Name: Een dorsaal huidplooi raamkamer tumor muismodel voor gecombineerde intravitale microscopie en magnetische resonantie beeldvorming in translationeel kankeronderzoek (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 25 s
Description: Leer hoe intravitale microscopie en MRI worden gecombineerd in een dorsaal huidplooi muismodel voor translationeel kankeronderzoek. Deze methode verbetert de klinische toepasbaarheid van preklinische bevindingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

We danken Dr. Carla Calçada (Postdoctoral Fellow, Princess Margaret Cancer Center) en Dr. Timothy Samuel (Ph.D. Student, Princess Margaret Cancer Center) voor hun hulp bij het kweken van tumorcellen en de ontwikkeling van het inentingsprotocol. Dr. Kathleen Ma, Dr. Anna Pietraszek en Dr. Alyssa Goldstein (Animal Research Centre, Princess Margaret Cancer Center) hielpen bij de ontwikkeling van het operatieprotocol. Jacob Broske (Medical Engineering Technologist, Princess Margaret Cancer Center) en Wayne Keller (Hardware Client Executive, Javelin Technologies – A TriMech Group Company) hebben de raamkamers in 3D geprint. James Jonkman (Advanced Optical Microscopy Facility, University Health Network) leverde waardevolle richtlijnen voor beeldacquisitie met helderveld- en fluorescentiemicroscopie.

Geleide tumorinoculatie en multimodale beeldvorming bij muizen

<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>

De auteurs hebben geen belangenconflicten om bekend te maken.

In dit werk hebben we een workflow ontwikkeld om zowel intravitale microscopie als klinisch toepasbare beeldvorming (CT, MRI en PET) bij hetzelfde dier uit te voeren. Dit werd gedaan met als doel de bevindingen van preklinische microscopie te vertalen naar de kliniek door directe correlatie van intravitale microscopie met klinische beeldvormingsmodaliteiten zoals MRI. Hoewel conventionele DSFC-ontwerpen zijn gemaakt van metaal 2,3, hebben we de DSFC aangepast om MR-compatibel te zijn door gebruik te maken van 3D-geprinte raamkamers gemaakt van een biocompatibele kunststofhars. De registratie van de modaliteiten werd bereikt door het gebruik van fiduciale markers voor de klinische beeldvormingsmodaliteiten en door het verkrijgen van een breedveldmicroscopiebeeld dat overeenkomt met de fiduciale markerlocaties op de DSFC met de vasculaire oriëntatiepunten die te zien zijn op het breedveldmicrokopieerbeeld en de intravitale microscopiebeelden met hoge resolutie. Er werd een MATLAB-code ontwikkeld om de modaliteiten mee te registreren en deze is opgenomen in Aanvullend Dossier 2.
DSFC's zijn niet nieuw in preklinisch onderzoek 2,3,27,29,30,31,32 met sommige onderzoeken die MR-compatibele DSFC's ontwikkelen uit biocompatibele kunststoffen voor intravitale microscopie en klinisch toepasbare beeldvorming 27,29,30,31,32. Deze onderzoeken voeren echter correlaties op het niveau van de hele tumor uit met MRI- en intravitale microscopiebevindingen. De nieuwigheid van dit werk is ons vermogen om intravitale microkopiebeelden direct te co-registreren voor klinisch toepasbare beeldvormingsmodaliteiten met behulp van een fiduciale markerbevestiging aan de DSFC, waardoor directe ruimtelijke correlatieanalyse mogelijk wordt. Gaustad et al. hebben ook ruimtelijke correlatieanalyse uitgevoerd tussen MRI en intravitale microscopie; Specifieke gedetailleerde stappen voor het co-registratieproces tussen modaliteiten zijn echter niet opgenomen29. Dit werk biedt een protocol voor het ruimtelijk correleren van meerdere modaliteiten met elkaar met behulp van de fiduciale markeringsringbevestiging en omvat een MATLAB-pijplijn.
Er zijn verschillende details van het DSFC-ontwerp en de procedure die verbeterde beeldvorming en tumorgroeikenmerken bieden in vergelijking met andere vergelijkbare onderzoeken. Ten eerste omvatten de meeste vensterkamermethoden inoculatie van de tumor na een raamkameroperatie. Dit wordt meestal gedaan omdat het gemakkelijker is om de tumor in het gezichtsveld van de raamkamer te centreren; Eerder werk heeft echter aangetoond dat dit suboptimaal is, wat in veel gevallen leidt tot een 'onrealistische' monolaagse tumorgroei met spontane regressie. In plaats daarvan laten we de tumor enkele weken onbeperkt in de huid groeien voordat DSFC wordt geïmplanteerd, wat een meer realistische 3D-tumor mogelijk maakt met verbeterde groei-eigenschappen33.
Dit DSFC-ontwerp is met 0,83 g ook extreem licht en heeft een groot gezichtsveld (glazen dekglaasje met een diameter van 1,2 cm). Een uniek kenmerk van ons DSFC-ontwerp is dat het geen borgring bevat om het glazen dekglaasje aan het voorframe te bevestigen. In plaats daarvan wordt het glazen dekglaasje permanent bevestigd met UV-uitgeharde lijm, waardoor het onderste gedeelte van het voorframe volledig vlak is. Bovendien wordt het voorframe onder de huid van de muis vastgezet. Dit werd gedaan om de kans op een luchtspleet tussen de tumor-glasinterface te minimaliseren. In eerdere ontwerpen is opgemerkt dat als er een opening is op het grensvlak tussen tumor en glas, er een grote kans is op vochtophoping in dit gebied. Dit heeft een aanzienlijke invloed op de resultaten door het intravitale microscopiesignaal te verzwakken, waardoor de beeldkwaliteit afneemt. Bovendien maakt het het moeilijker om de MRI-plakjes op de tumor te richten, omdat deze vochtophoping helder zal verschijnen op de T2w-lokalisatiescans. Dit maakt het een uitdaging om vast te stellen welke plakjes het weefsel afbeelden en welke plakjes de vochtophoping in de DSFC afbeelden. Een nadeel van dit ontwerp is dat als het glazen dekglaasje breekt, het niet gemakkelijk kan worden vervangen. We hebben ook een frontframe ontworpen dat volledig is gemaakt van optisch helder plastic, waardoor het probleem van glasbreuk wordt geëlimineerd34.
Tijdens deze procedure zijn verschillende cruciale stappen technisch uitdagender dan andere. Een stap die problemen kan veroorzaken, is tijdens de DSFC-operatie bij het hechten van het voorframe aan de huid (protocolstappen 3.18-3.24). Het is belangrijk om wat extra losse huid langs de bovenkant van het voorframe van de DSFC te houden. Als dit niet wordt gedaan, zal de huid in dit gebied de bloedtoevoer verliezen en necrotisch worden, waardoor het preparaat wordt verpest. Een andere technisch uitdagende taak is het richten van het MRI-plakpakket om het meest oppervlakkige deel van het weefsel onder het glas op te nemen. Als dit plakje niet precies op het gebied is gericht, kunnen gedeeltelijke volume-effecten met het glas optreden, wat leidt tot foutieve MRI-resultaten. Oneffen oppervlakken van het weefsel onder het glas van de DSFC kunnen dit nog uitdagender maken. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat de huid in de DSFC strak staat om het weefseloppervlak zo vlak en uniform mogelijk te houden om deze bron van fouten te verminderen.
Hier hebben we het gebruik van deze DSFC-workflow gedemonstreerd met behulp van svOCT, dat een groot beeldgezichtsveld heeft van 6 x 6 mm2. Dit grote gezichtsveld is niet gebruikelijk bij andere soorten intravitale microscopie, waarbij veel beeldvormingsmethoden een gezichtsveld hebben van 1 mm2 of kleiner13. Dit kan enkele problemen veroorzaken bij het gelijktijdig registreren van het breedveldmicroscopiebeeld met de intravitale microscopiebeelden met hoge resolutie, aangezien microvasculaire oriëntatiepunten moeilijk te identificeren kunnen zijn. Om dit te verhelpen, kan een ander breedveldmicroscopiebeeld nodig zijn met een kleiner gezichtsveld (~6 x 6mm2) om te fungeren als een extra tussenliggende co-registratiestap tussen de beeldvormingsmodaliteiten om het interessegebied verder te verfijnen tot het gebied dat wordt afgebeeld door intravitale microscopie.
In dit werk hebben we ons gericht op het in beeld brengen van de microvasculatuur van de tumor, maar andere micro-omgevingscomponenten van de tumor kunnen ook met behulp van dit model worden afgebeeld. Het is bijvoorbeeld aangetoond dat intravitale microscopie het tumorstroma35 met succes in beeld brengt, en diffusiegewogen MRI-methoden zoals diffusie-tensorbeeldvorming of diffusiekurtosebeeldvorming kunnen mogelijk informatie verstrekken over de structuur van het tumorstroma 36,37. Deze workflow kan opwindende mogelijkheden bieden om stromale tumorinformatie naar de kliniek te vertalen door intravitale microscopiebeelden met hoge resolutie van het tumorstroma direct te co-registreren met op MRI gebaseerde metingen van het stroma. Er moet echter worden opgemerkt dat, omdat deze methode vasculaire oriëntatiepunten gebruikt voor co-registratie, deze ook aanwezig moeten zijn in intravitale stromale microscopiebeelden.
De gepresenteerde workflow kan een belangrijke stap blijken te zijn in het overbruggen van de kloof tussen preklinische intravitale microscopie en klinisch toepasbare beeldvormingsmodaliteiten. Dit model kan worden gebruikt om klinische beeldvormingsmethoden te valideren met intravitale microscopiebeelden met grondwaarheid, nieuwe klinisch toepasbare beeldvormingsmethoden te ontwikkelen door vergelijking met intravitale microscopie, en de respons van behandelingen longitudinaal te monitoren met behulp van meerdere beeldvormingsmodaliteiten.

Tumormicrovasculatuur is een belangrijk onderdeel van de micro-omgeving van de tumor die een doelwit voor therapie kan zijn en een bepalende factor voor de respons op de behandeling. In de preklinische setting wordt het microvasculatuur meestal bestudeerd met behulp van intravitale microscopie in orthotope of heterotope vensterkamerdiermodellen 1,2. Dit heeft verschillende voordelen ten opzichte van histologische studies, aangezien de beeldvorming wordt gedaan in levende weefsels en de tumor gedurende enkele weken of zelfs maanden in de lengterichting kan worden gevolgd 2,3. Deze studies kunnen gebruik maken van de beeldvormingsmogelijkheden met hoge resolutie van intravitale microscopie om de afgifte van therapieën aan de tumorte bestuderen 4,5, de oorzaken van behandelingsresistentie6 en de respons van de microvaten op therapieën zoals antiangiogene behandeling 7,8 en radiotherapie 2,9.
Intravitale microscopie speelt duidelijk een belangrijke rol in preklinisch kankeronderzoek; Maar hoe kunnen micro-omgevingskenmerken van tumoren in de kliniek worden gemeten? Microvasculaire informatie zou in de kliniek nuttig zijn voor het meten van de bloedtoevoer en tumorcelhypoxie, wat belangrijk is voor het bepalen van de behandelingsresistentie bij radiotherapie10, evenals het vermogen van de microvasculatuur om chemotherapeutische middelen af te geven aan de omliggende tumorcellen11. Bij radiotherapie kan ruimtelijke informatie over de structuur en functie van de microvasculatuur van de tumor bijvoorbeeld helpen het behandelplan van een patiënt te personaliseren door het fractioneringsschema aan te passen of door de dosis bij voorkeur te verhogen naar avasculaire en waarschijnlijke hypoxische regio's12.
Intravitale microscopie kan deze belangrijke microvasculaire kenmerken meten, aangezien het een zeer hoge resolutie heeft (schaal van μm); De dieptepenetratie in het weefsel is echter beperkt tot enkele honderden microns of enkele millimeters, wat de klinische implementatie hoogstens een uitdaging maakt. Er zijn inderdaad enkele nieuwe toepassingen van intravitale microscopie in de kliniek13; Deze zijn echter nog steeds beperkt tot onderzoeken van weefsel in de buurt van het oppervlak, zoals de huid14 of slijmvlies-/endotheelbekledingen van verschillende lichaamsholten via flexibele katheters/endoscopen15,16.
Vaker wordt het microvasculatuur bestudeerd met behulp van beeldvormingsmodaliteiten zoals CT17 of MRI18. Deze klinische beeldvormingsmodaliteiten kunnen tot elke diepte in het lichaam beeld brengen, maar ze hebben een veel lagere ruimtelijke resolutie (mm-schaal). Er is dus behoefte aan het overbruggen van deze resolutiekloof tussen preklinische intravitale microscopie en klinische beeldvormingsmodaliteiten om gedetailleerde microvasculaire informatie met hoge resolutie in de kliniek te brengen19. Er zijn verschillende functionele beeldvormingsmethoden ontwikkeld om de microvasculaire beeldvormingsmogelijkheden van klinische beeldvormingsmodaliteiten zoals dynamische contrastversterkte (DCE) MRI en CT20 en Intravoxel incoherente beweging (IVIM) MRI21 te verbeteren. Dit zijn echter modelgebaseerde methoden die indirecte metingen van de microvasculatuur bieden en dus moeten worden gevalideerd met de juiste "ground truth"-metingen van de microvasculatuur19,22.
We hebben een dorsaal huidplooivensterkamer (DSFC) tumormuismodel ontwikkeld om deze kloof tussen preklinische intravitale microscopie en klinisch toepasbare beeldvormingsmodaliteiten zoals CT en MRI te overbruggen. De DSFC biedt directe toegang tot de tumor voor intravitale microscopiebeeldvorming met hoge resolutie door een glazen venster, maar ook voor klinisch toepasbare beeldvorming zoals MRI omdat deze is gemaakt van MR-compatibele materialen (plastic en glas). Bovendien voert een meegeleverde MATLAB-code multimodale 3D-coregistratie uit voor directe ruimtelijke correlaties tussen preklinische intravitale microscopie en klinisch toepasbare beeldvormingsmodaliteiten. Hier zullen we het ontwerp en de operatie beschrijven om de DSFC te installeren, evenals de procedure om intravitale microscopie en klinisch toepasbare beeldvormingsmodaliteiten samen te registreren.

<table><tbody><tr><td>Celcultuurmaterialen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>BxPC-3 Humane Pancreaskankercellen</td><td>ATCC (American Type Culture Collection)</td><td>CRL-1687</td><td></td></tr><tr><td>Corning Matrigel Basement Membrane Matrix, LDEV-vrij, 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>Dulbecco Fosfaat gebufferde zoutoplossing zonder Calcium, Magnesium, of fenol rood, 500 mL</td><td>Gibco</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>Foetaal Runderserum (Canada), 500 mL</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F1051-500ML</td><td></td></tr><tr><td>Penicilline-Streptomycine 100x (vloeibaar, gestabiliseerd, sterieel gefilterd, celcultuur getest)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333-100ML</td><td></td></tr><tr><td>RPMI Medium 1640 (1x), vloeibaar; met L-Glutamine, 500 mL</td><td>Gibco</td><td>11875093</td><td></td></tr><tr><td>TrypLE Express Enzym, 500 mL</td><td>Gibco</td><td>12605028</td><td></td></tr><tr><td>Vensterkamermaterialen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>12 mm Glas Dekglas</td><td>Harvard Apparatus&nbsp;&nbsp;</td><td>CS-12R No. 1.5</td><td></td></tr><tr><td>Connex 500 3D Printer</td><td>Stratasys</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Biocompatibel helder MED610 hars</td><td>Stratasys</td><td>&nbsp;RGD810</td><td></td></tr><tr><td>Loctite AA 3105 UV uitshardende lijm</td><td>Loctite</td><td>LCT1214249</td><td></td></tr><tr><td>Achterkant vensterkamerframe</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Vensterkamer fiducial marker</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Voorkant vensterkamerframe</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Vensterkamer ondersteuningsclip</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>inoculatie en chirurgiematerialen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>BD SafetyGlide Insuline Spuit met Permanent Vastgemaakte Naald, 0,5 mL, 29 G x 1/2"</td><td>BD</td><td>CABD305932</td><td></td></tr><tr><td>Betadine Oplossing</td><td>Betadine</td><td>AP-B002C2R98U</td><td></td></tr><tr><td>Cidex OPA 14 Daagse Oplossing 3,8 L</td><td>ASP</td><td>JOH20394</td><td></td></tr><tr><td>Dispositieve Chirurgische Onderleggers 23 inch x 24 inch</td><td>Kendall</td><td>7134</td><td></td></tr><tr><td>Oogsmering&nbsp;&nbsp;</td><td>Optixcare</td><td>50-218-8442</td><td></td></tr><tr><td>Haarverwijderingscrème</td><td>Nair</td><td>&lrm;061700222611</td><td></td></tr><tr><td>Halstead Hemostasetangen</td><td>Almedic</td><td>7742-A12-150</td><td></td></tr><tr><td>Verwarmingskussen</td><td>Sunbeam&nbsp;</td><td>B086MCN59R</td><td></td></tr><tr><td>Irisschaar</td><td>Almedic</td><td>7601-A8-690</td><td></td></tr><tr><td>Isofluraan</td><td>Sigma</td><td>792632</td><td></td></tr><tr><td>Metacam</td><td>&nbsp;Boehringer Ingelheim Animal Health USA Inc</td><td>NDC 0010-6015-03</td><td></td></tr><tr><td>NOD.Cg-Rag1tm1Mom&nbsp;Il2rgtm1Wjl/SzJ muis</td><td>the Jackson laboratory</td><td>7799</td><td></td></tr><tr><td>Pindakappers & Trimmer</td><td>Wahl</td><td>8655-200</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;SOFSILK Niet-absorbeerbare Chirurgische Naald met Naaldpunt #5-0 met 3/8" Taper (17 mm) (Was Gecoat, Gevlochten Zwart Zijde, Sterieel)&nbsp;</td><td>&nbsp;Syneture&nbsp;</td><td>&nbsp;VS880</td><td></td></tr><tr><td>Splintertang</td><td>Almedic</td><td>7725-A10-634</td><td></td></tr><tr><td>MR Beeldvorming</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3D gedrukte vensterkamer immobilisatieapparaat.</td><td></td><td></td><td>op maat 3D gedrukt, zie figuur 3 voor details.</td></tr><tr><td>Convectieverwarmingsapparaat</td><td>3M Bair Hugger</td><td>70200791401</td><td></td></tr><tr><td>Druginjectiesysteem</td><td>Harvard Apparatus&nbsp;&nbsp;</td><td>PY2 70-2131</td><td>PHD 22/2200 MRI-compatibele Spuitpomp</td></tr><tr><td>Gadovist 1.0</td><td>Bayer</td><td>2241089</td><td></td></tr><tr><td>Ademhalingsbewakingssysteem</td><td>SAII</td><td>Model 1030</td><td>MR-compatibel bewakings- en gatingsysteem voor kleine dieren.</td></tr><tr><td>Staartvenekatheter (27 G 0,5" )</td><td>Terumo Medical Corp</td><td>15253</td><td></td></tr><tr><td>Optische Beeldvorming</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3D gedrukt beeldvormingsplatform</td><td></td><td></td><td>Op maat 3D gedrukt, zie aanvullend figuur 3 voor details.</td></tr><tr><td>12 V 7 W Flexibele Polyimide Verwarmingsplaat Dunne Adhesief PI Verwarmingsfilm 25 mm x 50 mm</td><td>BANRIA&nbsp;</td><td>B09X16XCVS</td><td>Verwarmingselement gebruikt voor regeling van de muizenlichaamstemperatuur.</td></tr><tr><td>DC voeding</td><td>BK Precission</td><td>1761</td><td>Gebruikt om het verwarmingselement van stroom te voorzien.</td></tr><tr><td>Leica MZ FLIII</td><td>Leica Microsystems</td><td>15209</td><td></td></tr><tr><td>svOCT beeldvormingssysteem</td><td></td><td></td><td>In-house gemaakt beeldvormingssysteem. Details zijn te vinden in referentie 23.</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>

een dorsaal huidplooi raamkamer tumor muismodel voor gecombineerde intravitale microscopie en magnetische resonantie beeldvorming in translationeel kankeronderzoek

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

Preklinische intravitale beeldvorming zoals microscopie en optische coherentietomografie hebben bewezen waardevolle hulpmiddelen te zijn in kankeronderzoek voor het visualiseren van de micro-omgeving van de tumor en de reactie op therapie. Deze beeldvormingsmodaliteiten hebben een resolutie op micronschaal, maar worden beperkt gebruikt in de kliniek vanwege hun geringe penetratiediepte in weefsel. Meer klinisch toepasbare beeldvormingsmodaliteiten zoals CT, MRI en PET hebben een veel grotere penetratiediepte, maar hebben een relatief lagere ruimtelijke resolutie (mm-schaal). 
Om preklinische intravitale beeldvormingsbevindingen naar de kliniek te vertalen, moeten nieuwe methoden worden ontwikkeld om deze micro-naar-macro-resolutiekloof te overbruggen. Hier beschrijven we een dorsaal huidplooi vensterkamer tumor muismodel dat is ontworpen om preklinische intravitale en klinisch toepasbare (CT en MR) beeldvorming bij hetzelfde dier mogelijk te maken, en het beeldanalyseplatform dat deze twee ongelijksoortige visualisatiemethoden met elkaar verbindt. Belangrijk is dat de beschreven raamkamerbenadering het mogelijk maakt om de verschillende beeldvormingsmodaliteiten samen in 3D te registreren met behulp van fiduciale markers op de raamkamer voor directe ruimtelijke concordantie. Dit model kan worden gebruikt voor validatie van bestaande klinische beeldvormingsmethoden, maar ook voor de ontwikkeling van nieuwe door directe correlatie met "ground truth" intravitale bevindingen met hoge resolutie. 
Ten slotte kan de tumorrespons op verschillende behandelingen - chemotherapie, radiotherapie, fotodynamische therapie - met deze methodologie longitudinaal worden gevolgd met behulp van preklinische en klinisch toepasbare beeldvormingsmodaliteiten. Het hier beschreven dorsale huidplooivensterkamertumormuismodel en beeldvormingsplatforms kunnen dus worden gebruikt in een verscheidenheid aan kankeronderzoeken, bijvoorbeeld bij het vertalen van preklinische intravitale microscopiebevindingen naar meer klinisch toepasbare beeldvormingsmodaliteiten zoals CT of MRI.

Spikkelkvariantie optische coherentietomografie (svOCT) werd uitgevoerd om 3D-microvasculaire beelden met een groot gezichtsveld (FOV) te verkrijgen (6 x 6 mm,2 laterale x 1 mm diepte). Om deze beelden te verkrijgen, werd een eerder beschreven swept source OCT-systeem op basis van een kwadratuurinterferometer gebruikt23. OCT-beelden werden verkregen door twee zijdelings aangrenzende 3 x 6 mm2 FOV-scans aan elkaar te naaien. Elke B-scan bestond uit 400 A-scans en werd 24x per locatie uitgevoerd (25 ms uit elkaar) om een nauwkeurige verwerking van spikkelvariantie mogelijk te maken, zoals beschreven in ons vorige werk24.
Om de MRI-dataset samen te registreren met de microvasculaire svOCT-dataset werden verschillende stappen uitgevoerd. De eerste stap is uitgevoerd in stap 5.12 en wordt geïllustreerd in figuur 4. In deze stap worden de twee datasets langs de diepterichting (z-as in figuur 4) samen geregistreerd. Om de datasets langs de laterale dimensies (xy-vlak in figuur 4) te co-registreren, wordt de fiduciale markeringsring samen met een reeks van twee puntgebaseerde affiene registraties gebruikt. Eerst wordt de MRI-dataset mede geregistreerd bij het helderveldmicroscopiebeeld door de fiduciale markeringslocaties in de ring te matchen met de overeenkomstige divots rond de omtrek van het glazen raam op het voorframe (groene punten in figuur 5B,C). Vervolgens worden vasculaire oriëntatiepunten die identificeerbaar zijn in zowel de svOCT-microvasculaire dataset als het helderveldmicroscopiebeeld gebruikt om het helderveldbeeld (en de bijbehorende MRI-dataset) samen te registreren met de svOCT-dataset (blauwe punten in figuur 5A,B). Daarom fungeert het helderveldmicroscopiebeeld als een beeld met een gemiddelde resolutie dat kenmerken bevat van zowel het MRI-beeld (divot-locaties voor fiduciale markers) als het svOCT-microvasculaire beeld (microvasculaire oriëntatiepunten) om multimodale co-registratie mogelijk te maken voor enorm verschillende beeldvormingsresoluties.
Beelden van de succesvolle co-registratie tussen alle drie de modaliteiten (microvasculaire beeldvorming, breedveldmicroscopie en MRI) voor een muis voor de voorbereiding van een vensterkamer zonder tumor (gezonde blote huid) en tumor worden weergegeven in respectievelijk figuur 6A-C en figuur 6D-F. Zodra alle drie de modaliteiten samen zijn geregistreerd, kan een correlatieanalyse worden uitgevoerd. Om gebruik te kunnen maken van de medegeregistreerde datasets, moeten ruimtelijke correlaties worden uitgevoerd op voxel-per-voxel-basis of met behulp van geschikte middelingstechnieken over geselecteerde volumes die van belang zijn. Figuur 7 toont enkele representatieve resultaten van de correlatie tussen svOCT-afgeleide microvasculaire metriek en functionele MRI-afgeleide macrovasculaire metriek. Deze grafieken bevatten de gegevens van twee tumordragende muizen en één 'gezonde' muis met blote huid. Deze plots werden gegenereerd met behulp van een 1 mm2 laterale x 500 μm diepte schuifraamvolume van belang (VOI) techniek met een laterale tredegrootte van 500 μm, waarbij elk punt één positie van de VOI vertegenwoordigde. Voor de gezonde muis werd de vasculaire analyse beperkt tot een interessegebied van 3 x 3 mm2 in het midden van het gezichtsveld om overeen te komen met de 3D-ruimtelijke omvang van de onderzochte tumoren. Een meer gedetailleerde studie met betrekking tot svOCT-naar-MRI-correlaties met behulp van deze analysemethode is te vinden in ons recente werk22.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66383/66383fig06.jpg"> Figuur 6: Mede-geregistreerde datasets voor gezonde en tumorbeeldvorming. De bovenste rij toont het (A) kleurdiepte-gecodeerde svOCT, (B) co-geregistreerd helderveldmicroscopiebeeld met analysegebied weergegeven door de blauwe stippellijn, en (C) co-geregistreerde DCE-MRI-parameterkaart voor een gezonde muis met blote huid. De onderste rij toont het (D) kleurdiepte-gecodeerde svOCT, (E) co-geregistreerd helderveldmicroscopiebeeld met tumorcontour weergegeven door de blauwe stippellijn, en (F) co-geregistreerde DCE-MRI-parameterkaart voor een tumordragende muis. De zwarte voxels in C en F bevinden zich buiten respectievelijk het analysegebied en de tumor en worden daarom niet in aanmerking genomen. Schaal balken = 1 mm. Afkortingen: svOCT = spikkelvariantie optische coherentietomografie; DCE-MRI = dynamische contrastversterkte magnetische resonantie beeldvorming. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/66383fig06large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
Figuur 7A toont de ktrans-parametervan MRI versus de svOCT-gemeten vasculaire volumefractie (VVF). VVF is het deel van het weefsel dat wordt ingenomen door bloedvaten en ktrans is de snelheidsconstante voor gadolinium dat van de intravasculaire ruimte naar de extravasculaire ruimte gaat. ktranswordt verkregen door het model van Toft aan te passen aan de gadolinium-tijdconcentratiecurven op voxel-voor-voxel-basis25,26. VVF-metingen van svOCT laten zien dat tumoren een kleinere VVF hebben dan gezond weefsel, wat mogelijk wijst op de aanwezigheid van slecht gevasculariseerde gebieden in de tumor. Aangezien ktransafhankelijk is van de bloedstroom, de vasculaire permeabiliteit en het capillaire oppervlak25,26, wordt een positieve correlatie tussen ktransen VVF verwacht, aangezien een grotere VVF een groter vasculair oppervlak en een grotere bloedstroom impliceert. Er zijn echter meer studies nodig, zoals experimenten met dextranextravasatie, om de impact van de permeabiliteit van tumorvaten in deze relatie verder op tehelderen27.
Figuur 7B toont de correlatie tussen de tijd tot piekcontrastverbetering (TTP) van MRI versus de gemiddelde afstand van svOCT tot het dichtstbijzijnde vat (<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;">). TTP is een semi-kwantitatieve metriek die de tijd meet die nodig is voor de gadoliniumtijdconcentratiecurve om zijn maximale waarde te bereiken en dit wordt berekend op een voxel-voor-voxel-basis26. Het <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;"> is een svOCT microvasculaire metriek die de gemiddelde afstand meet tot het dichtstbijzijnde vat binnen het geanalyseerde volume22. Over het algemeen is er een kleiner <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;"> in gezond weefsel in vergelijking met tumorweefsel, wat aangeeft dat het gezonde microvasculatuur dichter opeengepakt is, wat leidt tot meer gelijkmatig zuurstofrijk weefsel, en dat het tumorweefsel minder goed gevasculariseerd is28. De hogere <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;"> waarden in tumorweefsel kunnen duiden op de aanwezigheid van avasculaire weefselregio's. Figuur 7B laat een positieve correlatie zien tussen TTP en <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;">. Dit toont aan dat gezond weefsel goed wordt gevasculariseerd, waarbij gadolinium efficiënt en snel in en uit het weefsel spoelt. De microvasculatuur van de tumor is echter meer misvormd met grotere intervasculaire afstanden, waardoor gadolinium langer duurt om het weefsel te bereiken, wat resulteert in een toename van TTP.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66383/66383fig07.jpg"> Figuur 7: MRI naar svOCT macro naar micro-vasculaire ruimtelijke correlaties. Deze grafieken bevatten de bevindingen van twee tumordragende muizen en een gezonde blotehuidmuis met een x 1 x 1 mm2 laterale × 500 μm diepte, VOI van het schuifraam met een stapgrootte van 500 μm, waarbij elk punt de gemiddelde waarden van de gegeven metriek vertegenwoordigt voor één positie van de VOI van het schuifraam. Afkortingen: svOCT = spikkelvariantie optische coherentietomografie; DCE-MRI = dynamische contrastversterkte magnetische resonantie beeldvorming; VOI = volume van de rente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/66383fig07large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
Aanvullend bestand 1: 3D STL-bestanden van raamkamercomponenten. Een zip-bestand met de 4 componenten van de DSFC-kamer (voorframe, achterframe, steunclip en fiduciale markeringsring), dat werd gebruikt om de onderdelen te 3D-printen. Afkorting: DSFC = dorsale huidplooi raamkamer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20file%201.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullend bestand 2: MATLAB-script voor co-registratie van multimodale afbeeldingen. Dit MATLAB-script (Multimodal_Image_Register.m) omvat de helderveldmicroscopie, microvasculaire beeldgegevens en structurele en functionele (DCE- en/of IVIM-parameterkaarten) MR-beelden en voert alle datasets uit die mede zijn geregistreerd voor de microvasculaire dataset. Het MATLAB-script is geschreven om de volgende bestandsindelingen te ondersteunen: MRI - .dcm, svOCT - .mat en microscopie - .jpg, of . TIF. De MATLAB-code is geschreven om plaats te bieden aan de bestandsgroottes/resoluties die worden beschreven in het protocolgedeelte: MRI - 32 x 32 mm gezichtsveld met 64 x 64 matrix voor 0,5 x 0,5 mm in-plane resolutie; 10 aaneengesloten beeldvormingsplakjes, microscopie - 2D-beeld met >1,5 cm2 gezichtsveld (elke resolutie acceptabel) en svOCT - 6 x 6 mm gezichtsveld 7,5 μm resolutie. De MATLAB-code moet worden gewijzigd als er verschillende bestandsindelingen, beeldresolutie of beeldvelden worden gebruikt. Afkortingen: DCE = dynamisch contrastversterkt; IVIM = intravoxel incoherente beweging; MRI = magnetische resonantie beeldvorming; svOCT = spikkelvariantie optische coherentietomografie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Multimodal_Image_Register.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende figuur S1: Tijdelijke hechtingen om de vensterkamer aan de huid van de muis te bevestigen. De hechting begint bij (1) en gaat door de voorste zijhuid van de muis en door het voorste frame van de vensterkamer. (2) De hechting gaat dan door de achterste huid van de muis en uit het achterframe van de vensterkamer. De hechting wordt vervolgens terug door het achterste frame geregen, (3) in de achterste huid, door het voorste frame en (4) terug uit de voorhuid. (5) De hechting wordt vervolgens teruggebracht door zowel DSFC-frames als huidlagen. (6) Ten slotte wordt de hechting teruggebracht door het bovenste gat van de vensterkamer en alle lagen van de huid. De DSFC + huidassemblage wordt vervolgens samengebracht door de hechtingen bij (1) aan te spannen en te knopen. Afkorting: DSFC = dorsale huidplooi raamkamer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20Figure%201.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende figuur S2: Optimale plaatsing van permanente hechtingen. De permanente hechtingen moeten door de voorhuid/het frame uit de achterhuid/het frame worden geregen, terug door het hele geheel en aan de voorkant worden geknoopt. Elk nummer vertegenwoordigt één individuele hechtdraad. De hechtingen moeten in de volgorde van de cijfers worden geplaatst om gelijkmatig druk uit te oefenen op het hele geheel terwijl het is vastgezet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20Figure%202.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende afbeelding S3: 3D-geprinte fase voor intravitale microscopiebeeldvorming. (A) Een 3D-geprinte tafel met isofluraangasanesthesiehulpstuk wordt gebruikt voor intravitale microscopiebeeldvorming. (B) De raamkamer is met drie bouten aan het podium bevestigd om deze te immobiliseren en elke ademhalingsbeweging te elimineren. (C) Twee verwarmingselementen die in serie zijn geschakeld met een gelijkstroombron zijn aan de onderkant van de tafel gelijmd om de lichaamstemperatuur van de muis op peil te houden terwijl hij onder narcose is. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary%20Figure%203.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>

De vertaling van de bevindingen van intravitale microscopie wordt uitgedaagd door de geringe dieptepenetratie in het weefsel. Hier beschrijven we een muismodel met dorsale vensterkamer dat co-registratie van intravitale microscopie en klinisch toepasbare beeldvormingsmodaliteiten (bijv. CT, MRI) mogelijk maakt voor directe ruimtelijke correlatie, waardoor de klinische vertaling van intravitale microscopiebevindingen mogelijk wordt gestroomlijnd.

Een dorsaal huidplooi raamkamer tumor muismodel voor gecombineerde intravitale microscopie en magnetische resonantie beeldvorming in translationeel kankeronderzoek

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

Preklinische intravitale beeldvorming heeft een zeer hoge resolutie, maar beperkte dieptepenetratie in het weefsel, waardoor het zeer goed is voor preklinische beeldvormingsstudies. Aan de andere kant is MRI veel meer klinisch toepasbaar en heeft het een hogere dieptepenetratie, maar een zeer lage ruimtelijke resolutie. Het doel van deze studie is om deze twee modaliteiten met elkaar te correleren om onze bevindingen van preklinische intravitale microscopie beter te vertalen naar de kliniek via magnetische resonantiebeeldvorming.Perfusiegevoelige beeldvormingsmethoden in MRI en biofotonica, waaronder ons optische coherentietomografie en geografiesysteem, onthullen hoe de microvasculatuur de tumorrespons op gehypofractioneerde radiotherapie beïnvloedt. 3D-printen helpt ook bij de kosteneffectieve productie van op maat gemaakte gereedschappen, waardoor longitudinale studies mogelijk worden. Ten slotte vergemakkelijkt AI-beeldanalyse de identificatie van nieuwe voorspellende biomarkers voor radiotherapie.We hebben verschillende bevindingen gedaan met betrekking tot de tumorrespons op gehypofractioneerde radiotherapie, waaronder meer recentelijk de temporele kinetiek van zowel radiobiologisch significante als geabstraheerde AI-afgeleide weefselresponsstatistieken. Bovendien hebben we de belofte aangetoond dat multimodale beeldvorming nauwkeuriger wordt uitgevoerd, waarbij zowel MRI, macroscopische en optische coherentietomografie, microscopische, angiografie-afgeleide metriek worden gecorreleerd. Door de effectieve duur van longitudinale studies te verlengen, kunnen we beter voorspellende biomarkers identificeren voor een respons op tumorbehandeling op de lange termijn.Bovendien kunnen we, door de robuustheid van de co-registratie tussen macroscopische klinisch beschikbare beeldvormingsmodaliteiten en microscopische preklinische beeldvormingsmodaliteiten te verbeteren, de vertaalbaarheid van onze bevindingen van tafelblad naar bed verbeteren. Tijdens een stereotactische lichaamsbestralingstherapie leveren hoge doses straling een verminderd aantal fracties af. Een potentieel radiobiologisch doelwit dat in verband wordt gebracht met verhoogde celdood bij SVRT is de microvasculatuur van de tumor.Door optische angiografie en MRI met hoge resolutie te combineren, willen we functionele MRI-microvasculaire beeldvorming mogelijk maken voor patiëntspecifieke SVRT-behandelplanning en verbeterde resultaten.

a-dorsal-skinfold-window-chamber-tumor-mouse-model-for-combined

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Kankeronderzoek

In this video, we perform intravital imaging of pre-injected cancer cells in a mouse model via an implanted cranial window. This high-resolution time-lapse imaging technique enables the study of dynamic behavior of cancer cells in the live mouse.

Cranial Window-based Intravital Imaging in a Mouse Model: An Imaging Technique to Study the Behavior of Pre-injected Cancer Cells in the Brain of a Murine Model

We beschrijven een werkwijze voor beeldvorming respons op...

Leef Imaging van de Drug antwoorden in de tumor micro-omgeving in muismodellen van Kanker van de Borst

A Novel Hoge-resolutie<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging techniek om de Dynamic Response van intracraniële structuren om tumorgroei en Therapeutics Studie

Dit protocol beschrijft de intravital beeldvorming van transgene muizen uiting van cel-specifieke fluorescente markeringen. Intravital imaging biedt een niet-invasieve methode voor hoge resolutie waarnemingen in levende dieren met behulp van implanteerbare windows waardoor de microscopische visualisatie van de processen mogelijk is. Deze methode is vooral handig om longitudinale processen te bestuderen.

Intravital microscopie van Tumor-geassocieerde therapieën met behulp van geavanceerde dorsale huidplooien venster Chambers op transgene fluorescerende muizen

Dit protocol gebruikt een meerkamerbed voor parallelle magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) van maximaal vier dieren om pancreasadenocarcinoomtumoren te detecteren in genetisch gemodificeerde muismodellen. Dit multianimal MRI-protocol is snel en kosteneffectief voor het opsporen en meten van tumoren, wat de dierselectie voor preklinische studies en longitudinale monitoring van tumorgroei vergemakkelijkt.

Multianimal Magnetic Resonance Imaging voor tumormetingen in alvleesklierkanker muismodellen

Dit protocol beschrijft het gebruik van multifotonmicroscopie om longtermijn, hoog-resolutie, enkelcellimago van de intacte long in real time uit te voeren met behulp van een vacuüm gestabiliseerd beeldvormingsvenster.

Langdurig High-Resolution intravitale microscopie in de long met een vacuüm gestabiliseerd Imaging Window

Dynamische nucleaire polarisatie met daaropvolgende oplossing van het monster heeft real-time studies van metabolisme in biologische systemen mogelijk gemaakt. Gehyperpolariseerd [1-13C]pyruvaat werd gebruikt om lactate dehydrogenase-activiteit te bestuderen in een prostaatcarcinoom-cellijn in vitro.

hypergepolariseerde 13 C Metabolic magnetische resonantie spectroscopie en beeldvorming

Low-veld (L-band, 1,2 GHz) elektron paramagnetisch resonantie met behulp van oplosbare nitroxyl en trityl sondes is voor beoordeling van fysiologisch belangrijke parameters in de communicatie van de tumor in muismodellen van borstkanker aangetoond.

In Vivo EPR beoordeling van pH, pO2, Redox Status, en concentraties van fosfaat en glutathion in de communicatie van de Tumor

Hier beschrijven we een methode voor High-Resolution time-lapse multiphoton Imaging van hersentumor cellen voor en na invasieve chirurgische ingrepen (bijv. biopsie) binnen hetzelfde levende dier. Deze methode maakt het bestuderen van de impact van deze invasieve chirurgische ingrepen op tumorcellen ' migratie, invasief, en proliferatief gedrag op een enkel celniveau.

Longitudinale Intravital beeldvorming van hersen tumor Celgedrag in reactie op een invasieve chirurgische biopsie

Een nieuwe drie-dimensionale sferoïde model gebaseerd op de heterotypische interactie van tumorcellen en stromal fibroblasten wordt vastgesteld. Hier presenteren we cocultuur van tumorcellen en stromalfibroblasten, time-lapse beeldvorming en confocale microscopie om de vorming van sferoïden te visualiseren. Dit driedimensionale model biedt een relevant platform om tumor-stroma interacties te bestuderen en kankertherapieën te testen.

Een nieuwe Stromal Fibroblast-Gemoduleerde 3D Tumor Sferoïde Model voor het bestuderen van Tumor-Stroma Interactie en Drug Discovery

Leer hoe intravitale microscopie en MRI worden gecombineerd in een dorsaal huidplooi muismodel voor translationeel kankeronderzoek. Deze methode verbetert de klinische toepasbaarheid van preklinische bevindingen.

Een dorsaal huidplooi raamkamer tumor muismodel voor gecombineerde intravitale microscopie en magnetische resonantie beeldvorming in translationeel kankeronderzoek (Video) | JoVE Journal

Een dorsaal huidplooi raamkamer tumor muismodel voor gecombineerde intravitale microscopie en magnetische resonantie beeldvorming in translationeel kankeronderzoek

Meer video's verkennen