Pomiary przestrzenne perfuzji, ciśnienia płynu śródmiąższowego i akumulacji liposomów w guzach litych

Heterogeniczne nagromadzenie liposomów wewnątrz guza zostało powiązane z nieprawidłowym mikrośrodowiskiem guza. W niniejszej pracy przedstawiono metody pomiaru mikrokrążenia guza za pomocą obrazowania perfuzyjnego i podwyższonego ciśnienia płynu śródmiąższowego (IFP) przy użyciu systemu robotycznego sterowanego obrazem. Pomiary są porównywane z wewnątrznowotworową akumulacją liposomów, oznaczoną za pomocą wolumetrycznego obrazowania mikro-CT.

Ogólnym celem tego eksperymentu jest powiązanie wewnątrznowotworowej akumulacji nanoterapeutyków z właściwościami mikrośrodowiska guza, w tym mikrokrążenia guza i podwyższonym ciśnieniem płynu śródmiąższowego (IFP). Metoda ta pozwala nam odpowiedzieć na ważne pytania dotyczące nanoleków. Pytania takie jak to, co napędza heterogeniczny wychwyt nanocząstek wewnątrz guza?

Główną zaletą tej techniki jest to, że pozwala na kolokalizowane mapowanie przestrzenne właściwości mikrośrodowiska guza i wewnątrznowotworowego rozmieszczenia nanocząstek. Po potwierdzeniu odpowiedniego poziomu znieczulenia przez topenge, nałóż maść na oczy myszy i przyklej kończyny zwierzęcia w pozycji leżącej na cienkiej plastikowej desce. Następnie włóż niestandardowy cewnik o rozmiarze 27 połączony z 20-centymetrowym kawałkiem rurki PE10 do bocznej żyły ogonowej i zabezpiecz rurkę kilkoma kawałkami taśmy.

Teraz napełnij jedną mililitrową strzykawkę co najmniej 200 mikrolitrami tomografii komputerowej lub liposomów CT i jedną strzykawkę o pojemności jednego mililitra co najmniej 150 mikrolitrami w stosunku 9-1 objętości wolnego joheksolu zmieszanego z solą fizjologiczną. Umieść strzykawkę z liposomem CT w pompie strzykawkowej i podłącz cewnik do strzykawki, ustawiając szybkość pompowania na 600 mikrolitrów na minutę, co odpowiada 10 mikrolitrom na sekundę. Następnie umieść mysz na łóżku skanera mikro CT i użyj laserowego systemu pozycjonowania, aby dostosować guz tak, aby był w przybliżeniu taki sam jak dla każdego skanu.

Korzystając z oprogramowania konsoli tomografu komputerowego dla każdego interesującego Cię protokołu obrazowania, wybierz jasny ciemny z menu rozwijanego i kliknij przycisk skanowania, aby rozpocząć kalibrację i zainicjować system. Aby uzyskać wolumetryczną anatomiczną mikrotomografię komputerową guza przed wstrzyknięciem jakiegokolwiek środka kontrastowego, należy najpierw sprawdzić wskaźnik oprogramowania konsoli tomografu komputerowego, aby potwierdzić, że blokady bezpieczeństwa tomografu komputerowego zostały usunięte. Następnie wybierz skan, który wykorzystuje energię promieniowania rentgenowskiego 80 kilowoltów, prąd lampy 70 miliamperów i rejestruje 1 000 projekcji obrazu.

Następnie rozpocznij skanowanie. Po zakończeniu skanowania ustaw pompę tak, aby wstrzykiwała około 150 mikrolitrów roztworu liposomowego i naciśnij przycisk start, aby wstrzyknąć bolus liposomów CT przy stężeniu 55 miligramów jodu na mililitr roztworu. Ręcznie przepłucz cewnik 50 mikrolitrami soli fizjologicznej, aby upewnić się, że cała ilość środka liposomowego została wstrzyknięta i że cewnik został oczyszczony.

Po 10 minutach wykonaj drugi skan anatomiczny guza, jak właśnie pokazano. Aby wykonać DCE-CT, należy umieścić strzykawkę z wolnym roztworem joheksolu w pompie strzykawkowej i ustawić pompę tak, aby wstrzykiwała 100 mikrolitrów joheksolu z tą samą szybkością wstrzykiwania. Te objętości iniekcji są wyższe niż norma wynosząca 200 mikrolitrów, ale zwierzęta są monitorowane podczas rekonwalescencji i nie zaobserwowano żadnych zdarzeń niepożądanych.

Następnie, na konsoli tomografu komputerowego, wybierz pięciominutowy skan dynamiczny przy użyciu energii promieniowania rentgenowskiego 80 kilowoltów i prądu lampy 90 miliamperów, jak właśnie pokazano, który rejestruje 416 projekcji obrazu co sekundę przez pierwsze 30 sekund, a następnie 416 projekcji obrazu co 10 sekund. Przechwyć dane DCE-CT z pięciu sekund, a następnie uruchom pompę wtryskową. Pod koniec skanowania należy wykonać trzecią wolumetryczną anatomiczną mikrotomografię komputerową.

48-70 godzin później uchwyć anatomiczne obrazy CT liposomów przy użyciu tych samych ustawień wolumetrycznych, jak właśnie pokazano. Aby zmierzyć IFP, przyklej zwierzę do platformy robota CT IFP, tak aby guz był unieruchomiony i dostępny dla systemu robota CT IFP. Uzyskaj anatomiczny skan mikrotomografii komputerowej, jak właśnie pokazano.

Następnie załaduj dane dotyczące wprowadzenia igły przed wkłuciem igły do oprogramowania do ustawiania osiowania robota CT IFP i dostosuj okno i poziom, aby uwidocznić guz. Kliknij krawędź guza na dowolnym obrazie, a następnie wybierz drugą lokalizację obręczy po sąsiedniej stronie guza. Oprogramowanie obliczy serię pozycji wzdłuż linii liniowej między dwoma punktami.

Następnie wybierz z listy współrzędne X, Y i Z dla serii od pięciu do ośmiu równomiernie rozmieszczonych pozycji. Następnie przepłukać igłę systemu IFP roztworem heparyny soli fizjologicznej i wprowadzić pierwsze z góry określone pozycje igły do okien współrzędnych X, Y, Z oprogramowania sterującego robotem CT IFP. Naciśnij przycisk start, aby przesunąć robota w żądane miejsce.

Następnie, dla każdej pozycji igły po kolei, kliknij przycisk wkładania igły, aby wprowadzić igłę do tkanki. Ściśnij i zwolnij rurkę PE20, aby potwierdzić dobrą komunikację płynu między igłą IFP a tkanką i obserwuj, że pomiar IFP wzrasta i powraca do wartości sprzed ściskania w oprogramowaniu do akwizycji IFP. Na koniec należy wykonać anatomiczną tomografię komputerową z włożoną igłą, klikając przycisk cofania igły na końcu skanowania, aby usunąć igłę z tkanki.

Wybranie obszaru zainteresowania w obrębie guza daje krzywą czasu/intensywności, którą można wykorzystać do ilościowych oszacowań wybranych parametrów hemodynamicznych w guzie. Segmentacja objętości guza na wiele obszarów zainteresowania o równej wielkości pozwala na ilościowe określenie przestrzennego rozkładu tych parametrów w objętości guza. Można również zaobserwować biodystrybucję liposomów CT po 48 godzinach od wstrzyknięcia.

Jak wskazano, środek nadal krąży w układzie naczyniowym, a znaczny wychwyt obserwuje się w śledzionie i wątrobie. Wewnątrznowotworowa akumulacja tych liposomów CT jest niejednorodna z akumulacją głównie obwodową w porównaniu ze środkiem tkanki nowotworowej. Igła może być wyraźnie zidentyfikowana za pomocą mikrotomografii komputerowej o wysokiej rozdzielczości, co pozwala na przestrzenną lokalizację pomiarów IFP w objętości guza.

Przestrzennie kolokalizowany pomiar obfitości i frakcji objętościowej osocza wykazuje istotną korelację z wewnątrznowotworową akumulacją liposomów CT w guzach podskórnych. Co więcej, rozkład promieniowy IFP koreluje z innymi pomiarami hemodynamicznymi, co sugeruje złożony związek przestrzenno-czasowy między mikrokrążeniem guza, IFP i wewnątrznowotworową akumulacją liposomów. Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby zabezpieczyć zwierzę na łóżku skanera, zapewniając minimalny ruch guza między pomiarami IFP.

Implikacje tych prac rozciągają się na rozwój nowych terapii. Transport nanocząstek jest kluczowym pierwszym krokiem w tworzeniu skutecznych terapii opartych na nanomedycynie. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś mieć dobry pomysł na to, jak przestrzennie mapować ciśnienie płynu śródmiąższowego guza, mikrokrążenie guza i rozmieszczenie nanocząstek.