Met behulp van 18F-FDG PET/CT beeldvorming en kwantitatieve histologie voor het meten van dynamische veranderingen in het Glucose metabolisme in muismodellen van longkanker
21 juli 2018
In dit protocol beschrijven we het gebruik van [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose positron emissie tomografie en computertomografie (18F-FDG PET/CT) denkbaar voor het meten van de tumor metabole respons op de gerichte therapie MLN0128 in een Kras/Lkb1 mutant muis model van longkanker en gekoppelde imaging met hoge resolutie ex vivo autoradiografie en kwantitatieve histologie.
Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van kankermetabolisme en kankertherapie. Zoals de identificatie van nieuwe therapieën die de tumorgroei kunnen moduleren, evenals tumormetabolisme. Het grote voordeel van deze techniek is dat we niet-invasieve beeldvorming van longtumoren kunnen uitvoeren terwijl ze zich in de loop van de tijd ontwikkelen.
Dit is belangrijk omdat we beter kunnen begrijpen hoe tumormetabolisme reageert op verschillende therapeutische interventies in realtime. Het demonstreren van deze procedures zal worden gedaan door beeldvormingswetenschappers vanuit het Crump Institute's Preclinical Imaging Center. Let op: gebruik beschermende uitrusting en volg alle toepasselijke regelgevende procedures bij het hanteren van radioactiviteit.
Begin door de kooi met muizen die geïmaged zullen worden een uur voorafgaand aan de injectie van fluor-18 gelabeld fluoro-deoxyglucose te verwarmen tot 37 graden Celsius. Dit vermindert de consumptie van bruin vet van de tracer. Weeg de eerste muis en noteer zijn gewicht.
Na het anestheseren van de muis met een institutioneel goedgekeurde methode, test de diepte van de anesthesie door in de teen te knijpen. Als er geen reactie wordt gezien, gaat u verder met de procedure door oogzalf aan te brengen op de ogen om uitdroging tijdens de anesthesie te voorkomen. Verdun zorgvuldig fluor-18 gelabeld fluoro-deoxyglucose, dat een radioactieve halfwaardetijd van 109 minuten heeft, in steriele zoutoplossing tot een aangepaste, gecorrigeerde injectieconcentratie van 70 tot 75 microcurie per 100 microliters.
Trek vervolgens 100 microliters op in een insulinesyringe met een naald van 28 gauge en meet de radioactiviteitsdosis met behulp van een dosiscalibrator. Noteer de meting en tijdstip van de meting om de vervalcorrectie te bepalen. Plaats de spuit in een loden spuithouder.
Om te injecteren, verwarm eerst de staart gedurende 1 tot 2 minuten met een gaasje gedrenkt in warm water. En veeg vervolgens af met 70% isopropanol om de staarader te verwijden net voorafgaand aan de injectie. Toedien de volledige inhoud in de spuit met een bolusinjectie via de laterale staarader.
En noteer het tijdstip van injectie. Meet vervolgens de resterende dosis in de spuit met behulp van de dosiscalibrator en noteer de meting en tijd. Plaats tenslotte de geïnjecteerde muis in een anesthesiekamer met 1,5 tot 2% isofluraangedurende 37 graden Celsius om de sonde te laten verdelen via de systemische circulatie van de muis gedurende één uur voorafgaand aan de PET-scan.
Na een uur plaatst u de eerste muis in een beeldvormingskamer ingesteld op 37 graden Celsius onder isofluraange-anesthesie met een neuskoker. En bevestig zijn ledematen op hun plaats met medische tape in een rugligging. Plaats de beeldvormingskamer in de PET CT-scanner en verwerf de PET- en CT-scans zoals beschreven in de handleiding van de PET CT-scanner.
Nadat de PET CT is voltooid, verwijdert u de muis uit de beeldvormingskamer en laat hem herstellen in zijn kooi. Importeer de gereconstrueerde PET CT-beelden in de AMOD-software door te klikken op Bestand, vervolgens op Bestand importeren. En selecteer het juiste DICOM-bestand.
Klik met de rechtermuisknop op de PET-gegevensset. En zoek het procent injectie dosis per gram veld op het tabblad basisinformatie. Voer het percentage geïnjecteerde dosis per gram in dat eerder is gerapporteerd.
Teken de regio's van belang op de tumor en normale weefsels door op Bewerken te klikken en vervolgens op ROI toevoegen. Selecteer de vorm voor de ROI en geef de ROI een naam. Teken ROI's over tumoren en weefsels en pas hun afmetingen aan om het weefsel van belang in alle drie de assen te bedekken.
Fluor-18 gelabeld fluoro-deoxyglucose PET-beeldvorming werd uitgevoerd op muizen met tumoren met KRAS en LKB1 co-mutaties, aangeduid als KL-muizen. De tumoren bij deze muizen waren zeer glycolytisch. Zoals aangetoond door een verhoogde F-FDG-consumptie.
In overeenstemming met eerder gepubliceerde studies. Een resectie van de hele longen onthulde de aanwezigheid van verschillende tumoren, hier getoond in transversale, sagittale en coronale views. De vijf lobben van de muizenlong werden gekleurd met H&E om de morfologie van het weefsel te visualiseren.
Lobben 1-5 werden gekleurd voor glucosetransporter 1. De expressie en lokalisatie van Glut1 naar het plasmamembraan van tumorcellen correleert direct met de standaardopnamewaarde voor fluor-18 gelabeld fluoro-deoxyglucose. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat FDG-biodistributie afhankelijk is van de omstandigheden van het dier.
Zoals anesthesie, opwarming en vasten. Om reproduceerbaarheid te garanderen, moeten deze stappen consistent worden uitgevoerd. Volgens deze algemene procedure kunnen andere PET-sporen worden gebruikt om verschillende biologische processen in vivo te meten, zoals aminozuurmetabolisme en receptor-ligandinteracties.
Overzicht
Dit protocol beschrijft het gebruik van [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose positronemissietomografie en computertomografie (18F-FDG PET/CT)-beeldvorming om de metabole respons van tumoren op de doelgerichte therapie MLN0128 te beoordelen in een Kras/Lkb1-mutant muismodel voor longkanker. Het benadrukt het belang van niet-invasieve beeldvormingstechnieken voor het begrijpen van het tumormetabolisme tijdens therapeutische interventies.
Belangrijkste Onderdelen van de Studie
Wetenschapsgebied
- Kankermetabolisme
- Kankertherapie
Achtergrond
- Het begrijpen van het tumormetabolisme is cruciaal voor de ontwikkeling van effectieve kankertherapieën.
- Niet-invasieve beeldvorming maakt real-time monitoring mogelijk van tumorresponsen op behandelingen.
- De studie maakt gebruik van een muismodel met specifieke genetische mutaties die relevant zijn voor longkanker.
Doel van de studie
- Om de metabole respons van tumoren op doelgerichte therapie te meten.
- Om de correlatie tussen tumormetabolisme en therapeutische effectiviteit te onderzoeken.
- Om een betrouwbaar beeldvormingsprotocol vast te stellen voor toekomstige studies.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding van muizen en toediening van fluor-18 gelabelde fluoro-deoxyglucose.
- Niet-invasieve beeldvorming met PET/CT-scans om het tumormetabolisme te visualiseren.
- Kwantitatieve histologie en autoradiografie voor gedetailleerde analyse.
- Data-analyse met AMOD-software om de geïnjecteerde dosis en tumoropname te beoordelen.
Belangrijkste resultaten
- Hoge glycolytische activiteit waargenomen in tumoren met KRAS- en LKB1-comutaties.
- Correlatie tussen de expressie van glucosetransporteurs en FDG-opname.
- Aangetoonde reproduceerbaarheid van beeldvormingsresultaten onder gecontroleerde omstandigheden.
Conclusies
- Het protocol biedt een kader voor het bestuderen van het tumormetabolisme in vivo.
- De bevindingen dragen bij aan het begrip van de impact van therapieën op tumorgroei.
- Toekomstige toepassingen kunnen andere PET-tracers omvatten voor diverse biologische processen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
Dynamische meting van het glucosemetabolisme met behulp van 18F-FDG PET/CT en kwantitatieve histologie in genetisch gemodificeerde muismodellen maakt een niet-invasieve, real-time beoordeling van de therapeutische respons bij longkanker mogelijk. Deze geïntegreerde aanpak ondersteunt het voorspellende vertrouwen bij het evalueren van de modulatie van metabole routes en informeert beslissingen in een vroeg stadium van de portfolio voor doelgerichte therapieën. De methode verbetert de translationele continuïteit door in vivo imaging te koppelen aan ex vivo biomarker-kwantificering.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt onderzoek naar afhankelijkheden van metabole routes in genetisch gedefinieerde tumormodellen mogelijk.
- Ondersteunt functionele validatie van mTOR-route-inhibitie via kwantitatieve beeldvorming en histologie.
- Faciliteert voorspellende risicovermindering door biomarkerveranderingen te correleren met resultaten van metabole beeldvorming.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Bereidt gevalideerde in vivo modellen voor voor downstream therapeutische screening van metabole modulatoren.
- Standaardiseert beeldvorming en histologische kwantificering voor reproduceerbare, kwantitatieve assay-resultaten.
- Maakt een robuuste vergelijking van de effectiviteit van verbindingen mogelijk op basis van dynamische metabole readouts.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Rijgt beeldvormingsbiomarkers uit met histologische eindpunten voor de translationele ontwikkeling van biomarkers.
- Ondersteunt continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie door in vivo en ex vivo data te koppelen.
- Informeert risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling op basis van vroege metabole respons-profielen.
Integratie van pijplijn & workflow
Deze methode integreert in het continuüm van ontdekking tot preklinisch onderzoek door vroege, kwantitatieve beoordeling mogelijk te maken van de therapeutische impact op het tumormetabolisme in vivo.
- Discovery Biology: Maakt hypothesetoetsing mogelijk voor het targeten van metabole routes en mechanische risicoreductie.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve imaging- en histologische resultaten voor de evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Biedt gestandaardiseerde metingen van glucoseopname en biomarkerexpressie voor vergelijking tussen verschillende condities.
- Translationeel Onderzoek: Slaat een brug tussen in vivo imaging en ex vivo biomarkerkwantificering voor translationele afstemming.
- Enterprise Hergebruik: Vestigt een herbruikbaar platform voor het evalueren van metabole responsen over verschillende therapeutische kandidaten heen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij de validatie van metabole targets.
- Operationele waarde: Verbetert de standaardisatie, reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van imaging- en histologieworkflows.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiëntie door het vroegtijdig leveren van gegevens over de metabole respons.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en de verdere ontwikkeling van therapieën gericht op metabole routes.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in beeldvorming van kleine dieren, het hanteren van radiotracers en kwantitatieve histologie.
- Vereist toegang tot PET/CT-instrumentatie, dosiscalibratoren en software voor morfometrische analyse.
- Noodzaakt strikte standaardisatie van dierbehandeling, anesthesie en vastenprotocollen voor reproduceerbaarheid.
- Aanpassing aan verschillende genetische modellen of tumortypen kan protocoloptimalisatie vereisen.
- Het hanteren van radioactiviteit stelt regelgevende en veiligheidseisen aan de laboratoriumoperaties.
![Visualisatie en kwantificering van bruine en beige vetweefsels bij muizen met behulp van [18F] FDG Micro-PET / MR Imaging](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F62460.jpg%3Fv%3D2026-08-31T11%253A09%253A42.000Z&w=384&q=75)