Name: Mysi model guza w komorze grzbietowego fałdu skórnego do połączonej mikroskopii przyżyciowej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w translacyjnych badaniach nad rakiem (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T13:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 25 s
Description: Poznaj połączoną mikroskopię przyżyciową i rezonans magnetyczny w mysim modelu guza w komorze grzbietowego fałdu skórnego. Ta metoda umożliwia badanie mikrośrodowiska nowotworowego i translację wyników do zastosowań klinicznych.

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

Dziękujemy dr Carli Calçada (doktorantce, Princess Margaret Cancer Centre) i dr Timothy Samuelowi (doktorantowi, Princess Margaret Cancer Centre) za pomoc w hodowli komórek nowotworowych i opracowaniu protokołu szczepień. Dr Kathleen Ma, dr Anna Pietraszek i dr Alyssa Goldstein (Centrum Badań nad Zwierzętami, Centrum Raka Księżniczki Małgorzaty) pomogły w opracowaniu protokołu operacyjnego. Jacob Broske (technolog inżynierii medycznej, Princess Margaret Cancer Centre) i Wayne Keller (kierownik ds. klienta sprzętu, Javelin Technologies - firma TriMech Group) wydrukowali w 3D komory okienne. James Jonkman (Advanced Optical Microscopy Facility, University Health Network) dostarczył cennych wskazówek dotyczących pozyskiwania obrazów za pomocą mikroskopii jasnego pola i fluorescencji.

Guided Tumor Inoculation and Multimodal Imaging in Mice

<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>

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.

W tej pracy opracowaliśmy przepływ pracy do wykonywania zarówno mikroskopii przyżyciowej, jak i obrazowania klinicznego (CT, MRI i PET) u tego samego zwierzęcia. Miało to na celu przełożenie wyników mikroskopii przedklinicznej na praktykę kliniczną poprzez bezpośrednią korelację mikroskopii przyżyciowej z metodami obrazowania klinicznego, takimi jak rezonans magnetyczny. Chociaż konwencjonalne projekty DSFC są wykonane z metalu 2,3, dostosowaliśmy DSFC tak, aby był kompatybilny z MR, używając wydrukowanych w 3D komór okiennych wykonanych z biokompatybilnej żywicy z tworzywa sztucznego. Rejestracja modalności została zrealizowana poprzez zastosowanie markerów odniesienia dla modalności obrazowania klinicznego oraz poprzez uzyskanie obrazu mikroskopowego o szerokim polu w celu dopasowania lokalizacji markerów odniesienia na DSFC do naczyniowych punktów orientacyjnych, które można zobaczyć na szerokokątnym obrazie mikroskopii, a także na obrazach mikronaczyniowych w mikroskopii przyżyciowej o wysokiej rozdzielczości. Opracowano kod MATLAB do współrejestracji modalności, który jest zawarty w pliku uzupełniającym 2.
DSFC nie są nowością w badaniach przedklinicznych 2,3,27,29,30,31,32, a w niektórych badaniach opracowywane są kompatybilne z MR DSFC z biokompatybilnych tworzyw sztucznych do mikroskopii przyżyciowej i obrazowania klinicznie stosowanego 27,29,30,31,32 . Jednak badania te wykazują korelacje na poziomie całego guza z wynikami MRI i mikroskopii przyżyciowej. Nowatorstwem tej pracy jest nasza zdolność do bezpośredniej korejestracji obrazów mikrokopii przyżyciowych do klinicznie stosowanych metod obrazowania przy użyciu dołączania markera referencyjnego do DSFC, umożliwiającego bezpośrednią analizę korelacji przestrzennej. Gaustad i wsp. przeprowadzili również analizę korelacji przestrzennej między MRI a mikroskopią przyżyciową; Nie przedstawiono jednak szczegółowych etapów procesu wspólnej rejestracji między różnymi rodzajami29. Ta praca zapewnia protokół przestrzennej korelacji wielu modalności ze sobą za pomocą dołączenia pierścienia znacznika odniesienia i obejmuje potok MATLAB.
Istnieje kilka szczegółów projektu i procedury DSFC, które oferują lepsze obrazowanie i charakterystykę wzrostu guza w porównaniu z innymi podobnymi badaniami. Po pierwsze, większość metod komory okiennej obejmuje inokulację guza po operacji w komorze okiennej. Odbywa się to zwykle, ponieważ łatwiej jest wyśrodkować guz w polu widzenia komory okiennej; Jednak wcześniejsze prace wykazały, że jest to nieoptymalne, co prowadzi do "nierealistycznego" wzrostu guza jednowarstwowego ze spontaniczną regresją w wielu przypadkach33. Zamiast tego pozwalamy guzowi rosnąć bez ograniczeń w skórze przez kilka tygodni przed implantacją DSFC, co pozwala na uzyskanie bardziej realistycznego guza 3D o lepszej charakterystyce wzrostu33.
Ta konstrukcja DSFC jest również niezwykle lekka (0,83 g) z dużym polem widzenia okna obrazowania (szklane szkiełko nakrywkowe o średnicy 1,2 cm). Unikalną cechą naszej konstrukcji DSFC jest to, że nie zawiera ona pierścienia osadczego do mocowania szklanego szkiełka nakrywkowego do ramy przedniej. Zamiast tego szklane szkiełko nakrywkowe jest trwale przymocowane za pomocą kleju utwardzanego promieniami UV, dzięki czemu dolna część przedniej ramy jest całkowicie płaska. Ponadto przednia rama jest zabezpieczona pod skórą myszy. Zrobiono to, aby zminimalizować ryzyko wystąpienia jakiejkolwiek szczeliny powietrznej między interfejsem guz-szkło. W poprzednich projektach zauważono, że jeśli na granicy guz-szkło występuje szczelina, istnieje duże prawdopodobieństwo gromadzenia się płynu w tym obszarze. Ma to znaczący wpływ na wyniki poprzez tłumienie sygnału mikroskopowego w trybie przyżyciowym, co obniża jakość obrazu. Dodatkowo utrudnia to skierowanie wycinków MRI do guza, ponieważ to nagromadzenie płynu będzie widoczne jasno na skanach lokalizacji T2w. To sprawia, że trudno jest określić, które wycinki obrazują tkankę, a które plastry obrazują nagromadzenie płynu w DSFC. Jedną z wad tego projektu jest to, że jeśli szklane szkiełko nakrywkowe pęknie, nie można go łatwo wymienić. Zaprojektowaliśmy również ramę przednią, która jest wykonana w całości z optycznie przezroczystego tworzywa sztucznego, eliminując w ten sposób problem pękania szkła34.
W trakcie tej procedury kilka kluczowych kroków jest trudniejszych technicznie niż inne. Jednym z kroków, który może powodować trudności, jest operacja DSFC podczas zszywania przedniej ramy do skóry (kroki protokołu 3.18-3.24). Ważne jest, aby zachować trochę luźnej skóry wzdłuż górnej części przedniej ramy DSFC. Jeśli nie zostanie to zrobione, skóra w tym regionie straci dopływ krwi i stanie się martwicza, rujnując w ten sposób preparat. Kolejnym technicznie trudnym zadaniem jest ukierunkowanie pakietu warstw MRI tak, aby obejmowały najbardziej powierzchowną część tkanki znajdującą się pod szkłem. Jeśli ten wycinek nie jest precyzyjnie ukierunkowany na ten obszar, może wystąpić częściowy wpływ objętości szkła, co prowadzi do błędnych wyników MRI. Nierówne powierzchnie tkanki pod szkłem DSFC mogą sprawić, że będzie to jeszcze trudniejsze. Ważne jest, aby upewnić się, że skóra jest napięta wewnątrz DSFC, aby powierzchnia tkanki była jak najbardziej płaska i jednolita, aby zmniejszyć to źródło błędów.
Tutaj zademonstrowaliśmy zastosowanie tego przepływu pracy DSFC przy użyciu svOCT, który ma duże pole obrazowania 6 x 6 mm2. To duże pole widzenia nie jest powszechne w innych typach mikroskopii przyżyciowej, w których wiele metod obrazowania ma pola widzenia 1 mm2 lub mniejsze13. Może to powodować pewne wyzwania podczas jednoczesnej rejestracji obrazu z mikroskopii szerokokątnej z obrazami mikroskopii przyżyciowej o wysokiej rozdzielczości, ponieważ mikronaczyniowe punkty orientacyjne mogą być trudne do zidentyfikowania. Aby temu zaradzić, może być wymagany kolejny obraz mikroskopowy o mniejszym polu widzenia (~6 x 6 mm2), który będzie działał jako dodatkowy pośredni etap korejestracji między modalnościami obrazowania w celu dalszego uściślenia obszaru zainteresowania do tego obrazowanego za pomocą mikroskopii przyżyciowej.
W tej pracy skupiliśmy się na obrazowaniu mikrokrążenia guza, ale inne składniki mikrośrodowiska guza mogą być również obrazowane za pomocą tego modelu. Na przykład wykazano, że mikroskopia przyżyciowa z powodzeniem obrazuje zrąb guza35, a metody MRI zależne od dyfuzji, takie jak obrazowanie tensora dyfuzji lub obrazowanie kurtozy dyfuzyjnej, mogą mieć zdolność dostarczania informacji na temat struktury zrębu guza36,37. Ten przepływ pracy może zapewnić ekscytujące możliwości przełożenia informacji o guzie podścieliska na praktykę kliniczną poprzez bezpośrednią rejestrację obrazów mikroskopowych zrębu guza o wysokiej rozdzielczości z pomiarami zrębu opartymi na rezonansie magnetycznym. Należy jednak zauważyć, że ponieważ metoda ta wykorzystuje naczyniowe punkty orientacyjne do korejestracji, powinny one być również obecne w obrazach zrębu w mikroskopii przyżyciowej.
Przedstawiony przebieg pracy może okazać się ważnym krokiem w wypełnianiu luki między przedkliniczną mikroskopią przyżyciową a klinicznie stosowanymi metodami obrazowania. Model ten może być wykorzystany do walidacji metod obrazowania klinicznego za pomocą obrazów mikroskopowych z dokładności do podstaw, opracowania nowych klinicznie stosowanych metod obrazowania poprzez porównanie z mikroskopią przyżyciową oraz podłużnego monitorowania odpowiedzi na leczenie przy użyciu wielu metod obrazowania.

Mikrokrążenie guza jest ważnym składnikiem mikrośrodowiska guza, który może być celem terapii i determinantą odpowiedzi na leczenie. W warunkach przedklinicznych mikrokrążenie jest zwykle badane za pomocą mikroskopii przyżyciowej w ortotopowych lub heterotopowych modelach zwierzęcych z komory okiennej1,2. Ma to kilka zalet w porównaniu z badaniami histologicznymi, ponieważ obrazowanie odbywa się w żywych tkankach, a guz może być monitorowany podłużnie przez kilka tygodni lub nawet miesięcy2,3. Badania te mogą wykorzystać możliwości obrazowania w wysokiej rozdzielczości mikroskopii przyżyciowej do zbadania dostarczania leków do nowotworu4,5, przyczyny oporności na leczenie6 oraz odpowiedź mikronaczyń na terapie, takie jak leczenie antyangiogenne7,8 i radioterapia2,9.
Mikroskopia przyżyciowe wyraźnie odgrywa ważną rolę w przedklinicznych badaniach nad rakiem; jednakże, jak można zmierzyć cechy mikrośrodowiskowe guza w klinice? Informacje mikrokrążeniowe byłyby przydatne w klinice do pomiaru ukrwienia i niedotlenienia komórek nowotworowych, co jest ważne dla określenia oporności leczenia w radioterapii10, a także zdolności mikrokrążenia do dostarczania chemioterapeutyków do otaczających komórek nowotworowych11. Na przykład w radioterapii informacje przestrzenne na temat struktury i funkcji mikrokrążenia guza mogą pomóc w spersonalizowaniu planu leczenia pacjenta poprzez dostosowanie harmonogramu frakcjonowania lub preferencyjne zwiększenie dawki do obszarów jałowych i prawdopodobnie niedotlenionych12.
Mikroskopia przyżyciowe może mierzyć te ważne cechy mikrokrążenia, ponieważ ma bardzo wysoką rozdzielczość (skala μm); jednak jej głębokość penetracji w tkance jest ograniczona do kilkuset mikronów lub co najwyżej kilku milimetrów, co co najwyżej utrudnia kliniczne wdrożenie. Rzeczywiście, istnieje kilka nowatorskich zastosowań mikroskopii przyżyciowej w clinic13; Są one jednak nadal ograniczone do badań tkanek przypowierzchniowych, takich jak skóra<klasa SUP="xref">14 lub wyściółki śluzówkowe/śródbłonkowe różnych jam ciała za pomocą elastycznych cewników/endoskopów<klasa SUP="xref">15,<klasa SUP="xref">16.
Częściej mikrokrążenie jest badane za pomocą metod obrazowania, takich jak CT17 lub MRI18. Te metody obrazowania klinicznego mogą obrazować do dowolnej głębokości w ciele, ale mają znacznie niższą rozdzielczość przestrzenną (skala mm). W związku z tym istnieje potrzeba wypełnienia tej luki w rozdzielczości między przedkliniczną mikroskopią przyżyteczną a metodami obrazowania klinicznego, aby wprowadzić do kliniki szczegółowe informacje mikrokrążeniowe o wysokiej rozdzielczości19. Opracowano kilka metod obrazowania funkcjonalnego w celu poprawy możliwości obrazowania mikronaczyniowego w metodach obrazowania klinicznego, takich jak dynamiczny rezonans magnetyczny ze wzmocnionym kontrastem (DCE) i CT20 oraz niekoherentny ruch wewnątrzwokselowy (IVIM) MRI21. Są to jednak metody oparte na modelach, które zapewniają pośrednie pomiary mikrokrążenia, a zatem muszą być zweryfikowane za pomocą odpowiednich pomiarów "prawdy podstawowej" mikrokrążenia19,22.
Opracowaliśmy model myszy z grzbietowym okienkiem fałdu skórnego (DSFC), aby wypełnić tę lukę między przedkliniczną mikroskopią przyżyciową a klinicznie stosowanymi metodami obrazowania, takimi jak CT i MRI. DSFC zapewnia bezpośredni dostęp do guza w celu obrazowania mikroskopowego o wysokiej rozdzielczości i funkcji przyżyciowych przez szklane okienko, ale także obrazowania klinicznego, takiego jak MRI, ponieważ jest wykonany z materiałów kompatybilnych z MR (plastik i szkło). Co więcej, dołączony kod MATLAB przeprowadza multimodalną korejestrację 3D w celu uzyskania bezpośrednich korelacji przestrzennych między przedkliniczną mikroskopią przyżyteczną a klinicznie stosowanymi metodami obrazowania. Tutaj opiszemy projekt i operację instalacji DSFC, a także procedurę współrejestracji mikroskopii przyżyciowej i klinicznie stosowanych metod obrazowania.

<table><tbody><tr><td>Cell Culture Materials</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>BxPC-3 Ludzkie komórki raka trzustki</td><td>ATCC (American Type Culture Collection)</td><td>CRL-1687</td><td></td></tr><tr><td>Corning Matrigel Podstawna matryca membranowa, bez LDEV, 10 ml</td><td>Corning</td><td>354234</td><td></td></tr><tr><td>Kontroler Corning Stripettor Ultra Pipet</td><td>Corning</td><td>07-202-350</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco Fospphate buforowana sól fizjologiczna bez czerwieni wapniowej, magnezowej i fenolowej, 500 ml</td><td>Gibco</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>Płodowa surowica bydlęca (Kanada), 500 ml</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F1051-500ML</td><td></td></tr><tr><td>Penicylina-Streptomycyna 100x (płynna, stabilizowana, sterylnie filtrowana, testowana na kulturach komórkowych)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P4333-100ML</td><td></td></tr><tr><td>RPMI Medium 1640 (1x), płyn; z L-Glutaminą, 500 ml</td><td>Gibco</td><td></td><td></td>11875093</tr><tr><td>Enzym TrypLE Express, 500 ml</td><td>Gibco</td><td>12605028</td><td></td></tr><tr><td>Window Chamber Materiały</mocne></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>12 mm Szklane szkiełko nakrywkowe</td><td>Aparat Harvard&nbsp; &nbsp;</td><td>CS-12R No. 1.5</td><td></td></tr><tr><td>Drukarka 3D Connex 500</td><td>Stratasys</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Biokompatybilna przezroczysta żywica MED610</td><td>Stratasys</td><td>&nbsp; RGD810</td><td></td></tr><tr><td>Loctite AA 3105 Klej utwardzany promieniami UV</td><td>Loctite</td><td>LCT1214249</td><td></td></tr><tr><td>Tylna rama komory okiennej</td><td>Trimech Inc</td><td>Nie dotyczy</td><td></td></tr><tr><td>Znacznik odniesienia komory okiennej</td><td>Trimech Inc</td> N<td>/A</td><td></td></tr><tr><td>Rama przednia komory okiennej</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Klips podtrzymujący komorę okienną</td><td>Trimech Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>inokulacja i materiały chirurgiczne</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>BD SafetyGlide Strzykawki insulinowe z trwale przymocowanymi igłami, 0,5 mL, 29 G x 1/2"</td><td>BD</td><td>CABD305932</td><td></td></tr><tr><td>Roztwór Betadine</td><td>Betadine</td><td>AP-B002C2R98U</td><td></td></tr><tr><td>Cidex OPA 14-dniowy roztwór 3,8 l</td><td>ASP</td><td>JOH20394</td><td></td></tr><tr><td>jednorazowe podkładki chirurgiczne 23 cale x 24 cale</td><td>Kendall</td><td>7134</td><td></td></tr><tr><td>Smar do oczu&nbsp; &nbsp;</td><td>Optixcare</td><td>50-218-8442</td><td></td></tr><tr><td>Krem do depilacji</td><td>Nair</td><td>&lrm; </td><td></td>061700222611</tr><tr><td>Kleszcze hemostatyczne Halstead</td><td>Almedic</td><td>7742-A12-150</td><td></td></tr><tr><td>Poduszka grzewcza</td><td>Sunbeam&nbsp;</td><td></td><td></td>B086MCN59R</tr><tr><td>Nożyczki do tęczówki</td><td>Almedic</td><td>7601-A8-690</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</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-Rag1tm1Mama&nbsp; Mysz Il2rgtm1Wjl/SzJ</td><td>laboratorium Jacksona</td><td>7799</td><td></td></tr><tr><td>Maszynka do strzyżenia orzechów ziemnych & Trymer</td><td>Wahl</td><td>8655-200</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; Niewchłanialny szew chirurgiczny SOFSILK #5-0 z igłą stożkową 3/8" (17 mm) (pokryty woskiem, pleciony jedwab, sterylny)&nbsp;</td><td>&nbsp; Synetura&nbsp;</td><td>&nbsp; VS880</td><td></td></tr><tr><td>Kleszcze przeciwodłamkowe</td><td>Almedic</td><td>7725-A10-634</td><td></td></tr><tr><td>MR Obrazowanie</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3D drukowane urządzenie do unieruchamiania komory okiennej.</td><td></td><td></td><td>niestandardowe drukowane w 3D, szczegółowe informacje można znaleźć na rysunku 3.</td></tr><tr><td>Konwekcyjne urządzenie grzewcze</td><td>3M Bair Hugger</td><td>70200791401</td><td></td></tr><tr><td>System wstrzykiwania leków</td><td>Aparatura Harvarda&nbsp; &nbsp;</td><td>PY2 70-2131</td><td>PHD 22/2200 Pompa strzykawkowa kompatybilna z MRI</td></tr><tr><td>Gadovist 1.0</td><td>Bayer</td><td>2241089</td><td></td></tr><tr><td>System monitorowania oddechu</td><td>SAII</td><td>Model 1030</td> MR kompatybilny <td>z systemem monitorowania i bramkowania dla małych zwierząt.</td></tr><tr><td>Cewnik do żył ogonowych (27 G 0,5 cala)</td> <td>Terumo Medical Corp</td><td>15253</td><td></td></tr><tr><td>Optical Imaging</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>3D drukowany etap</td><td></td><td></td> obrazowania <td>Niestandardowe drukowane 3D, szczegółowe informacje można znaleźć na rysunku uzupełniającym 3.</td></tr><tr><td>12 V 7 W Elastyczna poliamidowa płyta grzewcza Cienka folia grzewcza PI Klej 25 mm x 50 mm</td><td>BANRIA&nbsp;</td><td>B09X16XCVS</td><td>Element grzejny służący do regulacji temperatury ciała myszy.</td></tr><tr><td>Zasilacz prądu stałego</td><td>BK Precission</td><td>1761</td><td>Służy do zasilania elementu grzejnego.</td></tr><tr><td>Leica MZ FLIII</td><td>System</td> obrazowania <td></td> svOCT Leica Microsystems 15209 <td></td></tr><tr><td>Autorski</td> system obrazowania.<td></td><td></td><td> Szczegóły można znaleźć w odnośniku 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>

mysi model guza w komorze grzbietowego fałdu skórnego do połączonej mikroskopii przyżyciowej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w translacyjnych badaniach nad rakiem

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

Przedkliniczne obrazowanie przyżyciowe, takie jak mikroskopia i optyczna koherentna tomografia, okazały się cennymi narzędziami w badaniach nad rakiem do wizualizacji mikrośrodowiska guza i jego odpowiedzi na terapię. Te metody obrazowania mają rozdzielczość w skali mikronowej, ale mają ograniczone zastosowanie w klinice ze względu na ich niewielką głębokość penetracji w tkankę. Bardziej klinicznie stosowane metody obrazowania, takie jak CT, MRI i PET, mają znacznie większą głębokość penetracji, ale mają stosunkowo niższą rozdzielczość przestrzenną (skala mm). 
Aby przełożyć wyniki przedklinicznego obrazowania przyżyciowego na praktykę kliniczną, należy opracować nowe metody, które wypełnią tę lukę w rozdzielczości mikro i makro. W tym miejscu opisujemy mysi model guza w komorze grzbietowego fałdu skórnego, zaprojektowany w celu umożliwienia przedklinicznego obrazowania przyżyciowego i klinicznego (CT i MR) u tego samego zwierzęcia oraz platformę analizy obrazu, która łączy te dwie rozbieżne metody wizualizacji. Co ważne, opisane podejście oparte na komorze okiennej umożliwia jednoczesną rejestrację różnych modalności obrazowania w 3D przy użyciu znaczników odniesienia na komorze okiennej w celu uzyskania bezpośredniej zgodności przestrzennej. Model ten może być wykorzystany do walidacji istniejących metod obrazowania klinicznego, a także do opracowania nowych poprzez bezpośrednią korelację z "podstawowymi" wynikami o wysokiej rozdzielczości w trybie przyżyciowym. 
Wreszcie, odpowiedź guza na różne metody leczenia - chemioterapię, radioterapię, terapię fotodynamiczną - może być monitorowana długodystansowo za pomocą tej metodologii przy użyciu przedklinicznych i klinicznie stosowanych metod obrazowania. Mysi model guza w komorze grzbietowego fałdu skórnego i opisane tutaj platformy obrazowania mogą być zatem wykorzystane w różnych badaniach nad rakiem, na przykład w przełożeniu wyników przedklinicznej mikroskopii przyżyciowej na bardziej klinicznie stosowane metody obrazowania, takie jak tomografia komputerowa lub rezonans magnetyczny.

W celu uzyskania trójwymiarowych obrazów mikro naczyniowych o szerokim polu widzenia (FOV) (6 x 6 mm2 w płaszczyźnie bocznej x 1 mm głębokości) przeprowadzono optyczną koherentną tomografię z analizą wariancji plamek (svOCT). Do wykonania tych obrazów wykorzystano wcześniej opisany system OCT ze źródłem typu swept-source, oparty na interferometrze kwadraturowym23. Obrazy OCT uzyskano poprzez zestawienie dwóch sąsiadujących bocznie skanów o polu widzenia 3 x 6 mm2. Każdy skan B składał się z 40 skanów A i był wykonywany 24 razy w każdym punkcie (w odstępach 25 ms), aby umożliwić dokładne przetworzenie wariancji plamek zgodnie z opisem w naszej poprzedniej pracy24.
W celu koregistracji zbioru danych MRI ze zbiorem danych mikro naczyniowych svOCT wykonano kilka etapów. Pierwszy krok został zrealizowany w punkcie 5.12 i został przedstawiony na Rysunku 4. Etap ten służy do koregistracji obu zbiorów danych wzdłuż kierunku głębokości (oś z na Rysunku 4). Do koregistracji zbiorów danych w wymiarach bocznych (płaszczyzna xy na Rysunku 4) wykorzystano pierścień markerów referencyjnych oraz serię dwóch rejestracji afinicznych opartych na punktach. Najpierw zbiór danych MRI został zarejestrowany z obrazem mikroskopii w polu jasnym poprzez dopasowanie lokalizacji markerów referencyjnych w pierścieniu do odpowiadających im wgłębień wokół obwodu szklanego okna w przedniej ramie (zielone punkty na Rysunku 5B,C). Następnie punkty orientacyjne naczyń, które są możliwe do zidentyfikowania zarówno w mikro naczyniowym zbiorze danych svOCT, jak i na obrazie mikroskopii w polu jasnym, zostały wykorzystane do koregistracji obrazu w polu jasnym (i odpowiadającego mu zbioru danych MRI) ze zbiorem danych svOCT (niebieskie punkty na Rysunku 5A,B). W związku z tym obraz mikroskopii w polu jasnym pełni rolę obrazu o średniej rozdzielczości, który zawiera cechy pochodzące zarówno z MRI (lokalizacje wgłębień dla markerów referencyjnych), jak i obrazu mikro naczyniowego svOCT (punkty orientacyjne mikro naczyniowe), co umożliwia multimodalną koregistrację przy bardzo różnych rozdzielczościach obrazowania.
Zdjęcia obrazujące pomyślną korejestrację wszystkich trzech modalności (obrazowania mikro naczyniowego, mikroskopii szerokopolowej oraz MRI) dla preparatu komory okiennej u myszy bez guza (zdrowa goła skóra) oraz z guzem przedstawiono w Rycina 6A-C i Rysunek 6D-Fodpowiednio. Po zarejestrowaniu wszystkich trzech modalności można przeprowadzić analizę korelacji. Aby wykorzystać zarejestrowane zestawy danych, przestrzenny Korelacje należy przeprowadzać albo w oparciu o analizę poszczególnych wokseli, albo stosując odpowiednie techniki uśredniania w wybranych obszarach zainteresowania. Rysunek 7 przedstawia reprezentatywne wyniki korelacji między wskaźnikami mikronaczyniowymi uzyskanymi za pomocą svOCT a wskaźnikami makronaczyniowymi uzyskanymi za pomocą funkcjonalnego MRI. Wykresy te obejmują dane z dwóch myszy z nowotworem oraz jednej „zdrowej” myszy z odsłoniętą skórą. Wykresy zostały wygenerowane przy użyciu 1 mm2 boczna x 500 &#956;technika objętości zainteresowania (VOI) z przesuwnym oknem o głębokości 50 &#956;boczny krok o rozmiarze, w którym każdy punkt reprezentuje jedną pozycję ROI. W przypadku zdrowej myszy analiza naczyniowa została ograniczona do obszaru 3 x 3 mm2 obszar zainteresowania w centrum pola widzenia (FOV), aby odpowiadał trójwymiarowemu zasięgowi przestrzennemu badanych guzów. Bardziej szczegółowe badanie obejmujące korelacje między svOCT a MRI z wykorzystaniem tej metody analizy można znaleźć w naszej niedawnej pracy22.
<img alt="Rysunek 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66383/66383fig06.jpg" /> 
Rysunek 6Współrejestrowane zestawy danych obrazowania tkanek zdrowych i nowotworowych. Górny rząd przedstawia (A) svOCT z kodowaniem głębokości kolorem, (B) zarejestrowany obraz z mikroskopii w jasnym polu z zaznaczonym niebieską przerywaną linią obszarem analizy, oraz (C) zarejestrowana mapa parametrów DCE-MRI dla zdrowej myszy z odsłoniętą skórą. Dolny rząd przedstawia (D) svOCT z kodowaniem głębokości kolorem, (E) zarejestrowany obraz mikroskopii w polu jasnym z konturem guza zaznaczonym niebieską przerywaną linią oraz (F) współrejestrowana mapa parametrów DCE-MRI dla myszy z guzami. Czarne woksele w C i F znajdują się odpowiednio poza obszarem analizy oraz poza guzem, w związku z czym nie są brane pod uwagę. Paski skali = 1 mm. Skróty: svOCT = optyczna koherentna tomografia z analizą wariancji plamek; DCE-MRI = dynamiczne wzmocnione kontrastem obrazowanie rezonansem magnetycznym.&#160;<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/66383fig06large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Rycina 7A przedstawia parametr MRI ktrans w zależności od frakcji objętości naczyniowej (VVF) zmierzonej metodą svOCT. VVF to proporcja tkanki zajętej przez naczynia, a &#160;ktrans to stała szybkości przemieszczania się gadolinu z przestrzeni wewnąknaczyniowej do przestrzeni zewnąknaczyniowej. Wartość ktrans uzyskuje się poprzez dopasowanie modelu Tofta do krzywych stężeń gadolinu w czasie w każdym wokselu25,26. Pomiary VVF z svOCT wskazują, że guzy mają mniejszą wartość VVF niż tkanka zdrowa, co może sugerować obecność słabo unaczynionych obszarów wewnątrz guza. Ponieważ ktrans zależy od przepływu krwi, przepuszczalności naczyń i powierzchni naczyń kapilarnych25,26, spodziewana jest dodatnia korelacja między ktrans a VVF, gdyż większa wartość VVF oznacza większą powierzchnię naczyniową i większy przepływ krwi. Niemniej jednak konieczne są dalsze badania, takie jak eksperymenty z ekstrawasacją dekstranu, aby dokładniej wyjaśnić wpływ przepuszczalności naczyń nowotworowych na tę zależność27.
Rysunek 7B przedstawia korelację między czasem do maksymalnego wzmocnienia kontrastowego (TTP) w MRI a średnią odległością do najbliższego naczynia w svOCT (<img alt="Równanie 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;" />). TTP jest półilościową miarą, która określa czas potrzebny do osiągnięcia maksymalnej wartości przez krzywą stężenia gadolinu w czasie; obliczenie to jest przeprowadzane dla każdego woksela z osobna.26. The <img alt="Równanie 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;" /> jest to parametr mikro naczyniowy svOCT, który mierzy średnią odległość do najbliższego naczynia w analizowanej objętości22Ogólnie rzecz biorąc, występuje mniejszy <img alt="Równanie 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;" /> w tkance zdrowej w porównaniu z tkanką nowotworową, co wskazuje na to, że zdrowa mikrovasculatura jest gęściej rozmieszczona, co prowadzi do bardziej jednorodnego utlenienia tkanki, natomiast tkanka nowotworowa jest słabiej unaczyniona28Im wyższa <img alt="Równanie 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;" /> wartości w tkance nowotworowej mogą wskazywać na obecność obszarów tkanki beznaczyniowej. Rycina 7B wykazuje dodatnią korelację między TTP a <img alt="Równanie 2" src="/files/ftp_upload/66383/66383eq02.jpg" style="margin: auto;" />Wykazuje to, że zdrowa tkanka jest dobrze unaczyniona, a gadolin przepływa do tkanki i z niej w sposób wydajny i szybki. Natomiast mikrokrążenie w obrębie guza jest bardziej zdeformowane, z większymi odległościami między naczyniami, co wydłuża czas dotarcia gadolinu do tkanki, skutkując tym samym zwiększeniem TTP.
<img alt="Rycina 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66383/66383fig07.jpg" /> 
Rycina 7Korelacje przestrzenne makro- i mikronaczyniowe między MRI a svOCT. Wykresy te zawierają wyniki uzyskane od dwóch myszy z nowotworem oraz jednej zdrowej myszy z odsłoniętą skórą, z wykorzystaniem obszaru o wymiarach 1 x 1 mm.2 boczny &#215; 500 &#956;głębokość m, przesuwny obszar zainteresowania (VOI) o szerokości 50 &#956;wielkość kroku m, gdzie każdy punkt reprezentuje średnie wartości danej metryki dla jednej pozycji przesuwnego okna VOI. Skróty: svOCT = optyczna koherentna tomografia wariancji plamek; DCE-MRI = dynamiczne obrazowanie rezonansem magnetycznym z kontrastem; VOI = objętość zainteresowania. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/66383fig07large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Plik uzupełniający 1: Pliki STL 3D komponentów komory okiennej. Plik zip zawierający 4 elementy komory DSFC (ramkę przednią, ramkę tylną, klips wspierający i pierścień markerów fiducjalnych), który posłużył do wydruku części w technologii 3D. Skrót: DSFC = komora okienna grzbietowego fałdu skóry. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary file 1.zip" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Plik uzupełniający 2: Skrypt MATLAB do współrejestracji obrazów multimodalnych. Ten skrypt MATLAB (Multimodal_Image_Register.m) przyjmuje dane z mikroskopii w jasnym polu, dane obrazowania mikronaczyniowego oraz strukturalne i funkcjonalne obrazy MR (mapy parametrów DCE i/lub IVIM) i generuje wszystkie zestawy danych zarejestrowane wspólnie do zestawu danych mikronaczyniowych. Skrypt MATLAB został napisany w celu obsługi następujących formatów plików: MRI – .dcm, svOCT – .mat oraz mikroskopia – .jpg lub .TIF. Kod MATLAB został opracowany tak, aby obsługiwać rozmiary plików/rozdzielczości opisane w sekcji protokołu: MRI – pole widzenia 32 x 32 mm z macierzą 64 x 64 dla rozdzielczości w płaszczyźnie 0,5 x 0,5 mm; 10 sąsiadujących warstw obrazowania, mikroskopia – obraz 2D z &#62;1,5 cm2 pole widzenia (dowolna rozdzielczość), a w przypadku svOCT – pole widzenia 6 x 6 mm 7.5 &#181;m rozdzielczość. Kod MATLAB należy zmodyfikować w przypadku zastosowania innych formatów plików, rozdzielczości obrazu lub pól widzenia obrazowania. Skróty: DCE = dynamic contrast-enhanced (dynamiczne wzmocnienie kontrastowe); IVIM = intravoxel incoherent motion (śródwokselowy niekoherentny ruch); MRI = magnetic resonance imaging (obrazowanie rezonansem magnetycznym); svOCT = speckle variance optical coherence tomography (optyczna koherencyjna tomografia wariancji plamek). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Multimodal_Image_Register.zip" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Rysunek uzupełniający S1: Tymczasowe szwy do przymocowania komory okiennej do skóry myszy. Szew rozpoczyna się w punkcie (1), przechodzi przez skórę z przodu ciała myszy oraz przez przednią ramkę komory okiennej. (2) Następnie szew przechodzi przez skórę z tyłu ciała myszy i wychodzi przez tylną ramkę komory okiennej. Następnie nicią przeprowadza się z powrotem przez tylną ramkę, (3) do skóry z tyłu, przez przednią ramkę i (4) ponownie na zewnątrz przez skórę z przodu. (5) Szew jest następnie prowadzony z powrotem przez obie ramki DSFC oraz warstwy skóry. (6) Na koniec szew jest prowadzony z powrotem przez górny otwór komory okiennej i wszystkie warstwy skóry. Zespół DSFC i skóry jest następnie scalany poprzez zaciśnięcie i zawiązanie szwów w punkcie (1). Skrót: DSFC = komora okienna w grzbietowym fałdzie skóry. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary Figure 1.zip" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Rysunek uzupełniający S2: Optymalne rozmieszczenie szwów trwałych. Szwy trwałe należy przeprowadzić przez przednią część skóry/stelaża, wyprowadzić przez tylną część skóry/stelaża, przeszyć z powrotem przez cały zespół i zawiązać w supeł z przodu. Każdy numer reprezentuje jeden poszczególny szew. Szwy należy zakładać w kolejności numeracji, aby równomiernie rozłożyć nacisk na cały zespół podczas jego zabezpieczania. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary Figure 2.zip" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Rycina uzupełniająca S3: Wydrukowana w technologii 3D platforma do obrazowania w mikroskopii intravitalnej. (A)&#160;Do obrazowania metodą mikroskopii witalnej wykorzystuje się platformę wydrukowaną w technologii 3D z przyłączeniem do znieczulenia gazowego izofluranem.BKomora okna jest przymocowana do stołu za pomocą trzech śrub w celu jej unieruchomienia i wyeliminowania ruchów oddechowych.C) Dwa elementy grzejne połączone szeregowo z prądem stałym są przyklejone do dolnej strony stolika, aby utrzymać temperaturę ciała myszy podczas znieczulenia. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66383/Supplementary Figure 3.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

Tłumaczenie wyników mikroskopii przyżyciowej jest utrudnione ze względu na jego płytką głębokość penetracji w tkanki. W tym miejscu opisujemy mysi model komory z oknem grzbietowym, który umożliwia jednoczesną rejestrację mikroskopii przyżyciowej i klinicznie stosowanych metod obrazowania (np. CT, MRI) w celu bezpośredniej korelacji przestrzennej, potencjalnie usprawniając kliniczne tłumaczenie wyników mikroskopii przyżyciowej.

Mysi model guza w komorze grzbietowego fałdu skórnego do połączonej mikroskopii przyżyciowej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w translacyjnych badaniach nad rakiem

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

Przedkliniczne obrazowanie przyżyciowe ma bardzo wysoką rozdzielczość, ale ograniczoną głębokość penetracji w tkance, co czyni je bardzo dobrym do przedklinicznych badań obrazowych. Z drugiej strony, rezonans magnetyczny ma znacznie większe zastosowanie kliniczne i ma większą penetrację głębokości, ale bardzo niską rozdzielczość przestrzenną. Celem tego badania jest skorelowanie tych dwóch modalności ze sobą, aby lepiej przełożyć nasze wyniki z przedklinicznej mikroskopii przyżyciowej na praktykę kliniczną za pomocą rezonansu magnetycznego.Metody obrazowania wrażliwe na perfuzję w rezonansie magnetycznym i biofotonice, w tym nasza optyczna koherentna tomografia i system geograficzny, ujawniają, w jaki sposób mikrokrążenie wpływa na odpowiedź guza na hipofrakcjonowane drukowanie radiotherapy. 3D pomaga również w opłacalnej produkcji niestandardowych narzędzi, ułatwiając badania podłużne. Wreszcie, analiza obrazu w oparciu o sztuczną inteligencję ułatwia identyfikację nowych biomarkerów predykcyjnych radioterapii.Dokonaliśmy kilku ustaleń dotyczących odpowiedzi guza na hipofrakcjonowaną radioterapię, w tym ostatnio kinetyki czasowej zarówno radiobiologicznie istotnych, jak i abstrakcyjnych wskaźników odpowiedzi tkanek pochodzących ze sztucznej inteligencji. Ponadto wykazaliśmy, że obrazowanie multimodalne jest możliwe do dokładniejszego wykonywania, korelując zarówno MRI, makroskopową i optyczną tomografię koherentną, jak i mikroskopowe metryki pochodzące z angiografii. Wydłużając efektywną długość badań podłużnych, możemy lepiej zidentyfikować biomarkery predykcyjne dla długoterminowej odpowiedzi na leczenie nowotworów.Dodatkowo, poprawiając solidność korejestracji między makroskopowymi klinicznie dostępnymi metodami obrazowania a mikroskopowymi metodami obrazowania przedklinicznego, możemy zwiększyć przekładalność naszych wyników z laboratorium na łóżko. Podczas stereotaktycznej radioterapii ciała wysokie dawki promieniowania dostarczają zmniejszoną liczbę frakcji. Jednym z potencjalnych celów radiobiologicznych związanych ze zwiększoną śmiercią komórek w SVRT jest mikrokrążenie guza.Łącząc angiografię optyczną o wysokiej rozdzielczości i rezonans magnetyczny, chcemy umożliwić funkcjonalne obrazowanie mikronaczyniowe MRI w celu planowania leczenia SVRT dostosowanego do potrzeb pacjenta i poprawy wyników.

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

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Badania nad rakiem

W tym filmie wykonujemy obrazowanie dożylne wstępnie wstrzykniętych komórek rakowych w modelu mysim przez wszczepione okienko czaszkowe. Ta technika obrazowania poklatkowego o wysokiej rozdzielczości umożliwia badanie dynamicznego zachowania komórek nowotworowych u żywej myszy.

Obrazowanie przyżyciowe oparte na oknie czaszkowym w modelu mysim: technika obrazowania służąca do badania zachowania wstępnie wstrzykniętych komórek rakowych w mózgu modelu mysiego

Opisujemy metodę obrazowania odpowiedzi na leczenie przeciwnowotworowe in vivo i w rozdzielczości pojedynczej komórki.

Obrazowanie na żywo odpowiedzi na leki w mikrośrodowisku guza w mysich modelach raka piersi

Opisujemy nowatorską technikę obrazowania in vivo, która łączy fluorescencyjne chimeryczne myszy z oknami wewnątrzczaszkowymi i mikroskopią 2-fotonową o wysokiej rozdzielczości. Ta platforma obrazowania wspomaga badania dynamicznych zmian w tkance mózgowej i mikrokrążeniu na poziomie pojedynczej komórki, po patologicznych urazach i jest przystosowana do oceny wewnątrzczaszkowego dostarczania i dystrybucji leków.

Nowatorska technika obrazowania in vivo o wysokiej rozdzielczości do badania dynamicznej odpowiedzi struktur wewnątrzczaszkowych na wzrost guza i terapie

Ten protokół opisuje obrazowanie intrażyciowe transgenicznych myszy wykazujących ekspresję specyficznych dla komórek markerów fluorescencyjnych. Obrazowanie przyżyciowe zapewnia nieinwazyjną metodę obserwacji w wysokiej rozdzielczości u żywych zwierząt za pomocą wszczepialnych okien, przez które możliwa jest mikroskopowa wizualizacja procesów. Ta metoda jest szczególnie przydatna do badania procesów podłużnych.

Mikroskopia przyżyciowa naczyń krwionośnych związanych z nowotworem przy użyciu zaawansowanych komór okiennych grzbietowych fałdów skórnych na transgenicznych myszach fluorescencyjnych

Protokół ten wykorzystuje wielokomorowe łóżko do równoległego rezonansu magnetycznego (MRI) do czterech zwierząt do wykrywania guzów gruczolakoraka trzustki w genetycznie modyfikowanych modelach myszy. Ten protokół MRI wielozwierzęcy jest szybki i opłacalny w wykrywaniu i pomiarze guzów, ułatwiając selekcję zwierząt do badań przedklinicznych oraz podłużne monitorowanie wzrostu guzów.

Wielozwierzęce obrazowanie rezonansu magnetycznego do pomiarów guza w myszych modelach raka trzustki

Ten protokół opisuje użycie mikroskopii wielofotonowej do wykonywania długoterminowego, wysokorozdzielczego, jednokomórkowego obrazowania nienaruszonego płuca w czasie rzeczywistym przy użyciu stabilizowanego próżniowo okna obrazowania.

Długotrwała mikroskopia przyżyciowa o wysokiej rozdzielczości w płucach z okienkiem obrazowania stabilizowanym podciśnieniowo

Dynamiczna polaryzacja jądrowa z późniejszym rozpuszczaniem próbki umożliwiła badania metabolizmu w systemach biologicznych w czasie rzeczywistym. Hiperspolaryzowany [1-13C]pirogronian zastosowano do badania aktywności dehydrogenazy mleczanowej w linii komórkowej raka gruczołu krokowego in vitro.

Hiperspolaryzowana spektroskopia i obrazowanie metabolicznego rezonansu magnetycznego 13C

Rezonans paramagnetyczny elektronów o niskim polu (pasmo L, 1,2 GHz) przy użyciu rozpuszczalnych sond nitroksylowych i trytylowych jest demonstrowany do oceny fizjologicznie ważnych parametrów w mikrośrodowisku guza w mysich modelach raka piersi.

In vivo (in vivo) Ocena EPR pH, pO2, stanu redoks oraz stężeń fosforanów i glutationu w mikrośrodowisku guza

Tutaj opisujemy metodę wielofotonowego obrazowania poklatkowego komórek mózgu w wysokiej rozdzielczości przed i po inwazyjnej interwencji chirurgicznej (np. biopsji) u tego samego żywego zwierzęcia. Metoda ta pozwala na badanie wpływu tych inwazyjnych zabiegów chirurgicznych na zachowanie migracyjne, inwazyjne i proliferacyjne komórek nowotworowych na poziomie pojedynczej komórki.

Podłużne obrazowanie przyżyciowe zachowania komórek guza mózgu w odpowiedzi na inwazyjną biopsję chirurgiczną

Powstaje nowy trójwymiarowy model sferoidalny oparty na heterotypowym oddziaływaniu komórek nowotworowych i fibroblastów zrębu. Tutaj prezentujemy kokulturę komórek nowotworowych i fibroblastów zrębu, obrazowanie poklatkowe i mikroskopię konfokalną w celu wizualizacji powstawania sferoid. Ten trójwymiarowy model stanowi istotną platformę do badania interakcji między guzem a zrębem i testowania terapii przeciwnowotworowych.

Nowatorski, modulowany fibroblastami zrębu model sferoidalny 3D guza do badania interakcji guz-zręb i odkrywania leków

Poznaj połączoną mikroskopię przyżyciową i rezonans magnetyczny w mysim modelu guza w komorze grzbietowego fałdu skórnego. Ta metoda umożliwia badanie mikrośrodowiska nowotworowego i translację wyników do zastosowań klinicznych.

Mysi model guza w komorze grzbietowego fałdu skórnego do połączonej mikroskopii przyżyciowej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w translacyjnych badaniach nad rakiem (Wideo) | JoVE Journal

Mysi model guza w komorze grzbietowego fałdu skórnego do połączonej mikroskopii przyżyciowej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w translacyjnych badaniach nad rakiem

Przeglądaj więcej filmów