췌장암 마우스 모델에서 종양 측정을 위한 다동물 자기공명영상

췌장 관성 선암종은 매우 치명적인 질병입니다. PDAC는 보통 국소적으로 진행되거나 전이된 질환으로 진단되어, 치료가 더욱 어렵습니다. PDAC는 매우 공격적인 암세포, 광범위한 핵형성 반응, 저혈관을 특징으로 하는 이질적인 질환입니다.

KRAS가 구동하는 유전자 조작 마우스 모델은 인간 췌장 세포와 유사한 돌연변이를 가지고 있으며, 인간 PDAC와 유사한 병태생리와 분자 특성을 가진 췌장 종양을 자발적으로 발달시키기 때문에 전임상 치료 평가에 적합합니다. KRAS를 기반으로 한 P53 삭제된 KPC 모델은 잘 특성화된 PDAC 유전자 조작 마우스 모델입니다. KPC 모델에서 종양 발생을 효과적으로 모니터링하고 치료 반응을 평가하기 위해서는 자기공명영상(MRI)과 같은 첨단 체내 영상 기법이 필수 연구 도구입니다.

MRI는 심부 종양 평가의 골드 스탠다드 영상 기법으로 널리 인정받으며, 연조직 해부학적 대조와 분자 민감도를 가장 높은 수준으로 보여줍니다. 하지만 표준 MRI 프로토콜은 높은 운영 비용과 긴 비난 기간을 초래합니다. 이 프로토콜은 최대 4마리의 마우스를 대상으로 한 다중 동물 자기공명영상을 이용해 췌장 선암 종양을 빠르고 경제적이며 정확하게 탐지하는 방법으로, 전임상 시험, 동물 모집, 치료 반응 모니터링을 위한 종양 발견 및 측정을 위한 빠르고 경제적이며 정밀한 방법입니다.

간단히 말해, 먼저 동물을 수술 준비시키고, 3D 프린팅 인서트를 장착한 다동물 MRI 침대를 설치합니다. 그 후 MRI 스캔을 진행하고, 전임상 시험을 위한 치료 성공 여부를 판단하기 위한 데이터 분석을 진행합니다. 실험용 KPC 쥐를 동물 시설에서 영상 시설로 운반합니다.

이소플루란으로 따뜻하고 밀폐된 유도 챔버에서 최대 네 마리의 쥐를 마취하세요. 각막 건조를 방지하기 위해 각 마우스의 양쪽 눈에 안과 윤활제를 바르세요. 마취된 쥐 두 마리를 3D 프린팅 침대 인서트 하단에 복부 위치에 놓고, 이 인서트는 공급업체에서 제공한 표준 단일 쥐 PET MRI 촬영 홀더에 부착됩니다.

마취를 유지하려면 머리와 코 콘을 고정하세요. 처리된 쥐를 스캔할 때는 화학요법제가 배설물을 통해 이동하는 것을 막기 위해 보호 장벽을 설치하세요. 바닥을 3D 프린팅 침대 인서트의 상단으로 덮으세요.

마취된 쥐 두 마리를 3D 프린팅 침대 인서트 상단의 배쪽 위치에 놓습니다. 마취를 유지하기 위해 코 콘에 머리를 고정하세요. 공급업체가 제공한 단일 쥐 PET MRI 침대에는 동물의 체온을 유지하기 위해 순환하는 따뜻한 공기가 장착되어 있습니다.

호흡 모니터를 상단 3D 침대 인서트 왼쪽에 위치한 마우스 한 대에 부착하세요. 다동물 MRI 챔버를 완성하려면 침대를 덮어주세요. 빨간 레이저를 쥐 중심에 맞추어 쥐가 MRI 코일의 중앙에 위치하도록 하세요.

마우스 ID와 스캔 날짜를 사용하여 스캔에 라벨을 할당하세요. 줄기, 마우스 ID, 스캔 날짜. 침대에 위치한 네 마리 쥐 모두에 적합한 영상 영역을 정의하기 위해 로컬라이저 이미지를 획득하세요.

로컬라이저 스캔은 T1 가중치 플래시 스캔으로, 1개의 축 단면, 2개의 코로나 단면, 2개의 시상상 단면을 사용하여 네 마리 마우스 침대의 쥐를 시각화합니다. T2 희귀 스캔을 설정하려면, 필요에 따라 로컬라이저 이미지를 기반으로 슬라이스 패키지를 조정하여 췌장 부위 및 기타 복부 장기의 시각화를 최적화합니다. 다마리 동물 침대 세팅에서 네 마리 쥐 모두 올바르게 정렬되었는지 확인한 후 스캔을 진행하세요.

영상 촬영 시퀀스 전반에 걸쳐 호흡을 모니터링하고 필요 시 이소플루란 수치를 조절하세요. 스캔이 완료되면 MRI에서 침대를 제거하세요. 다마리 동물 침대 상단을 열고 왼쪽 위 마우스의 호흡 모니터를 제거하세요.

3D 프린팅 인서트의 위아래에서 동물들을 회수 케이지로 옮깁니다. 마취 후 회복을 위해 회복 케이지를 42도 온열 패드 위에 올려놓으세요. 마취 후 완전한 회복을 위해 호흡 속도와 움직임을 모니터링하여 쥐를 집 우리로 돌려보내세요.

ParaVision 360에서 DICOM 이미지를 이미지 분석 프로그램으로 내보내 네 마리 마우스가 있는 한 이미지에서 각 마우스별로 한 이미지로 자르세요. PMOD에서 View 모듈의 최상위 동물 집합 이미지를 엽니다. VOI 탭에서 오른쪽 위 마우스 주위에 상자를 그려 그 상자 주위에 이미지를 잘라내세요.

DICOM 메타데이터를 올바른 마우스 ID로 편집한 후, 올바른 파일 이름으로 만든 이미지를 저장하세요. 왼쪽 위 마우스에 대해서도 같은 이미지를 사용해 반복하고, 아래쪽 마우스 세트의 이미지를 열고 자르고 저장하는 과정을 반복하세요. DICOM 파일에 저장된 이미지를 분석하기 위해 MRI 뷰어 소프트웨어를 사용하세요.

저희는 소프트웨어 패키지로 오픈 소스 MRI 뷰어를 사용하고 있습니다. 등쪽에서 복쪽, 또는 배쪽에서 등쪽으로 영상 절단을 분석합니다. 췌장과 췌장 종양의 정확한 위치를 확인하기 위해 비장과 위 같은 장기를 찾아야 합니다.

종양이 존재하는 모든 절편에서 관심 영역을 정의하고, 반자동 분할을 수행하여 종양 부피를 계산합니다. 액체 낭종과 기타 과염색 증상을 주의 깊게 관찰하세요. 대표적인 MRI 영상에서는 위, 비장, 종양을 감지할 수 있습니다.

대부분의 KPC 종양은 단일 또는 우세 초점의 견고한 성장 패턴을 보였으며, 이는 치료 모집과 종양 부피 평가를 용이하게 했습니다. 하지만 췌장 전체에 걸쳐 여러 개의 작은 고형 종양을 가진 동물도 관찰했습니다. PDAC 종양은 종양 내 낭포성 형태와 함께 종양 외, 비종양성 낭포성 병변 또는 유관 폐색을 동반할 수 있으며, 이로 인해 체액 포함 병변이 발생할 수 있습니다.

상관 조직 연구는 MRI에서 관찰된 해부학적 종양 특징과 영상 촬영 직후 채취된 H&E 염색 종양 조직의 조직학적 특징 사이에 일치함을 보여준다. MRI에서 액체가 채워진 병변과 일치하는 과색 영역은 낭포성 병변과 조직학적 분석에 해당합니다. 우리는 이 다동물 MRI를 사용하여 화학요법제 젬시타빈으로 처리된 KPC 모델에서 췌장 종양 진행 모니터링을 개념 증명 전임상 시험으로 활용합니다.

젬시타빈 단독 또는 병용 치료는 국소 또는 전이성 췌장암 환자에게 1차 치료제입니다. KPC 동물은 생후 12주 이후에 췌장 종양이 발생한다. 모집 후 동물들은 두 개의 실험 그룹으로 지정되었습니다.

첫째, 젬시타빈 복강내 투여를 받은 대조군과 치료 없이 진행된 환자. 다동물 침대 시스템을 이용한 주간 MRI 스캔이 실시되어, 치료군과 대조군 모두에서 종양 성장 속도의 변화를 지속적으로 모니터링할 수 있었습니다. 우리 데이터는 젬시타빈 치료 KPC 모델의 종양이 치료받지 않은 대조군에 비해 성장 패턴이 느렸음을 보여줍니다.

젬시타빈 처리된 동물의 결과는 이전 보고와 일치하며 생존 이점이 있음을 보여줍니다. 이 프로토콜은 표준 화학요법에서 새로운 치료제의 복합 요법을 연구할 수 있는 적합하고 견고한 플랫폼을 제공합니다. 우리는 이 비용 효율적인 MRI 프로토콜을 사용하여 특정 mRNA와 PDAC의 역할을 유전학적·약리학적 보완적 접근법으로 조사하고 있습니다.

하지만 이러한 병용 치료는 소분자 억제제, 면역치료, siRNA 및 기타 치료용 올리고뉴클레오타이드가 주요 분자 표적에 대해 작용할 수도 있습니다. 이 프로토콜의 초점은 췌장 및 기타 복강 장기의 영상 촬영이지만, 이 다중 동물 프로토콜과 설명된 MRI 시퀀스는 유방암, 교모세포종 또는 신장 및 간 관련 질환과 같은 다른 마우스 암 모델의 해부학적 특성 분석에도 적용할 수 있습니다. 전반적으로 이 다동물 MRI 프로토콜은 췌장암 모델에서 고품질의 종단적 종양 모니터링과 전임상 치료 평가를 위한 빠르고 신뢰할 수 있으며 비용 효율적인 플랫폼을 제공합니다.