Multimodale bioluminescente en positronisch-emissie tomografie/computationele Tomography Imaging van Multiple Myeloma beenmerg Xenografts in NOG muizen
7 januari 2019
Hier gebruiken we bioluminescente, X-ray, en het positron-emissie tomografie/berekend tomography imaging te bestuderen hoe remmende mTOR activiteit beïnvloedt het beenmerg-geaccepteerd myeloma tumoren in een xenograft model. Dit zorgt voor fysiologisch relevante, niet-invasieve en multimodale analyses van het effect van de anti-myeloma van therapieën gericht op beenmerg-geaccepteerd myeloma tumoren in vivo.
Deze methode kan worden gebruikt om belangrijke vragen te beantwoorden over de rol van de beenmergmicro-omgeving en de overleving van geëngrafeerde myeloomtumoren. Het belangrijkste voordeel van deze procedure is dat het kan worden toegepast op longitudinale anti-drug studies en gebruikt om meerdere biochemische trajecten te testen op een niet-invasieve manier. Op de dag van het experiment eerst wassen de 8226 Luciferase getransfacteerde cellen drie keer in ijskoude PBS op 200 RCF gedurende vijf minuten per centrifigatie en resuspend de pellet in verse ijskoude PBS op een vijf keer tien tot de zesde cellen per 200 microliter van ijskoude PBS per muis.
Bevestig vervolgens een gebrek aan respons op teen knijpen in een verdoofde vier tot zes weken oude NOG muis en van toepassing oogheelkundige zalf op de ogen van het dier. Laad de cellen in een insulinespuit van één milliliter die is uitgerust met een naald van 26 meter. Injecteer het volledige volume van cellen in de staartader van het dier, alvorens de muis aan zijn kooi terug te keren, controlerend tot volledig terugwinning.
Tien tot twintig dagen na de uitdaging, injecteer elk geënt dier met 200 microliter in vivo rang D-luciferin substraat in steriele zoutoplossing intraperitonealy. Plaats de verdoofde dieren in de supinepositie in een klein beeldvormingssysteem voor kleine dieren binnen 5 tot 10 minuten na de injectie. Meet de gemiddelde uitstraling in geselecteerde interessegebieden binnen de bijbehorende beeldverwerkingssoftware.
Voor gerichte therapie van de 8226 Luciferase tumoren, Na het meten van de baseline bioluminescentie in elk dier zoals net aangetoond, randomiseren van de dieren in behandeling groepen en behandelen elke muis met een reeks van 200 microliter IP-injectie van Temsirolimus of een zoutoplossing controle. Meet de Luciferase activiteit twee keer per week en plot de veranderingen in de bioluminescentie in de tijd. Om veranderingen in het tumormetabolisme te meten, moet u eerst het voedsel 24 uur uit de thuiskooi van de muizen verwijderen om overmatige niet-specifieke radiospecifieke radiogelabelde Fludeoxyglucose-opname te voorkomen.
De volgende dag verdun 500 tot 100 microkreigen van 18 Fluorine radiolabeled Fludeoxyglucose sonde in steriele zoutoplossing tot een eindvolume van 100 microliters per muis en registreren de tijd en activiteit van de sondes met een dosis calibrator. Wanneer de sondes klaar zijn plaats het eerste verdoofde dier op een verwarmingskussen met het hoofd naar achteren gericht en gebruik een afgeschermde een milliliter insulinespuit uitgerust met een 26-meter naald om 100 microliters van de sonde in de staartader te injecteren. Meet de resterende radioactiviteit in de naald en spuit met de dosis calibrator en let op de activiteit en tijd.
Meet vervolgens de radiogelabelde Fludeoxyglucose-activiteit in geselecteerde bezienswaardigheden die overeenkomen met de geëngrafeerde tumoren in een klein PET CT-beeldvormingssysteem voor kleine dieren. Een succesvolle beenmerg tumor engraftment kan worden bevestigd door bioluminescentie beeldvorming zoals aangetoond. Seriële beeldvorming van meerdere dieren kan worden gebruikt om de verspreiding van het beenmerg geëntreerde multiple myeloom tumoren visualiseren.
Bovendien toont de optische beeldvorming x-ray analyse een snelle en niet-invasieve bepaling van de nauwkeurige plaats en de distributie van de veelvoudige myeloomtumoren binnen het muisskelet. De bioluminescentie geproduceerd door deze gegrafeerde tumorcellen kan serieel en niet-invasief worden gemeten om veranderingen in tumorgroei te beoordelen. Bovendien kan de overleving van muizen behandeld met de mTOR-remmer Temsirolimus worden gecontroleerd en kan positronemissie- en computertomografieanalyse voor tumorradiogelabelde Fludeoxyglucose-opname worden gebruikt om temsirolimus bemiddelde veranderingen in het glucosemetabolisme aan te tonen.
Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om de cellen IEV te injecteren. We hebben ontdekt dat het niet injecteren van de cellen in de ader resulteert in de vorming van niet-merg gegrafeerde tumorcellen in de buurt van de plaats van injectie. Na deze procedure kunnen andere methoden zoals immunohistochemie en micro-CT worden gebruikt om vragen te beantwoorden over de tumoren die van invloed zijn op de botarchitectuur en de niet-tumorcellulaire en moleculaire componenten van de mergomgeving.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie maakt gebruik van bioluminescente beeldvorming, röntgenstraling en positronemissie-tomografie/computertomografie om de effecten van mTOR-remming op in het beenmerg gegrafts myeloomtumoren in een xenograftmodel te onderzoeken. Deze aanpak maakt niet-invasieve, multimodale analyses mogelijk van therapeutische effecten op myeloomtumoren in vivo.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Oncologie
- Immunologie
- Biomedische beeldvorming
Achtergrond
- De micro-omgeving van het beenmerg speelt een cruciale rol bij het overleven van tumoren.
- Myeloomtumoren kunnen worden getransplanteerd in diermodellen voor onderzoek.
- Niet-invasieve beeldvormingstechnieken zijn essentieel voor longitudinale studies.
- Inzicht in de rol van mTOR kan leiden tot betere therapeutische strategieën.
Doel van de studie
- Om de impact van mTOR-remming op myeloomtumoren te beoordelen.
- Om de invloed van het beenmerg op het tumorgedrag te onderzoeken.
- Om een methode te ontwikkelen voor longitudinale anti-drugstudies.
Gebruikte methoden
- Bioluminescente beeldvorming van geëngraftede myelomacellen.
- Röntgenbeeldvorming voor anatomische visualisatie.
- Positronemissie-tomografie/computertomografie voor metabole beoordeling.
- Injectie van luciferase-getransfecteerde cellen in NOG-muizen.
Belangrijkste resultaten
- Remming van de mTOR-activiteit vertoonde significante effecten op de tumorgroei.
- Niet-invasieve beeldvorming gaf inzicht in de tumordynamiek.
- Longitudinale studies onthulden de rol van de micro-omgeving van het beenmerg.
- De methodologie maakt het mogelijk om meerdere biochemische pathways te beoordelen.
Conclusies
- mTOR-remming kan het gedrag van myeloomtumoren effectief veranderen.
- Niet-invasieve beeldvorming is een krachtig instrument voor kankeronderzoek.
- Verdere studies zijn nodig om de therapeutische implicaties te onderzoeken.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directie
Deze multimodale beeldgevingsaanpak maakt longitudinale, niet-invasieve beoordeling van tumorgroei en metabolisme in een fysiologisch relevante beenmergmicro-omgeving mogelijk, waardoor een kritisch hiaat in preklinische myeloommodellen wordt opgevuld. Door bioluminescente en PET/CT-metingen te combineren, ondersteunt deze methode de mechanistische risicoreductie van therapeutische kandidaten die gericht zijn op interacties tussen tumor en stroma. Het biedt voorspellende zekerheid bij doelwitvalidatie door mTOR-inhibitie te koppelen aan meetbare veranderingen in tumorbioluminescentie en glucosemetabolisme over een bepaalde tijd.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Onderzoekt therapeutische hypothesen door veranderingen in tumorbioluminescentie te meten als een directe readout van de levensvatbaarheid van luciferase-expresserende myeloomcellen in vivo.
- Operationele waarde: Maakt functionele targetvalidatie mogelijk via seriële, niet-invasieve beeldvorming, waardoor de afhankelijkheid van eindpunt-histologie wordt verminderd.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt portfoliotriage door mTOR-inhibitie te correleren met aanhoudende reducties in het tumorsignaal, wat duidt op target-engagement en modulatie van de signaalroute.
Screening & Assayontwikkeling
- Klaarheid van de assay: Bereidt gevalideerde xenograftmodellen voor op downstream compound-screening door basale bioluminescentie en metabole flux in gegrafts tumoren vast te stellen.
- Kwantitatieve outputs: Genereert longitudinale bioluminescentie en gestandaardiseerde opnamewaarden (SUV) via PET/CT, wat dosis-respons- en tijdverloopanalyses mogelijk maakt.
- Hergebruik van het platform: Ondersteunt schaalbare evaluatie van meerdere biochemische pathways over therapiecycli heen zonder herhaald offeren van dieren.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Ziekterelevantie: Modelleert de menselijke beenmergnis bij multipel myeloom, waarbij het overleven van de tumor afhankelijk is van stromale interacties die in vitro niet worden nagebootst.
- Translationele Continuïteit: Verbindt vroege targetmodulatie (via BLI) met stroomafwaartse metabole effecten (via FDG-PET), wat go/no-go-beslissingen op basis van biomarkers ondersteunt.
- Risico-gecorrigeerde Vooruitgang: Maakt longitudinale monitoring van de therapeutische impact mogelijk, waardoor falen in een laat stadium wordt verminderd door het werkingsmechanisme te bevestigen in een klinisch relevante micro-omgeving.
Pipeline- & workflowintegratie
De methode is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van targetvalidatie tot lead-optimalisatie, en biedt orthogonale validatie van de farmacologische activiteit in een ziekterelavent systeem.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing door tumorlast en metabole activiteit in reactie op pathway-remmers te kwantificeren, waardoor de doelafhankelijkheid in de beenmergnis wordt verduidelijkt.
- Screening: Levert assay-klare modellen met reproduceerbare transplantatie en een detecteerbaar signaal, wat een getrouwe evaluatie van verbindingen over meerdere tijdstippen mogelijk maakt.
- Analytics: Biedt duale-modaliteit read-outs—bioluminescentie voor tumorvolume en FDG-PET voor metabole flux—waardoor teams cytostatische effecten kunnen onderscheiden van cytotoxische effecten.
- Translationeel Onderzoek: Verbindt vroege farmacodynamische veranderingen aan preklinische werkzaamheidsendpunten, wat de continuïteit van mechanisme naar resultaat ondersteunt.
- Enterprise Hergebruik: Vestigt een herbruikbaar imagingplatform voor het evalueren van stroma-afhankelijke targets binnen oncologieportfolio's, waardoor het rendement op modelontwikkeling wordt gemaximaliseerd.
Operationele impact & impact op de organisatie
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit door target-inhibitie te correleren met gelijktijdige veranderingen in tumorgroei en glucosemetabolisme.
- Operationele waarde: Standaardiseert longitudinale gegevensverzameling via reproduceerbare beeldgevingsprotocollen, waardoor inter-individuele variabiliteit tussen dieren wordt geminimaliseerd.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door vroegtijdige, kwantitatieve bewijslast te leveren van target-gemedieerde tumormodulatie, wat investeringen in ineffectieve kandidaten vermindert.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering mogelijk van verbindingen die een aanhoudende target-engagement vertonen in een micro-omgevingstechnisch accuraat model.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in xenograft-modellering, bioluminescentie-imaging en het bedienen en analyseren van kleine-dieren PET/CT.
- Afhankelijk van toegang tot imagingsystemen die bioluminescentie en PET/CT ondersteunen, samen met de infrastructuur voor het hanteren van radiogemarkeerde FDG en D-luciferine.
- Vereist standaardisatie tussen de teams voor in vivo farmacologie, imaging en data-analyse om een consistente selectie en kwantificering van de region-of-interest te waarborgen.
- Omvat overwegingen voor aanpassingen bij uitbreiding naar andere tumormodellen, aangezien de efficiëntie van de transplantatie en de signaalstabiliteit kunnen variëren per cellijn en micro-omgeving.
- Praktische beperkingen omvatten signaalverzwakking door overliggend weefsel en de noodzaak van vasten vóór FDG-injectie om aspecifieke opname te minimaliseren, zoals vermeld in het protocol.
