenere una TAC ad alta risoluzione per la pianificazione del trattamento utilizzando un filtro in alluminio di un millimetro e un rivelatore a pannello piatto in silicio amorfo di 20 x 20 centimetri. Selezionare manualmente le soglie dei valori di grigio fino a ottenere una buona segmentazione di osso, tessuti molli e aria. Assicurati che non ci sia aria all'interno del cranio.Per la pianificazione del trattamento, importare la tomografia computerizzata di pianificazione, o TC, nel sistema di pianificazione del trattamento preclinico, o PCTPS, e segmentare manualmente l'immagine TC in tre diverse classi di tessuti. Una fusione precisa può essere ottenuta sovrapponendo l'aumento dell'intensità del segnale del cranio sulla scansione TC con il segnale nero sulla scansione MRI. Caricare la risonanza magnetica e co-registrare utilizzando le trasformazioni rigide e i marcatori multimodali e il cranio.Caricare la risonanza magnetica nel PCTPS. Quindi prima compila la matrice di trasformazione. Passa dalla TC alla risonanza magnetica e viceversa per controllare la fusione e aggiungere le trasformazioni e le rotazioni sinistra, destra, posteriore, anteriore e inferiore, superiore fino a raggiungere la fusione perfetta.Quindi, selezionare il bersaglio o l'irradiazione al centro del tumore con mezzo di contrasto sulla risonanza magnetica pesata in T1. Se è necessario includere ulteriori informazioni PET, utilizzare il software di quantificazione delle immagini biomediche per includere una registrazione PETCO TC/RM. Innanzitutto, carica la scansione TC, quindi carica la scansione PET.Controllare l'orientamento della scansione PET durante il caricamento. Modificare la scala dei colori dell'immagine PET e l'orientamento. Applicare un filtro gaussiano all'immagine, in modo tale che l'assorbimento del tracciante nel tumore diventi chiaramente visibile.Regolare il contrasto CT per avviare il processo di fusione delle immagini per ottenere una fusione di immagini PET MRI e utilizzare lo strumento di contorno nel software di quantificazione. Dopo la co-registrazione, selezionare il bersaglio al centro dell'aumento dell'assorbimento del tracciante PET nel software di quantificazione. Usa sia le rotazioni che le traslazioni e controlla la fusione in tutte le sezioni dell'immagine.Selezionare il centro della regione con il più alto assorbimento del tracciante ed estrarre le coordinate. E inserisci manualmente le coordinate nel PCTPS. Se gli strumenti automatici di fusione delle immagini PET, MRI e TC non generano una buona fusione, è possibile utilizzare strumenti di contorno e trasformazioni manuali per migliorare i risultati della fusione.Selezionare la dose prescritta, il numero di archi, la posizione dell'arco, l'intervallo di rotazione degli archi e le dimensioni del collimatore e regolare le impostazioni per la radioterapia guidata da risonanza magnetica o PET-MRI appropriata. Per l'irradiazione vera e propria, selezionare un filtro di rame da 0,5 millimetri, impostare la tensione dei raggi X a 220 kilovolt e la corrente dei raggi X a 13 milliampere e posizionare il collimatore destro sul portale. Quindi, trasferire i parametri di erogazione del fascio appropriati dal PCTPS al micro-irradiatore per eseguire la radioterapia.Per imitare la metodologia di trattamento umano per l'irradiazione del glioblastoma in un modello preclinico, l'iso-centro per l'irradiazione viene selezionato al centro della regione tumorale con mezzo di contrasto sulla risonanza magnetica pesata in T1, come appena dimostrato. In questo esperimento, sono state calcolate le distribuzioni e gli istogrammi cumulativi della dose volumetrica media, minima e massima del volume target e i volumi normali del tessuto cerebrale per cinque diversi animali. Per la co-registrazione delle modalità MRI e TC, il software di quantificazione delle immagini biomediche consente l'uso di molti strumenti per il matching rigido.Applicando una semplice trasformazione, sia gli isocentri basati sulla risonanza magnetica che quelli basati sulla PET possono essere trasferiti al PCTPS per il calcolo della dose della radiazione all'interno di ciascun isocentro. Una piccola tecnica certa può essere utilizzata per irradiare tumori nei ratti e nei topi se eseguita correttamente. Eseguendo questa procedura, è importante ricordarsi di monitorare attentamente gli animali mentre sono sotto anestesia.Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come applicare l'irradiazione guidata da immagini di piccoli animali di bersagli tumorali di interesse.

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Fonte: Bolcaen, J., et. al., Irradiazione guidata da PET e risonanza magnetica di un modello di ratto con glioblastoma utilizzando un micro-irradiatore.  J. Vis. Exp. (2017)Questo video mostra la procedura per stabilire un modello di ratto di glioblastoma iniettando stereotassicamente cellule di glioblastoma che causano tumore cerebrale nella corteccia prefrontale.

Generazione di un modello di ratto con glioblastoma

Ricerca sulle strategie di trattamento per i teratomas derivati da cellule staminali pluripotenti è importante per la traduzione clinica della terapia cellulare. Qui, descriviamo un protocollo per, in primo luogo, generare teratomi derivati da cellule staminali in topi e, quindi, a selettivamente bersaglio e curare questi tumori in vivo usando un irradiatore di piccoli animali.

Trattamento mirato e selettivo dei Teratomas di derivati da cellule staminali pluripotenti utilizzando radiazione esterna del fascio in un modello di piccoli animali

Qui presentiamo un protocollo per eseguire la radioterapia preclinica basata sulla tomografia ad emissione di positroni in un modello di glioblastoma di ratto utilizzando algoritmi sviluppati internamente per ottimizzare l'accuratezza e l'efficienza.

Radioterapia con pittura a dose basata sulla tomografia a emissione di positroni in un modello di ratto glioblastoma utilizzando la piattaforma di ricerca sulle radiazioni dei piccoli animali

Qui, descriviamo un modello murino ortotopico preclinico per GBM, stabilito mediante iniezione intracranica di cellule derivate da tumori modello murino geneticamente modificati. Questo modello mostra le caratteristiche della malattia del GBM umano. Per gli studi traslazionali, il tumore cerebrale del topo viene monitorato mediante risonanza magnetica in vivo e istopatologia.

Modelli ortotopici traslazionali di glioblastoma multiforme

Presentiamo un nuovo approccio per la microscopia a due fotoni della somministrazione tumorale di nanoparticelle di ossido di ferro marcate con fluorescenza al glioblastoma in un modello murino.

Microscopia intravitale a due fotoni del glioblastoma in un modello murino

La barriera emato-encefalica è un ostacolo significativo nella somministrazione di terapie per il glioblastoma, una malattia per la quale non esiste una cura. Qui, riportiamo una nano piattaforma terapeutica di ossido di ferro guidata da immagini in vivo che può bypassare questa barriera fisiologica in virtù delle dimensioni e accumularsi nel tumore.

Consegna di nanoparticelle di un carico utile di oligonucleotidi in un modello animale multiforme di glioblastoma

Il glioblastoma è una forma devastante di cancro cerebrale primario e la terapia termica interstiziale laser sta emergendo come una promettente alternativa alla resezione chirurgica convenzionale per il glioblastoma inoperabile. Questo protocollo descrive un modello murino preclinico ottimizzato che può essere utilizzato per studiare gli effetti del trattamento o trattamenti adiuvanti e combinatori.

Un modello murino immunocompetente per la terapia termica interstiziale laser del glioblastoma

Impara l'irradiazione conforme guidata da immagini per la ricerca sul glioblastoma utilizzando ratti Fisher 5344. Questa tecnica combina MRI e PET per migliorare la precisione della radioterapia preclinica.

PET e MRI guidate irradiazione di un modello del ratto di Glioblastoma utilizzando un Micro-irradiatore

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