腫瘍の開発の評価のためのマイクロコンピュータ断層撮影を使用し、肺癌のマウスモデルでの治療に対する応答のフォローアップ
May 20th, 2016
私たちは、マイクロコンピュータ断層撮影法を用いて腺癌マウスモデルの肺における腫瘍結節の発生を検出する方法と、その使用を経時的な結節サイズの変化および治療に反応して監視するための方法について説明します。評価の精度は、エンドポイントの組織学的定量化によって確認されました。
このビデオの全体的な目標は、肺がんのマウスモデルにおける腫瘍発生、治療反応、およびその他の実験の評価にマイクロCTを使用する利点を特定することです。この方法は、マウスモデルを使用する際に、腫瘍が成長し始める時期、成長速度、治療介入に対する反応など、肺がんの分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術により、どの動物を研究から除外すべきかを特定し、その腫瘍サイズのリアルタイムな変化を検出することができます。
この技術により、時間と労力が節約され、研究グループあたりのマウスの数が大幅に減少します。Micro-CTスキャナーからコンピューター制御にアクセスし、「RMCT2」という名前のソフトウェアパッケージを開いてから、ウォームアップサイクルを開始します。次に、マウス用のスキャナーサンプルベッドをプラスチックで包んで準備します。
次に、イソフルランを用いてマウスに麻酔をかけ、スキンピンチを用いて麻酔がかかっていることを確認します。小さな肌のひだを優しくつまむだけで十分です。次に、角膜の乾燥を防ぐために眼科用軟膏を塗ります。
次に、マウスを背側を上にしてサンプルベッドに置きます。マウスの頭を持ち、体を下肢から下に引っ張って、体を対称的に伸ばしてまっすぐにします。次に、麻酔ガスをチャンバーに配線し、ガスチューブを動物の鼻の隣に配置して、継続的な麻酔薬を投与します。
次に、マウスとサンプルベッドをプラスチックで包み、マウスを所定の位置に保持します。スキャン中に動きやねじれがあると、画像がかすんで使用できなくなるため、マウスが固定されていることを確認してください。次に、チャンバーを閉じ、システムを90キロボルトと160マイクロアンペアに調整し、スキャン時間を4.5分に設定します。
画像範囲を 24 ミリメートルに設定します。次に、ハートビートの同期モードにシステムを設定します。次に、データベースに新しい画像用の新しいフォルダを作成し、スキャンを開始します。
スキャンが完了したら、マウスを空のケージに移動し、意識を取り戻すまで観察します。麻酔から完全に回復するまで、ハウジングメイトに戻さないでください。画像J.でシリアルマイクロCT画像ファイルを開きます.首から腹部へ、またはその逆に各マウスのすべての画像をスクロールします。
次に、ナイーブな野生型マウスのスキャンを使用して、胸部のさまざまな領域と正常な解剖学的構造の密度を特定します。白っぽい腹部の内臓と横隔膜までスクロールし、胸部から首までの領域を特定します。骨のある胸郭のランドマーク、胸骨、椎骨、肋骨に注意してください。
次に、胸の前面にある心臓と、心臓の近くと縦隔にある主要な血管を特定します。気管内腔は、首と胸の上部のレベルにある小さな暗い円で、左右の主気管支に分岐し、その後、ますます小さな気管支に分岐し続けます。各気管支は2つまたは3つの血管と密接に関連していることに注意してください。
次に、誘導されていないDTマウスのスキャンの調査を開始し、異常の存在を特定します。結節や気腫性水疱など、異常な導入前の肺影を持つマウスを実験から除外します。この実験では、FGF9誘発腫瘍を産生する可能性のある正常な肺スキャンを受けたマウスを使用します。
腫瘍を誘発するには、ドキシサイクリンを200ppmで食事に供給します。10週間後、これらのマウスの2回目のMicro-CTスキャンを実施して、肺の腫瘍結節の発生を確認します。次に、マウスを2つのグループに分けます。
FGFRブロッカー AZD4547を胃管を介して1つのグループに投与します。.これを週に6日、10週間にわたって行います。他のグループにプラセボを与えます。
治療開始から4〜5週間後に3回目のスキャンを行うことにより、結節性影の変化をフォローアップします。その後、10週間の治療の終わりに、4回目のスキャンを行います。次に、治療に応答して腫瘍結節の動的変化を、異なる時点でのシリアルスキャン画像内の類似した位置を比較することにより、
特定します。異常な影の出現または消失を探します。同じ解剖学的位置に正しく向きを変えることは、結果を解釈するために重要です。気管、その分岐部、左右の主気管支、大動脈と大血管、横隔膜など、胸部内の簡単に識別できる解剖学的ランドマークを使用します。
体が傾くため、骨はあまり役に立たないランドマークです。マウスを安楽死させ、首と肺にアクセスした後、心臓と胸腺を切り取ります。気管の後ろに鉗子を挿入して、気管を食道から分離します。
次に、G24カニューレを使用して気管をカニューレし、気管間先端に配置された縫合糸を結び目でカニューレを固定します。次に、氷冷した4%PFAを使用して、25cmのカラムを備えたカニューレを介して肺を膨らませて固定します。次に、カニューレを取り外し、PFAの漏れを防ぐために気管の結び目を締めます。
次に、喉頭への付着部を含む上部気管を切り取ります。そして、縫合糸から気管を引き抜きながら、すべてのアタッチメントから気管と肺を解剖します。次に、肺アンブランで気管を切除します。
室温4%PFAの5mlを含む15mlチューブにティッシュを入れます。肺をPFAに一晩置いておいて、組織を完全に浸透させて固定します。その後、通常どおり組織を処理します。
この研究のための8〜12週齢のDTマウスの事前スクリーニングでは、約半数がMicro-CTスキャンで肺の異常を示し、組み入れに適さなかった。この研究では、腫瘍誘導を10週間活性化し、その後治療を行いました。FGFR阻害剤であるAZD4547を10週間投与されたマウスでは、治療前のスキャンで見えた結節の消失またはサイズの縮小が見られました。
一方、プラセボを投与された対照マウスは、変化が見られなかったか、結節サイズの増加、および/または新しい結節の出現を示しました。肺のエンドポイント組織学的評価により、Micro-CTスキャンで得られた所見の精度が確認されます。マウスは、肺がはっきりしていると判断され、肺の組織型が正常でした。
一方、異常を示したマウスは、水疱や結節など、さまざまな組織学的変化を示しました。ドキシサイクリンによる導入の10〜12週間後、すべての動物でさまざまなサイズと位置の複数の腺癌結節が観察されました。.その後、FGFRブロッカーの10-12週間による治療では、結節が少なく、小さくなりました。
このビデオを見れば、Micro-CTを使用してマウス肺の腫瘍の発生を評価する方法について十分に理解できるはずです。そして、さまざまな実験的手順に応答して、これらの腫瘍の変化をフォローアップすること。マウスが起動すると、マウス1個あたり10分以内にスキャンを実行できます。
この手順を試みるときは、マウスを深い麻酔下に保ち、スキャン中の動きを最小限に抑えるためにサンプルベッドにしっかりと包むことを覚えておくことが重要です。その開発後、この技術は、肺がんおよびがん幹細胞の分野の研究者が腫瘍の発生、進行性退行、およびさまざまな実験の設定を探求する道を開きました。X線での作業は危険な場合があることを忘れないでください。
標準的な機械では、この手順を事前に行う際には、常に手順を実行する必要があります。
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概要
この記事では、腺癌のマウスモデルで微小コンピュータ断層撮影（Micro CT）を使用して腫瘍結節の発達を検出する方法を紹介します。この技術により、時間の経過や治療への応答に伴う結節サイズの変化をモニタリングでき、肺がん進行の理解を深めることができます。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 腫瘍学
- 医療イメージング
- マウスモデル
背景
- 肺がんはがん関連死の主な原因です。
- 腫瘍成長力学の理解は効果的な治療法を開発する上で重要です。
- Micro CTは腫瘍発達を評価するための高解像度イメージングを提供します。
- リアルタイムモニタリングは実験結果を改善し、動物使用を減らすことができます。
研究目的
- 肺がんモデルにおける腫瘍発達を評価するためにMicro CTを利用する。
- 治療反応と腫瘍成長率をモニタリングする。
- 腫瘍サイズの変化に基づいて研究から除外する動物を特定する。
使用された方法
- 腺癌マウスモデルの微小コンピュータ断層撮影（Micro CT）スキャン。
- Micro CTスキャナーを制御するためのソフトウェアRMCT2。
- イメージング用のスキャナーサンプルベッドの準備。
- 正確性の検証のための組織学的定量化。
主要な結果
- Micro CTは腫瘍結節の発達を効果的に検出します。
- 腫瘍サイズの変化のリアルタイムモニタリングが可能。
- この方法により、治療反応の正確な評価が可能。
- 組織学的検証によりイメージング結果の正確性が確認されます。
結論
- Micro CTはマウスモデルにおける肺がん研究の貴重なツールです。
- この技術は腫瘍力学の理解を深めます。
- 動物数を減らすことで、より倫理的な研究実践に貢献します。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Micro-computed tomography (micro-CT) enables real-time, non-invasive assessment of tumor development and therapeutic response in mouse models of lung cancer, directly addressing a critical gap in preclinical oncology workflows. This imaging capability enhances predictive confidence in disease modeling and treatment evaluation, supporting more informed portfolio decisions and efficient resource allocation. Integrating micro-CT into discovery and translational pipelines reduces animal usage and accelerates mechanistic de-risking for candidate therapies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables longitudinal monitoring of tumor initiation and progression in vivo.
- Supports exclusion of unsuitable animal models prior to intervention studies.
- Facilitates functional validation of oncogenic pathways and therapeutic targets.
- Improves predictive confidence for early-stage compound triage.
Screening & Assay Development
- Provides quantitative, reproducible imaging endpoints for treatment efficacy studies.
- Standardizes assessment of tumor burden across experimental cohorts.
- Enables rapid, scalable evaluation of multiple therapeutic regimens.
- Supports robust comparison of compound effects in disease-relevant systems.
Translational & Preclinical Research
- Aligns imaging outputs with histological validation for translational continuity.
- Enables dynamic tracking of tumor regression or progression under treatment.
- Reduces late-stage biological risk by confirming mechanistic effects in vivo.
- Supports risk-adjusted advancement of candidates with demonstrated efficacy.
Pipeline & Workflow Integration
Micro-CT imaging integrates at the interface of early discovery, lead identification, and preclinical validation, providing a continuous readout of tumor dynamics and treatment response.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on tumorigenesis and therapeutic mechanism of action.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative imaging endpoints for compound evaluation.
- Analytics: Enables serial measurement of tumor size and number for statistical comparison.
- Translational Research: Bridges imaging findings with histopathological confirmation for preclinical rigor.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, reusable imaging platform for diverse oncology studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in tumor models.
- Operational Value: Standardizes imaging protocols and reduces animal numbers per study.
- Strategic Value: Enables earlier go/no-go decisions and improves capital efficiency in oncology portfolios.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of therapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in small animal imaging and anatomical interpretation.
- Demands access to micro-CT instrumentation and compatible analysis software.
- Necessitates cross-team standardization of imaging and data analysis protocols.
- Adaptation may be needed for different tumor models or anatomical sites.
- Strict adherence to animal welfare and radiation safety guidelines is essential.
