固形腫瘍内の灌流、間質液圧とリポソーム蓄積の空間測定

リポソームの不均一な腫瘍内蓄積は、異常な腫瘍微小環境に関連しています。ここでは、画像誘導ロボットシステムを使用して、灌流イメージングおよび間質液圧(IFP)の上昇により腫瘍の微小循環を測定する方法が提示されます。測定値は、体積マイクロCTイメージングを使用して決定されるリポソームの腫瘍内蓄積と比較されます。

この実験の全体的な目標は、ナノ治療薬の腫瘍内蓄積を、腫瘍微小循環や間質液圧(IFP)の上昇など、腫瘍微小環境の特性に関連付けることです。この方法により、ナノメディシンに関する重要な疑問に答えることができます。腫瘍内のナノ粒子の不均一な取り込みを促進するものは何かなどの疑問は?

この技術の主な利点は、腫瘍微小環境の特性とナノ粒子の腫瘍内分布の共局在空間マッピングを可能にすることです。topengeで適切な麻酔レベルを確認した後、マウスの目に軟膏を塗り、薄いプラスチックボードにうつ伏せの位置で動物の手足をテープで固定します。次に、20cmのPE10チューブに接続されたカスタムの27ゲージカテーテルを側尾静脈に挿入し、チューブを数枚のテープで固定します。

次に、1ミリリットルの注射器1つに少なくとも200マイクロリットルのコンピューター断層撮影、またはCTリポソームを入れ、1ミリリットルの注射器1つに少なくとも150マイクロリットルの遊離イオヘキソールと生理食塩水を混合した遊離イオヘキソールを容量比9-1で満たします。CTリポソームシリンジをシリンジポンプに入れ、カテーテルをシリンジに取り付けて、ポンプ速度を毎分600マイクロリットル(毎秒10マイクロリットル相当)に設定します。次に、マウスをマイクロCTスキャナーベッドに置き、レーザーポジショニングシステムを使用して腫瘍を調整し、スキャンごとに腫瘍がほぼ同じ向きになるようにします。

関心のある各イメージングプロトコルのCTスキャナーコンソールソフトウェアを使用して、ドロップダウンメニューから明るい暗い色を選択し、スキャンボタンをクリックしてキャリブレーションを開始し、システムを初期化します。造影剤を注入する前に腫瘍の体積解剖学的マイクロCTを取得するには、まずCTスキャナーコンソールソフトウェアインジケーターをチェックして、CTスキャナーの安全インターロックが解除されたことを確認します。次に、80キロボルトのX線エネルギー、70ミリアンペアのチューブ電流を使用し、1, 000枚の画像投影をキャプチャするスキャンを選択します。

次に、スキャンを開始します。スキャンが終了したら、ポンプを約150マイクロリットルのリポソーム溶液を注入するように設定し、スタートボタンを押してCTリポソームのボーラスを溶液濃度1ミリリットルあたり55ミリグラムのヨウ素を注入します。50マイクロリットルの生理食塩水でカテーテルを手動で洗い流し、全量のリポソーム剤が注入され、カテーテルがクリアされたことを確認します。.

10分後、示したように、腫瘍の2回目の解剖学的スキャンを実行します。DCE-CTを実行するには、遊離イオヘキソール溶液のシリンジをシリンジポンプに入れ、同じ注入速度で100マイクロリットルのイオヘキソールを注入するようにポンプを設定します。これらの注入量は標準である200マイクロリットルを超えていますが、回復中に動物を監視し、有害事象は観察されていません。

次に、CTスキャナーコンソールで、先ほど示したように、X線エネルギー80キロボルトと管電流90ミリアンペアを使用した5分間のダイナミックスキャンを選択し、最初の30秒間は1秒ごとに416回の画像投影をキャプチャし、その後10秒ごとに416回の画像投影をキャプチャします。5秒間のDCE-CTデータを取得し、インジェクションポンプを始動します。スキャンの最後に、3回目の容積解剖学的マイクロCTスキャンを実行します。

48〜70時間後、示したのと同じ体積設定を使用して、リポソームの解剖学的CT画像をキャプチャします。IFPを測定するには、腫瘍が固定され、CT IFPロボットシステムにアクセスできるように、CT IFPロボットプラットフォーム上で動物をテープで固定します。先ほど示したように、解剖学的マイクロCTスキャンを取得します。

次に、針挿入前のデータをCT IFPロボットアライメントソフトウェアにロードし、ウィンドウとレベルを調整して腫瘍を視覚化します。任意の画像で腫瘍の縁をクリックし、続いて腫瘍の隣接側の2番目の縁の位置を選択します。ソフトウェアは、2つの点の間の直線に沿って一連の位置を計算します。

次に、リストから 5 つから 8 つの等間隔の位置の X、Y、Z 座標を選択します。次に、IFPシステムの針を生理食塩水ヘパリン溶液で洗い流し、CT IFPロボット制御ソフトウェアのX、Y、Z座標ウィンドウに最初の所定の針位置を入力します。移動ボタンを押して、ロボットを目的の場所に移動します。

次に、針の位置ごとに、針の挿入ボタンをクリックして、針を組織に挿入します。PE20チューブをピンチして放し、IFP針と組織との間の良好な流体通信を確認し、IFP測定値が増加してIFP取得ソフトウェアでピンチ前の値に戻ることを確認します。最後に、針を挿入した状態で解剖学的CTスキャンを取得し、スキャンの最後にある針の引っ込みボタンをクリックして、組織から針を取り除きます。

腫瘍内の関心領域を選択すると、腫瘍内の選択した血行動態パラメータの定量的推定値を得るために使用できる時間/強度曲線が得られます。腫瘍体積を等サイズの複数の関心領域に分割することで、腫瘍体積内のこれらのパラメータの空間分布を定量化できます。注射後48時間でのCTリポソームの生体内分布も観察できます。

示されているように、薬剤はまだ血管系を循環しており、脾臓と肝臓でかなりの取り込みが観察されています。これらのCTリポソームの腫瘍内蓄積は不均一であり、腫瘍組織の中心と比較して主に末梢の蓄積があります。針は高解像度のマイクロCTによって明確に識別できるため、腫瘍体積内のIFP測定値の空間的局在化が可能になります。

滲出量と血漿体積分率の空間的に共局在した測定は、皮下腫瘍におけるCTリポソームの腫瘍内蓄積と有意な相関関係を示しています。さらに、IFPの半径方向の分布は他の血行動態測定と相関しており、腫瘍の微小循環、IFP、およびリポソームの腫瘍内蓄積との間に複雑な空間的/時間的関係があることを示唆しています。この手順を試みる際には、動物をスキャナーベッドに固定し、IFP測定間の腫瘍の動きを最小限に抑えることが重要です。

この研究の意味は、新しい治療法の開発にまで及びます。ナノ粒子の輸送は、ナノメディシンに基づく効果的な治療法を構築するための重要な第一歩です。このビデオを見れば、腫瘍の間質液圧、腫瘍の微小循環、ナノ粒子の分布を空間的にマッピングする方法がよくわかるはずです。