Name: トランスレーショナルがん研究における生体内顕微鏡検査と磁気共鳴画像法の併用のための背側Skinfold Window Chamber腫瘍マウスモデル (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 25 s
Description: 学ぶ背側ウィンドウチャンバーマウスモデルを用いた生体内顕微鏡検査とMRIの併用法。腫瘍微小血管と放射線治療反応の相関を解析し、前臨床から臨床への翻訳を促進する革新的イメージング技術です。

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Carla Calçada博士(プリンセス・マーガレットがんセンター博士研究員)とティモシー・サミュエル博士(プリンセス・マーガレットがんセンター博士課程学生)に対し、腫瘍細胞の培養と接種プロトコルの開発にご協力いただき、感謝いたします。Kathleen Ma博士、Anna Pietraszek博士、Alyssa Goldstein博士(動物研究センター、プリンセスマーガレットがんセンター)は、手術プロトコルの開発を支援しました。ジェイコブ・ブロスケ氏(プリンセス・マーガレットがんセンターの医療工学技術者)とウェイン・ケラー氏(ジャベリン・テクノロジーズ・トリメック・グループ・カンパニーのハードウェア・クライアント・エグゼクティブ)が窓ガラス室を3Dプリントしました。James Jonkman氏(Advanced Optical Microscopy Facility, University Health Network)は、明視野および蛍光顕微鏡の画像取得に関する貴重なガイダンスを提供してくれました。

マウスにおける腫瘍のガイド下接種とマルチモーダルイメージング

<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>

著者には、開示すべき利益相反はありません。

この研究では、同じ動物で生体内顕微鏡検査と臨床的に適用可能な画像検査(CT、MRI、PET)の両方を行うワークフローを開発しました。これは、生体内顕微鏡検査とMRIなどの臨床画像診断法との直接的な相関関係により、前臨床顕微鏡検査所見を臨床に変換することを目的として行われました。従来のDSFCの設計は金属2,3でできていますが、生体適合性プラスチック樹脂で作られた3Dプリントされたウィンドウチャンバーを使用することで、DSFCをMR対応に適合させました。モダリティの登録は、臨床画像モダリティの基準マーカーを使用し、DSFC上の基準マーカーの位置を広視野顕微鏡画像および高解像度の生体内顕微鏡画像で確認できる血管ランドマークと一致させる広視野顕微鏡画像を取得することによって達成されました。モダリティを共登録するためのMATLABコードが開発され、補足ファイル2に含まれています。
DSFCは前臨床研究2,3,27,29,30,31,32では新しいものではなく、一部の研究では、生体内顕微鏡検査および臨床的に適用可能なイメージング用の生体適合性プラスチックからMR適合DSFCを開発している27,29,30,31,32.ただし、これらの研究では、MRIおよび生体内顕微鏡所見と全腫瘍レベルの相関関係が見られます。この研究の新規性は、DSFCへの基準マーカーアタッチメントを使用して、生体内顕微鏡画像を臨床的に適用可能なイメージングモダリティに直接共登録する能力であり、直接的な空間相関分析を可能にします。Gaustadらは、MRIと生体内顕微鏡との間の空間相関分析も行っています。ただし、モダリティ間の共同登録プロセスに関する具体的な詳細な手順は含まれていません29。この作業は、フィデューシャルマーカーリングアタッチメントを使用して複数のモダリティを相互に空間的に相関させるためのプロトコルを提供し、MATLABパイプラインが含まれています。
DSFCの設計と手順には、他の同様の研究と比較して改善された画像診断と腫瘍増殖特性を提供するいくつかの詳細があります。まず、ほとんどのウィンドウチャンバー法では、ウィンドウチャンバー手術 後の腫瘍への接種が行われます。これは通常、腫瘍を窓室のFOVの中央に配置する方が簡単であるために行われます。しかし、以前の研究では、これは最適ではなく、多くの場合、自発的な退行を伴う「非現実的な」単層腫瘍の成長につながることが示されています33。それどころか、DSFC移植前の数週間、腫瘍が皮膚内で無制限に増殖するのを許し、これにより、成長特性が改善されたより現実的な3D腫瘍が得られる33。
このDSFC設計は、0.83gと非常に軽量で、大きなイメージングウィンドウFOV(直径1.2cmのガラスカバースリップ)を備えています。当社のDSFCデザインのユニークな特徴は、ガラスカバースリップをフロントフレームに固定するためのスナップリングが含まれていないことです。代わりに、ガラスカバースリップはUV硬化接着剤を使用して恒久的に貼り付けられ、フロントフレームの底部を完全に平らにすることができます。さらに、フロントフレームはマウスの皮膚の下に固定されています。これは、腫瘍とガラスの界面の間にエアギャップが発生する可能性を最小限に抑えるために行われました。以前の設計では、腫瘍とガラスの界面にギャップがある場合、この領域に体液が蓄積する可能性が高いことが指摘されていました。これは、生体内顕微鏡の信号を減衰させ、画質を低下させるため、結果に大きな影響を与えます。さらに、この体液の蓄積はT2wローカリゼーションスキャンで明るく見えるため、MRIスライスを腫瘍に向けることがより困難になります。これにより、どのスライスが組織をイメージングし、どのスライスがDSFC内の体液蓄積をイメージングしているかを特定することが困難になります。この設計の欠点の1つは、ガラスカバーガラスが壊れた場合、簡単に交換できないことです。また、光学的に透明なプラスチックで完全に作られたフロントフレームを設計したため、ガラスの破損の問題34が解消されました。
この手順全体を通して、いくつかの重要なステップは他のステップよりも技術的に困難です。困難を引き起こす可能性のあるステップの 1 つは、DSFC 手術中にフロント フレームを皮膚に縫合することです (プロトコル ステップ 3.18-3.24)。DSFCのフロントフレームの上部に沿って、余分な緩い皮膚を保つことが重要です。これを行わないと、この領域の皮膚は血液供給を失い、壊死し、したがって準備を台無しにします。もう1つの技術的に困難なタスクは、MRIスライスパッケージを、ガラスの下の組織の最も表面的な部分を含むようにターゲットにすることです。このスライスが領域に正確にターゲットを絞っていないと、ガラスによる部分的な体積効果が発生し、誤ったMRI結果につながる可能性があります。DSFCのガラスの下にある組織の表面が不均一であると、これがさらに困難になる可能性があります。このエラーの原因を減らすために、組織表面をできるだけ平らで均一に保つために、DSFC内で皮膚がぴんと張っていることを確認することが重要です。
ここでは、6 x 6 mm2 の大きなイメージング FOV を持つ svOCT を使用して、この DSFC ワークフローの使用を示しました。この大きなFOVは、FOVが1mm2 以下の多くのイメージング方法を備えた他のタイプの生体内顕微鏡では一般的ではありません13。これにより、広視野顕微鏡画像を高解像度の生体内顕微鏡画像に同時登録する際に、微小血管のランドマークを特定するのが難しい場合があるため、いくつかの問題が発生する可能性があります。これを克服するために、イメージングモダリティ間の追加の中間共レジストレーションステップとして機能し、関心領域を生体内顕微鏡でイメージングされた領域にさらに精緻化するために、より小さなFOV(~6 x 6 mm2)を持つ別の広視野顕微鏡画像が必要になる場合があります。
この研究では、腫瘍の微小血管系のイメージングに焦点を当ててきましたが、このモデルを使用して他の腫瘍微小環境コンポーネントもイメージングできます。例えば、生体内顕微鏡法は、腫瘍間質35を成功裏に画像化することが示されており、拡散テンソルイメージングまたは拡散尖頭イメージングなどの拡散強調MRI法は、腫瘍間質36,37の構造に関する情報を提供する能力を有する可能性がある。このワークフローは、腫瘍間質の高解像度生体内顕微鏡画像をMRIベースの間質測定と直接同時登録することにより、間質腫瘍情報を臨床に変換するエキサイティングな機会を提供する可能性があります。ただし、この方法では血管ランドマークを共レジストレーションに使用するため、それらは生体内顕微鏡間質画像にも存在する必要があることに注意してください。
提示されたワークフローは、前臨床の生体内顕微鏡検査と臨床的に適用可能なイメージングモダリティとの間のギャップを埋める重要なステップであることが証明される可能性があります。このモデルは、グラウンドトゥルース生体内顕微鏡画像を用いた臨床イメージング法の検証、生体内顕微鏡との比較による臨床的に適用可能な新しいイメージング法の開発、および複数のイメージングモダリティを使用した治療の反応の縦断的モニタリングに使用できます。

腫瘍微小血管系は、腫瘍微小環境の重要な構成要素であり、治療の標的および治療反応の決定要因となる可能性があります。前臨床の場では、微小血管系は通常、同所性または異所性の窓室動物モデル1,2で生体内顕微鏡を用いて研究されます。これは、イメージングが生きた組織で行われ、腫瘍を数週間または数か月にわたって縦断的に監視できるため、組織学的研究に比べていくつかの利点があります2,3。これらの研究では、生体内顕微鏡の高解像度イメージング機能を活用して、腫瘍4,5への治療薬の送達、治療抵抗性の原因6、および抗血管新生治療7,8や放射線療法2,9などの治療に対する微小血管の反応を研究することができます。
生体内顕微鏡検査は、前臨床がん研究において明らかに重要な役割を果たしています。しかし、腫瘍の微小環境の特徴を臨床でどのように測定できますか?微小血管情報は、放射線療法10における治療抵抗性を決定するために重要な血液供給および腫瘍細胞低酸素症を測定するために診療所で有用であり、また、微小血管系が周囲の腫瘍細胞11に化学療法剤を送達する能力も有用である。例えば、放射線療法では、腫瘍微小血管系の構造および機能に関する空間情報は、分割スケジュールを調整するか、または無血管領域およびおそらく低酸素領域12への線量を優先的に増やすことにより、患者の治療計画を個別化するのに役立つ可能性がある。
生体内顕微鏡は、非常に高い解像度(μmスケール)を備えているため、これらの重要な微小血管の特徴を測定できます。しかし、その組織への浸透深さは数百ミクロンから数ミリメートルに限られており、臨床実装は困難である。実際、クリニックでは生体内顕微鏡検査のいくつかの新しいアプリケーションがあります13;しかし、これらは依然として、軟性カテーテル/内視鏡15,16を介した皮膚14や様々な体腔の粘膜/内皮内層などの表面近傍組織の検査に限定されている。
より一般的には、微小血管系は、CT17 や MRI18 などの画像診断法を使用して研究されます。これらの臨床画像診断法は、体内の任意の深さまでイメージングできますが、空間分解能(mmスケール)ははるかに低くなっています。したがって、前臨床の生体内顕微鏡検査と臨床画像診断法との間のこの解像度のギャップを埋めて、高解像度で詳細な微小血管情報を臨床に取り込む必要があります19。動的造影(DCE)MRIおよびCT20、およびイントラボクセルインコヒーレントモーション(IVIM)MRI21などの臨床イメージングモダリティの微小血管イメージング機能を改善するために、いくつかの機能イメージング法が開発されています。しかし、これらは微小血管系の間接的な測定を提供するモデルベースの方法であり、したがって、微小血管系の適切な「グラウンドトゥルース」測定で検証されなければならない19,22。
私たちは、前臨床の生体内顕微鏡検査とCTやMRIなどの臨床的に適用可能な画像診断法との間のこのギャップを埋めるために、背側皮膚折り窓チャンバー(DSFC)腫瘍マウスモデルを開発しました。DSFCは、ガラス窓から高解像度の生体内顕微鏡イメージングのために腫瘍に直接アクセスすることができますが、MR適合材料(プラスチックやガラス)でできているため、MRIなどの臨床的に適用可能なイメージングも可能です。さらに、付属の MATLAB コードは、前臨床の生体内顕微鏡検査と臨床的に適用可能なイメージングモダリティとの間の直接的な空間的相関のためのマルチモダリティ 3D 共レジストレーションを実行します。ここでは、DSFCをインストールするための設計と手術、および生体内顕微鏡と臨床的に適用可能なイメージングモダリティを同時登録する手順について説明します。

<table><tbody><tr><td>細胞培養材料</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>BxPC-3 ヒト膵臓がん細胞</td><td>ATCC (American Type Culture Collection)</td><td>CRL-1687</td><td></td></tr><tr><td>Corning Matrigel Basement Membrane Matrix, LDEV-free, 10 mL</td><td>Corning</td><td>354234</td><td></td></tr><tr><td>Corning Stripettor Ultra Pipet Controller</td><td>Corning</td><td>07-202-350</td><td></td></tr><tr><td>カルシウム、マグネシウム、フェノールレッドを含まないダルベッコリン緩衝生理食塩水、500 mL</td><td>Gibco</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>Fetal Bovine Serum(カナダ)、500 mL</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F1051-500ML</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin-Streptomycin 100x (液体、安定化、滅菌ろ過、細胞培養試験済み)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333-100ML</td><td></td></tr><tr><td>RPMI Medium 1640 (1x)、液体、L-グルタミン配合、500 mL</td><td>Gibco</td><td></td><td></td>11875093</tr><tr><td>TrypLE Express Enzyme、500 mL</td><td>Gibco</td><td>12605028</td><td></td></tr><tr><td>Window Chamber 材料</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>12 mm ガラス カバースリップ</td><td>ハーバード デバイス&nbsp;&nbsp;</td><td>CS-12R No. 1.5</td><td></td></tr><tr><td>Connex 500 3Dプリンター</td><td>Stratasys</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>生体適合性クリア MED610樹脂</td><td>Stratasys</td><td>&nbsp;RGD810</td><td></td></tr><tr><td>ロックタイト AA 3105 UV 硬化型接着剤</td><td>ロックタイト</td><td>LCT1214249</td><td></td></tr><tr><td>ウィンドウ チャンバー バック フレーム</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>ウィンドウ チャンバー フィデューシャル マーカー</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>ウィンドウ チャンバー フロント フレーム</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>ウィンドウ チャンバー サポート クリップ</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>接種および手術材料</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>BD SafetyGlideインスリンシリンジ、永久に取り付けられた針付き、0.5 mL、29 G x 1/2 "</td><td>BD</td><td>CABD305932</td><td></td></tr><tr><td>Betadine溶液</td><td>Betadine</td><td>AP-B002C2R98U</td><td></td></tr><tr><td>Cidex OPA 14 Day Solution 3.8 L</td><td>ASP</td><td>JOH20394</td><td></td></tr><tr><td>Disposable Surgical Underpads 23 inch x 24 inch</td><td>ケンドール</td><td>7134</td><td></td></tr><tr><td>アイ潤滑剤&nbsp;&nbsp;</td><td>Optixcare</td><td>50-218-8442</td><td></td></tr><tr><td>脱毛クリームNair</td><td></td><td>&lrm;</td><td></td>061700222611</tr><tr><td>ハルステッド止血鉗子</td><td>アルメディック</td><td>7742-A12-150</td><td></td></tr><tr><td>加熱パッド</td><td>サンビーム&nbsp;</td><td></td><td></td>B086MCN59R</tr><tr><td>アイリス はさみ</td><td>アルメディック</td><td>7601-A8-690</td><td></td></tr><tr><td>イソフルラン</td><td>シグマ</td><td>792632</td><td></td></tr><tr><td>メタカム</td><td>&nbsp;ベーリンガーインゲルハイムアニマルヘルスUSAインク</td><td>NDC 0010-6015-03</td><td></td></tr><tr><td>NOD。CG-RAG1TM1ママ&nbsp;Il2rgtm1Wjl/SzJマウス</td><td>ジャクソン研究所</td><td>7799</td><td></td></tr><tr><td>ピーナッツクリッパー&トリマー</td><td>ウォール</td><td>8655-200</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;SOFSILK 非吸収性外科用縫合糸 #5-0 3/8" テーパー ポイント針 (17 mm) (ワックスコーティング、編組ブラック シルク、滅菌)&nbsp;</td><td>&nbsp;シンチュール&nbsp;</td><td>&nbsp;VS880</td><td></td></tr><tr><td>スプリンター鉗子</td><td>アルメディック</td><td>7725-A10-634</td><td></td></tr><tr><td>MR Imaging</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3Dプリントされたウィンドウチャンバー固定装置。</td><td></td><td></td><td>カスタム3Dプリント、詳細については図3を参照してください。</td></tr><tr><td>対流加熱装置</td><td>3M ベアハガー</td><td>70200791401</td><td></td></tr><tr><td>薬剤注入システム</td><td>ハーバード大学製装置&nbsp;&nbsp;</td><td>PY2 70-2131</td><td>PHD 22/2200 MRI対応シリンジポンプ</td></tr><tr><td>Gadovist 1.0</td><td>Bayer</td><td>2241089</td><td></td></tr><tr><td>呼吸モニタリングシステム</td><td>SAII</td><td>Model 1030</td><td>MR対応の小動物用モニタリング&ゲーティングシステム。</td></tr><tr><td>尾静脈カテーテル(27G 0.5インチ)</td><td>テルモメディカルコーポレーション</td><td>15253</td><td></td></tr><tr><td>Optical Imaging</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3Dプリントイメージングステージ</td><td></td><td></td><td>カスタム3Dプリント、詳細については補足図3を参照してください。</td></tr><tr><td>12 V 7 W フレキシブル ポリイミド ヒーター プレート 薄い接着剤 PI 加熱フィルム 25 mm x 50 mm</td><td>BANRIA&nbsp;</td><td>B09X16XCVS</td><td>マウスの体温調節に使用される発熱体。</td></tr><tr><td>DC電源</td><td>BK Precission</td><td>1761</td><td>発熱体に電力を供給するために使用されます。</td></tr><tr><td>ライカ MZ FLIII</td><td>ライカマイクロシステム</td>ズ <td>15209</td><td></td></tr><tr><td>svOCT イメージングシステム</td><td></td><td></td><td>自社製のイメージングシステムです。詳細は参考文献23に記載されています。</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB Software</td><td>MathWorks</td><td>R2020A</td><td></td></tr></tbody></table>

トランスレーショナルがん研究における生体内顕微鏡検査と磁気共鳴画像法の併用のための背側skinfold window chamber腫瘍マウスモデル

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

顕微鏡法や光干渉断層撮影法などの前臨床生体内イメージングは、がん研究において、腫瘍の微小環境とその治療に対する反応を視覚化するための貴重なツールであることが証明されています。これらのイメージングモダリティはミクロンスケールの解像度を持っていますが、組織への浸透深さが浅いため、クリニックでの使用は限られています。CT、MRI、PET などのより臨床的に適用可能な画像モダリティは、浸透深度がはるかに大きくなりますが、空間分解能 (mm スケール) は比較的低くなります。 
前臨床の生体内イメージング所見を臨床に変換するには、この ミクロからマクロへの 解像度のギャップを埋める新しい方法を開発する必要があります。ここでは、前臨床の生体内 イメージングと 臨床的に適用可能な(CTおよびMR)イメージングを同じ動物で可能にするように設計された背側スキンフォールドウィンドウチャンバー腫瘍マウスモデルと、これら2つの異なる視覚化方法をリンクする画像解析プラットフォームについて説明します。重要なことに、説明されたウィンドウチャンバーアプローチにより、ウィンドウチャンバー上の基準マーカーを使用して、さまざまなイメージングモダリティを3Dで共登録し、直接的な空間的一致を実現できます。このモデルは、既存の臨床イメージング法の検証だけでなく、「グラウンドトゥルース」高解像度の生体内所見との直接的な相関による新しい画像法の開発にも使用できます。 
最後に、さまざまな治療(化学療法、放射線療法、光線力学療法)に対する腫瘍反応は、前臨床および臨床的に適用可能な画像診断法を使用して、この方法論で縦断的に監視できます。したがって、ここで説明する背側スキンフォールドウィンドウチャンバー腫瘍マウスモデルおよびイメージングプラットフォームは、例えば、前臨床の生体内顕微鏡所見をCTやMRIなどのより臨床的に適用可能なイメージングモダリティに変換するなど、さまざまながん研究に使用できます。

スペックル分散光干渉断層撮影法(svOCT)を実施して、広い視野(FOV)3D微小血管画像(6 x 6 mm、横方向2 x 深さ1 mm)を取得しました。これらの画像を得るために、直交干渉計に基づく前述の掃引源OCTシステムを使用した23。OCT画像は、横方向に隣接する2つの3 x 6 mm2 FOVスキャンをつなぎ合わせて取得しました。各B-スキャンは400回のA-スキャンからなり、前回の研究24で述べたように、正確なスペックル分散処理を可能にするために、位置ごとに24回(25ミリ秒間隔)に実行された。
MRIデータセットを微小血管svOCTデータセットに共登録するために、いくつかのステップを実行しました。最初のステップはステップ 5.12 で実行し、 図 4 に示します。この手順では、深さ方向 ( 図 4 の z 軸) に沿って 2 つのデータセットを共登録します。横方向の次元 ( 図 4 の xy 平面) に沿ってデータセットを共レジストレーションするには、フィデューシャル マーカー リングと一連の 2 つのポイントベースのアフィン レジストレーションが使用されます。まず、MRIデータセットは、リング内の基準マーカーの位置と、フロントフレーム上のガラス窓の周囲に対応するディボット( 図5B、Cの緑色の点)を一致させることにより、明視野顕微鏡画像に同時登録されます。次に、svOCT微小血管データセットと明視野顕微鏡画像の両方で識別可能な血管ランドマークを使用して、明視野画像(および対応するMRIデータセット)をsvOCTデータセット( 図5A、Bの青い点)に同時登録します。したがって、明視野顕微鏡画像は、MRI(基準マーカーのディボット位置)とsvOCT微小血管画像(微小血管ランドマーク)の両方からの特徴を含む中解像度の画像として機能し、非常に異なる画像解像度にわたるマルチモダリティの共レジストレーションを可能にします。
腫瘍のない(健康な素肌)と腫瘍のあるウィンドウチャンバー調製マウスについて、3つのモダリティ(微小血管イメージング、広視野顕微鏡、MRI)すべての間で成功した同時レジストレーションの画像を、それぞれ図6A-Cおよび図6D-Fに示します。3つのモダリティをすべて同時登録すると、相関分析を実行できます。同時登録データセットを活用するには、空間相関をボクセルごとに実行するか、選択した対象ボリュームに対して適切な平均化手法を使用して実行する必要があります。図7は、svOCTから派生した微小血管メトリクスと機能的MRIから派生した大血管メトリクスとの間の相関関係の代表的な結果を示しています。これらのプロットには、2匹の担がんマウスと1匹の「健康な」素皮マウスからのデータが含まれています。これらのプロットは、500 μmの横方向のステップサイズで、各ポイントがVOIの1つの位置を表す、1 mm2 x 500 μmの深さのスライディングウィンドウ関心ボリュームオブインタレスト(VOI)技術を使用して生成されました。健康なマウスの場合、血管解析は、検査した腫瘍の3D空間範囲と一致するように、FOVの中心にある3 x 3 mm2の関心領域に制限されました。この分析方法を使用したsvOCTとMRIの相関関係を含むより詳細な研究は、最近の研究22で見つけることができます。
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66383/66383fig06.jpg"> 図6:同時登録された健常者と腫瘍の画像データセット。 上段は、(A)色深度エンコードされたsvOCT、(B)青点線で示された解析領域を持つ共登録明視野顕微鏡画像、(C)健康な素肌マウスの共登録DCE-MRIパラメータマップを示しています。下の行は、(D)色深度エンコードされたsvOCT、(E)青点線で示された腫瘍輪郭を持つ共登録明視野顕微鏡画像、および(F)腫瘍担重マウスの共登録DCE-MRIパラメータマップを示しています。 C と F の黒色ボクセルは、それぞれ解析領域と腫瘍の外側にあるため、考慮されません。スケールバー= 1 mm。略語:svOCT =スペックル分散光干渉断層撮影;DCE-MRI = ダイナミックコントラスト増強磁気共鳴イメージング法。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/66383fig06large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
図7Aは、MRIのkトランスパラメータとsvOCTで測定された血管容積分率(VVF)を示しています。VVFは血管が占める組織の割合であり、ktransは血管内腔から血管外腔に移動するガドリニウムの速度定数です。ktransは、Toftのモデルをボクセルごとにガドリニウム時間濃度曲線に適合させることによって得られる25,26。svOCTによるVVF測定は、腫瘍のVVFが健康な組織よりも小さいことを示しており、腫瘍内に血管新生が不十分な領域が存在することを示している可能性があります。ktransは血流、血管透過性、および毛細血管表面積25,26に依存するため、VVFが大きいほど血管表面積と血流が大きいことを意味するため、ktransとVVFとの間には正の相関が期待されます。しかし、この関係における腫瘍血管透過性の影響をさらに解明するためには、デキストラン血管外漏出実験のようなさらなる研究が必要である27。
図7B は、MRIのピークコントラスト強調までの時間(TTP)とsvOCTの最も近い血管までの平均距離(<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;">)との間の相関を示しています。TTPは、ガドリニウム時間濃度曲線が最大値に達するのに必要な時間を測定する半定量的な指標であり、これはボクセルごとに計算されます26。 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;"> は、分析されたボリューム22内の最も近い血管までの平均距離を測定するsvOCT微小血管メトリックである。一般に、健康な組織では腫瘍組織に比べて <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;"> が小さく、健康な微小血管系はより密集しているため、より均一に酸素化された組織が得られ、腫瘍組織の血管新生があまり進まないことを示している28。腫瘍組織の <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;"> 値が高い場合は、無血管組織領域の存在を示している可能性があります。 図 7B は、TTP と <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;"> の間の正の相関を示しています。これは、健康な組織がガドリニウムで効率的かつ迅速に組織に洗い出されることで、血管新生が良好であることを示しています。ただし、腫瘍の微小血管系は、血管間距離が長いほど奇形が多く、ガドリニウムが組織に到達するまでの時間が長くなり、TTPが増加します。
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66383/66383fig07.jpg"> 図7:MRIとsvOCTマクロと微小血管の空間相関。 これらのプロットには、2 匹の担腫瘍マウスと 1 匹の健康な素肌マウス 1 匹のマウスと 1 匹の健康な素肌マウスが含まれており、x 1 x 1 mm2 の横方向 × 500 μm ステップサイズで 500 μm ステップサイズでスライディングウィンドウ VOI を使用し、各ポイントはスライディングウィンドウ VOI の 1 つの位置に対する所定のメトリックの平均値を表しています。略語:svOCT =スペックル分散光干渉断層撮影;DCE-MRI = 動的コントラスト増強磁気共鳴イメージング法;VOI = 関心のあるボリューム。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/66383fig07large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル1:ウィンドウチャンバーコンポーネントの3D STLファイル。 DSFCチャンバーの4つのコンポーネント(フロントフレーム、バックフレーム、サポートクリップ、フィデューシャルマーカーリング)を含むzipファイルで、パーツの3Dプリントに使用されました。略語:DSFC = 背側のスキンフォールドウィンドウチャンバー。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20file%201.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル2:マルチモーダル画像の同時登録のためのMATLABスクリプト。 この MATLAB スクリプト (Multimodal_Image_Register.m) は、明視野顕微鏡、微小血管画像データ、構造的および機能的 (DCE および IVIM パラメーター マップ) MR 画像を取り込み、微小血管データセットに同時登録されたすべてのデータセットを出力します。MATLAB スクリプトは、MRI - .dcm、svOCT - .mat、microscopy - .jpg、または .ティフ。MATLAB コードは、プロトコルのセクションで説明されているファイルサイズ/解像度に対応するように記述されています: MRI - 32 x 32 mm 視野角、64 x 64 マトリックス、面内解像度 0.5 x 0.5 mm。10の連続したイメージングスライス、顕微鏡 - 視野&gt; 1.5 cm2 の2D画像(任意の解像度が許容可能)、およびsvOCT - 6 x 6 mmの視野角7.5 μmの解像度。異なるファイル形式、イメージ解像度、またはイメージング視野を使用する場合は、MATLAB コードを変更する必要があります。略語:DCE =ダイナミックコントラスト強化。IVIM = イントラボクセルインコヒーレントモーション;MRI = 磁気共鳴画像法;svOCT = スペックル分散光干渉断層撮影法。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Multimodal_Image_Register.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足図S1:マウスの皮膚に窓室を固定するための一時的な縫合糸。 縫合糸は(1)から始まり、マウスの前面スキンとウィンドウチャンバーのフロントフレームを通過します。(2)その後、縫合糸はマウスの背面皮膚を通り抜け、窓室の背面フレームから出ます。次に、縫合糸はバックフレームを通って、(3)バックサイドスキンに、フロントフレームを通って、(4)フロントスキンからバックアウトします。(5) その後、縫合糸はDSFCフレームと皮膚層の両方を通して戻されます。(6)最後に、縫合糸は窓室の上部の穴と皮膚のすべての層を通して戻されます。次に、DSFC +スキンアセンブリを(1)で縫合糸を締めて結び目を作ることでまとめます。略語:DSFC = 背側のスキンフォールドウィンドウチャンバー。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20Figure%201.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足図S2:永久縫合糸の最適な配置。 永久縫合糸は、バックスキン/フレームからフロントスキン/フレームに通し、アセンブリ全体にバックバックし、フロントで結び目を作る必要があります。各番号は、1つの個々の縫合糸を表しています。縫合糸は、アセンブリが固定されているときに全体に均等に圧力を加えるために、番号の順に配置する必要があります。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20Figure%202.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足図S3:生体内顕微鏡イメージング用の3Dプリントステージ。 (A)イソフルランガス麻酔アタッチメント付きの3Dプリントステージは、生体内顕微鏡イメージングに使用されます。(B)窓室は3本のボルトでステージに固定されており、固定して呼吸の動きを排除します。(C)DC電源に直列に接続された2つの発熱体は、麻酔をかけられている間マウスの体温を維持するためにステージの下側に接着されています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20Figure%203.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

生体内顕微鏡所見の翻訳は、組織への深さの浸透が浅いという課題があります。ここでは、生体内顕微鏡と臨床的に適用可能な画像モダリティ(CT、MRIなど)の同時登録を可能にし、直接的な空間相関を実現し、生体内顕微鏡所見の臨床翻訳を効率化する可能性のある背側窓室マウスモデルについて説明します。

トランスレーショナルがん研究における生体内顕微鏡検査と磁気共鳴画像法の併用のための背側Skinfold Window Chamber腫瘍マウスモデル

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

前臨床生体内イメージングは、解像度が非常に高いですが、組織への深さの浸透が限られているため、前臨床イメージング研究に非常に適しています。一方、MRIは臨床的にはるかに適用可能であり、深度浸透性は高くなりますが、空間分解能は非常に低くなります。この研究の目標は、これら 2 つのモダリティを相互に関連付けて、前臨床の生体内顕微鏡検査からの知見を磁気共鳴画像法を介して臨床に適切に変換することです。MRIやバイオフォトニクスにおける灌流感受性イメージング法(光干渉断層撮影法や地理学システムなど)は、微小血管系が低分割放射線療法に対する腫瘍反応にどのように影響するかを明らかにしています。3Dプリンティングは、費用対効果の高いカスタムツール製造にも役立ち、縦断的な研究を促進します。最後に、AI画像解析は、新しい放射線治療予測バイオマーカーの特定を促進しています。私たちは、低分割放射線療法に対する腫瘍反応に関していくつかの発見をしており、最近では、放射線生物学的に重要な組織反応指標と抽象化されたAI由来の組織反応指標の両方の時間動態が含まれています。さらに、MRI、巨視的および光的コヒーレンストモグラフィー、顕微鏡、血管造影由来のメトリックの両方を相関させることにより、マルチモーダルイメージングがより正確に実行される可能性を実証しました。縦断的研究の有効期間を延長することで、長期的な腫瘍治療反応の予測バイオマーカーをより適切に特定できる可能性があります。さらに、巨視的な臨床的に利用可能なイメージングモダリティと顕微鏡的な前臨床イメージングモダリティとの間の共レジストレーションの堅牢性を向上させることにより、ベンチトップからベッドサイドへの所見の翻訳可能性を高めることができます。体体定位放射線療法では、高線量の放射線が照射される画分の数が減少しています。SVRTにおける細胞死の増加に関連する可能性のある放射線生物学的標的の1つは、腫瘍微小血管系です。高解像度の光学血管造影とMRIを組み合わせることで、患者固有のSVRT治療計画と結果の改善のための機能的MRI微小血管イメージングを可能にしたいと考えています。

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Research

JoVE Journal

Cancer Research

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トランスレーショナルがん研究における生体内顕微鏡検査と磁気共鳴画像法の併用のための背側Skinfold Window Chamber腫瘍マウスモデル

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