Summary
İn vivo görüntüleme ve meme kanserini önleme için fare meme düktal ağacına etanol bazlı ablatif bir çözüm için reaktiflerin intradüktal enjeksiyon yöntemi açıklanmıştır. Doğrudan meme ucu açıklığına enjeksiyon, meme epitel hücrelerinin minimum kollateral doku hasarı ile hedeflenmesini sağlar.
Abstract
Meme kanseri, ABD'de kadınlarda en yaygın kanser ve kansere bağlı ölümlerin ikinci nedenidir. Yüksek riskli kadınlar için profilaktik mastektomi en etkili birincil önleme stratejisidir. Profilaktik mastektomi, meme kanserinin çevre doku ile birlikte ortaya çıktığı meme epitel hücrelerini tamamen ortadan kaldıran agresif bir cerrahi işlemdir. Meme epitel hücrelerini malign hale gelmeden lokal olarak alevlendirmek için profilaktik mastektomiye alternatif olarak minimal invaziv bir intradüktal prosedür geliştirmeye çalışıyoruz. Biz ve diğerleri meme kanseri kemirgen modellerinde bu epitel hücrelerine ulaşmak ve tedavi etmek için intradüktal doğum prosedürü geliştirdik. Meme başında anastomosed olmayan tek bir düktal ağaç açıklığı olan fare meme bezi insan memesine göre çok daha az karmaşık ve işkenceli bir mimariye sahipken, meme kanserinin kimyasal olarak indüklenen ve genetik olarak tasarlanmış fare modelleri yeni önleyici stratejilerin kavram kanıtı çalışmalarını üretmek için değerlidir. Burada, meme kanserinin birincil önlenmesinin terapötik amacı için fare meme duktal ağacı içinde mikro-CT / X-ışını tantal bazlı kontrast madde içeren etanol bazlı bir ablatif çözeltinin intradüktal doğumu için bir prosedür açıklıyoruz. Sulu reaktiflerin intradüktal doğumu (örneğin, sitotoksik bileşikler, siRNA'lar, AdCre) daha önce fare modellerinde tanımlanmıştır. Bu nedenle, protokol açıklamamızı etanol sunumunu optimize etmek, etanol yönetiminin lokal ve sistemik yan etkilerini en aza indirmek ve mikro-CT/ floroskopi görüntüleme yoluyla duktal ağaç dolgusunun in vivo görselleştirilmesi için metodolojik değişikliklere ve benzersiz deneysel hususlara odaklıyoruz. Kontrast içeren bir çözeltinin enjeksiyonundan hemen sonra düktal ağacın görselleştirilmesi, tam dolum veya eksik doldurma veya aşırı doldurma gibi başarısız sonuçların onaylanmasını sağlar. Bu prosedür, tümör oluşumunu önlemeyi veya düktal ağaç üzerinden erişilebilen erken evre tümörleri lokal olarak tedavi etmeyi amaçlayan diğer ablatif bileşiklerin doğumu ve görüntülenmesi için uygulanabilir.
Introduction
Meme kanseri, önleme için birkaç seçenek bulunan yaygın ve potansiyel olarak ölümcül bir hastalıktır1. En etkili müdahale profilaktik mastektomidir; ancak, sadece yüksek riskli bireyler, hayatı değiştiren büyük sonuçları olan bir ameliyat olduğu için bu prosedürü yaptırmayı tercih eder2. İşlem, meme kanserinin çevre doku ile birlikte ortaya çıktığı meme epitel hücrelerini tamamen ortadan kaldırır. Bu, birey için fiziksel, psikolojik ve sosyal strese neden olabilir ve genellikle bireyleri ilk birincil müdahale hattı olarak bu cerrahi prosedüre devam etme konusunda vazgeçirebilir.
%70 etanol (EtOH) içeren ablatif bir çözeltinin doğrudan duktal ağaca verilmesinin, sınırlı kollateral doku hasarı olan meme epitel hücrelerini öldürmede ve fare modellerinde meme tümörlerini önlemede etkili olduğunu göstermiş olduk3. EtOH uzun zamandır klinik olarak lokal tedavi için ablatif veya skleroz edici bir ajan olarak kullanılmaktadır. Perkütan EtOH enjeksiyonu, reekektif edilemeyen karaciğer tümörleri, böbrek ve böbreküstü neoplazmları ve pankreas kistik tümörleri için ablatif ajan olarak kullanılır4,5,6; ağrıyı azaltmak için çölyak pleksus nörolizi için7; ve meme psödoaneurysms8 tedavisi için. İntravasküler EtOH enjeksiyonu, arteriovenöz malformasyonlardan (AVM) kaynaklanan şişlik ve deformasyonu ortadan kaldırmak ve örümcek damarları ile varislerin kozmetik tedavisi için sklerozlama ajanı olarak kullanılır9,10,11,12,13. Profilaktik mastektomi gibi, ablatif bir çözeltinin lokal olarak verilmesiyle önlemenin başarısı, kanserin potansiyel olarak ortaya çıkabileceği tüm meme epitel hücrelerini tamamen çıkarma yeteneğine bağlıdır. Bu, ablatif maddenin düktal ağacı başarıyla doldurduğunun onaylanmasını gerektirir, böylece tüm meme epitel hücreleriyle doğrudan temas eder. Meme bezlerine madde enjekte etmek ve bunları görüntü güdümlü floroskopi veya kanalografi ile görselleştirmek için klinik araçlar hazır14,15; bu nedenle, bu prosedür klinik çalışmalarda değerlendirmeyi gerektirebileceği zaman başarılı doğumu hem sağlamak hem de onaylamak mümkün olacaktır.
Laboratuvar hayvanlarında bu görüntü güdümlü yaklaşımın fizibilitesini göstermek, meme kanseri için önleyici bir önlem olarak intradüktal (ID) ablasyonun etkinliğini ve çevirisel fizibilitesini belirlemede önemli bir adımdır. Laboratuvarımızda, hayvanın aşırı dozda EtOH'a yenik düşmemesini sağlamak için farelerdeki tüm meme bezlerini haftalık enjeksiyonlar sırasında kontrast madde içeren ablatif bir çözelti ile başarılı bir şekilde enjekte etmek için bir yöntem geliştirdik (Şekil 1, Şekil 2, referans nos.3,16). Bu prosedür, test çözeltisini enjekte etmek için izofluran anestezik bir farenin meme ucu açıklığı içine 34 G'lik bir iğne yerleştirir. Prosedürün bazı önemli iyileştirmeleri arasında sıvı ve gazlar için gaz geçirmez şırınnaların kullanımı, düktal ağaçlar başına daha yüksek hacimlerde enjeksiyon17 ve genişletilmiş antienflamatuar tedavi sayar. Bir NSAID olan 5 mg/kg carprofen'in, kimlik işleminden sonra 2 d'den 7 d'ye kadar preklinik tedavisi, AVM için klinik sklerozlama tedavisi ile uyumludur. Tipik olarak, sistemik anesteziden sonra, hastalar herhangi bir lokal iltihabı veya ağrıyı azaltmak için uzatılabilecek işlem sonrası 2 gün boyunca NSAID'ler gibi anti-enflamatuar ilaçlar alırlar12. Alkol zehirlenmesi, farelerde% 5 sakkaroz çözeltisinin intraperitoneal enjeksiyonu ile önemli ölçüde hafifletilir. Bu sakkaroz çözeltisinin yönetimi ile farelere% 70 EtOH'un 160 μL'ye kadar güvenli bir şekilde enjekte edilebilir (dört düktal ağaca kadar; kanda yaklaşık 0,4 g/ dL EtOH içeriği); hayvanlar kimlik enjeksiyonlarından sonra 4 saat içinde tamamen iyileşti. Farelerde dörtten fazla bezin ve/veya daha yüksek EtOH konsantrasyonlarının enjeksiyonu için, yeterli iyileşme süresi sağlamak için sıralı seanslar gerçekleştiriyoruz. Kadınlarda alkol zehirlenmesi, alkol miktarının vücut ağırlığına oranının daha düşük olması nedeniyle daha az endişe verici olacaktır. İnsan göğsündeki düktal ağaç sayısı 14,15, yaklaşık 16 ve her ağaç kanalını dolduracak tahmini hacim18,19 göz önüne alındığında, % 70 EtOH'un 32 mL'sine kadar uygulanacaktır. Bu miktar, diğer klinik prosedürlerde uygulanan% 95 EtOH'un 50 mL'sinden çok daha düşük olacaktır4,9. Tiamin ve glikoz çözeltisinin intravenöz yönetimi, özellikle daha büyük bir toplam EtOH hacminin enjekte edilmesi gerekebilecek durumlarda ve / veya alkol tüketimine daha düşük toleransı olan kadınlar için (örneğin, alkol veya aldehit dehidrogenazlardaki allelik varyantlar) EtOH zehirlenmesinin etkilerini daha da en aza indirmek için kullanılabilir.
Mikro-CT/floroskopi ile görüntüleme, her bezin başarılı dütal dolgusunu doğrulamamızı sağlar (Şekil 1, Şekil 2, Şekil 3). Bu, gelecekteki analizler için kaydedilebilir veya hayvana uygulanan genel radyasyon yükünü sınırlamak için klinik uygulamada yapılacağı gibi gerçek zamanlı floroskopi görüntüleme yoluyla şu anda değerlendirilebilir. Vivo gerçek zamanlı görüntü güdümlü teslimat için bu ablatif çözümün belirli özelliklerini daha da iyileştirmek için, daha önce FDA onaylı iyot içeren kontrastı Shapiro laboratuvarı tarafından sentezlenen nanopartikül içeren bir tantal oksit (TaOx) ile karşılaştırdık3,16. TaOx, düktal ağacın ilk dolgusunu görselleştirmek için mikro-CT kontrast maddesi olarak üstün performans göstermiştir (Şekil 2, Şekil 3). TaOx, diğer nanopartikül bazlı kan havuzu kontrast ajanlarının (örneğin, iyot, bizmut veya altın içeren) daha sistematik ve boyuna bir değerlendirmesini ve TaOx'un jelleşme ajanı olarak farklı etil selüloz konsantrasyonlarıyla uyumluluğunu gerçekleştirmek için referans kontrastı olarak kullanılabilir20,21.
Protocol
Burada açıklanan tüm deneyler Michigan Eyalet Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylanan protokoller altında gerçekleştirildi.
1. Genişletilmiş antienflamatuar tedavi
- EtOH veya diğer potansiyel tahriş edicileri içeren enjeksiyon çözeltileri alan farelere enjeksiyondan 2 gün öncesine kadar enjeksiyondan 7 gün sonrasına kadar antienflamatuar tedavi sağlandığından emin olun. Tercih edilen dosing yöntemi, uygun konsantrasyonda karprofen içeren bir sukraloz jel kabı aracılığıyla oral teslimattır.
- Gerekli konsantrasyonda karprofen hazırlayın. Bu deney için, steril PBS'de seyrelterek fincan başına 1 mg'lık son bir doz elde etmek için 0,5 mL enjekte etmek için 2 mg / mL 'lik bir çalışma çözeltisi (Stok çözeltisi 50 mg / mL'dir) hazırlandı. İlacın sukraloz jeline tam olarak karıştırılmasını daha iyi görselleştirmek için seyreltme için gereken toplam hacmin PBS'sinin bir kısmının yerine% 1 v / v steril mavi gıda boyası (BFD) ekleyin.
- Üreticinin tavsiyesine göre karprofen ilavesi için bir fincan hazırlayın. Aksi belirtilmedikçe, bardağı 15 dakika boyunca 60 °C su banyosuna yerleştirin. Kirlenme olasılığını en aza indirmek için bardakları çıkarın ve kurutun.
- Bardak kapağının yüzeyini temizlemek ve kurumaya izin vermek için% 70 EtOH veya etoh mendil kullanın. Gerekli miktarda karprofen çözeltisini kapaktan enjekte etmek için bir şırınna kullanın. Bu deney için 500 μL enjekte edilir. Enjeksiyon bölgesini bir etiketle örtün ve 15 s boyunca kuvvetlice çalkalayın.
- 15 s için kabı vorteks edin ve daha sonra tam karıştırmayı görsel olarak doğruladıktan sonra kullanmak üzere saklayın. Koyu mavi kümeler arayarak bardakları homojen karıştırma için kontrol edin. Bir aya kadar saklanmak üzere buzdolabına geçmeden önce bardakların oda sıcaklığına gelmesine izin verin.
NOT: Bu bardaklar, gerekirse dozlandıktan sonra oda sıcaklığında da saklanabilir, ancak üreticinin ilaç etkinliği rehberliğine dikkat edin. Çıkartmayla çıkmak, bir kalemi veya keskin bir işaretleyicinin kapağı delme riskini almadan enjeksiyon tarihini takip etmenize yardımcı olur.
- Kullanıma hazır olduğunuzda, bardağın dışını% 70 EtOH ile silin. Kapağı soyun ve kabı farelerle kafese yerleştirin. Bardakları iki günde bir veya boşken değiştirin. Bir bardak 1-2 gün boyunca beş fareye kadar yeterli olmalıdır.
2. Ameliyat öncesi hazırlık
NOT: Bu adım enjeksiyondan 2-3 gün önce gerçekleşecektir.
- Fareyi bir izofluran buharlaştırıcı (%2-%3 izofluran, 1,5 L/dk oksijen) kullanarak uyuşturun ve göz yağı uygulayın. Hayvanın solunum hızını dikkatlice izlerken burun konisi ile işlem boyunca gerektiği gibi anesteziyi% 1-3 izofluranda saklayın.
- Burun konisindeyken göz yağlayıcıyı fare gözlerine uygulayın ve ardından fareyi sırtına yerleştirin. Meme ucu bölgesine (meme bezinin enjekte edilecek alanı) reçetesiz depilatör krem uygulamak için pamuk uçlu bir aplikatör kullanın. Kürkün hızlı bir şekilde gevşetilmesine yardımcı olmak için kremi aplikatörle 10-30 sn boyunca bölgeye sürün.
NOT: Cildin yanmaması için kremi hayvan üzerinde gereğinden fazla bırakmayın ve tamamen çıkarın. - Uygulamanın 10-30 s'sinden sonra, kremayı tamamen çıkarmak ve kürkü hayvandan gevşetmek için gazlı bez üzerinde ılık su kullanın. Son durulamadan sonra temiz bir kuru gazlı bezle kurutmadan önce krema çıkarmak için taze gazlı bezle bölgenin en az iki ila dört durulama yapın. İyi görünürlüğü ve meme uçlarına erişimi onaylamak için kürk çıkarma alanını kontrol edin. Gerekirse depilatör krem uygulaması ile tekrarlayın.
- Anesteziden kurtulmak için fareyi bir ısıtma yastığına ayrı bir temiz, kuru geri kazanım kafesine yerleştirin. Fareyi anesteziden tamamen kurtulana kadar gözlemleyin ve ev kafesine geri verin.
- İyileştikten sonra antienflamatuar ajanın ön işlemesi için farelere karprofen (1 mg/ bardak) içeren bir bardak sukraloz jel çözeltisi sağlayın. Bir bardak, 2 güne kadar carprofen ile beş fareye kadar sağlayabilir. Fincanı günlük olarak kontrol edin ve gerektiği gibi veya tam olarak tüketilmediyse iki günde bir değiştirin.
3. İntradüktal enjeksiyon
NOT: Bu adım ameliyat öncesi hazırlık sonrası 2-3 gün sonra gerçekleşecektir.
- Fosfat tamponlu salin (PBS) kullanarak 16'da açıklandığı gibi tedarik edilen toz formülasyonundan 333,3 mM tantal oksit (TaOx) stok çözeltisi hazırlayın. Toz çözeltiye tam olarak çözülmezse yumuşak sıcaklık kullanın.
- Son %70 EtOH 100mM TaOx çözümü için üç parça stok TaOx'ı yedi parça %100 EtOH ile karıştırarak ablatif bir görüntüleme çözümü yapın . Enjeksiyon sırasında yardımcı görselleştirme için son çözüme% 1 v / v mavi gıda boyası ekleyin. Deneme gereksinimi temel alınarak bir birim hazırlayın.
NOT: Bez çiftleri 1 ve 5 çözeltinin 30 μL'ye kadar tutabilirken, diğer tüm çiftlere 9 haftalık veya daha büyük FVB farelerde 50 μL'ye kadar enjekte edilebilir. - Fareyi ameliyat öncesi hazırlıkta olduğu gibi izofluran ile uyuşturun ve fareyi tamamen uyuşturulduktan sonra burun konisine taşıyın. Enjeksiyon için hayvanı sırtına yerleştirmeden önce göz yağı uygulayın. Gerekirse teyp kullanarak fareyi stereoskobun altına sabitleyin.
- Şırınnayı istediğiniz enjeksiyon çözeltisi hacmi ile hazırlayın. Enjeksiyon çözeltisinin 21-51 μL'lik kısmını 34 G iğne takılı 50 μL şırıngaya yükleyin. İğne meme ucuna çıkarıldıktan sonra bu hacmin potansiyel sızıntısını hesaba katmak için çözeltinin fazladan 1 μL'sini yükleyin.
NOT: Yukarıdaki birimler burada sunulan tipik prosedürler içindir. Biri, sırasıyla 1 ve 5 veya 2-4 bez çiftlerinde 30 μL veya 50 μL'nin üzerine çıkarsa çoğu bezin aşırı doldurulacağı anlayışıyla istenen herhangi bir hacmi enjekte edebilir. Enjeksiyondan hemen önce çözeltinin serbest akışını test etmek için iğneyi enjeksiyon çözeltisinin ek hacmi ile doldurmak yararlıdır. Birden fazla meme bezi enjekte ediyorsanız, zaman kazanmak için birden fazla şırınna önceden doldurin. Ancak, çözeltiyi şırındında uzun süre bırakmayın. - Meme ucu açıklığı ince sivri forseps ile kaplayan herhangi bir ölü deriyi çıkararak meme uçlarını enjeksiyon için hazırlayın.
- Meme ucını cımbızla hafifçe tutun. İğnenin eğimi görünürken, ibreyi meme ucu açıklığı içine, eğim ince uçlu tokmaktan gelen kılavuz yardımıyla tamamen kaplanana kadar yerleştirin. İğneyi meme ucuna itmek yerine meme ucunun iğneye çekilmesi gerekebilir (Tablo 1).
- İğne eğimi meme ucu ile tamamen çevrili ve ana kanala girdikten sonra, çözeltiyi yaklaşık 40 μL / dk sabit bir hızda enjekte etmeye başlayın. Düktal ağacın zarar görmemesini sağlamak için çok hızlı enjekte etmekten kaçının. Forseps kullanarak yardım alarak iğneyi çıkarmadan önce, hacim tamamen enjekte edildikten sonra iğneyi meme ucuna 30 sn boyunca tutun. Bu, çözeltinin meme ucuna dökülmesini önlemek için yapılır (Şekil 2).
- Bölgeyi herhangi bir başarısız enjeksiyon belirtisi için değerlendirin. Kubbeli bir görünüm, bölgeye yağ yastığı enjeksiyonu veya travmaya işaret edebilir.
- Kalan meme bezlerini enjekte etmeye devam edin.
- Hayvan hala uyuşturulurken, alkol zehirlenmesinin potansiyel etkilerini en aza indirmek için intraperitoneal olarak% 5 sakkaroz çözeltisinin (10 mL / kg'a kadar) 200-250 μL enjekte edin.
4. mikro BT görüntüleme
- İstenilen tüm bezleri enjekte ettikten sonra, hayvanı hızlı bir şekilde mikro BT sistemine taşıyın ve dahil edilen izofluran buharlaştırıcıyı kullanarak anesteziyi sürdürmeye devam edin. Hayvan, görüntüleme konumunu standartlaştırmak için bantlanabilir. Örneğin, her arka bacağın uzatılmış bir pozisyonda bantlandırılması, hayvanın bacak kemiklerini ortaya çıkan görüntüdeki alt ilgi bezlerinden daha fazla tutmaya yardımcı olur.
NOT: Hayvanlar, hayvan için uygun kabul edilebilir bir yaşam boyu radyasyon dozu belirlemeye özen gösterirse ve kümülatif dozlar bu seviyeyi geçmezse, düktal ağacın görselleştirilmesi için farklı tarama parametreleri kullanılarak görüntülenebilir. Floroskopi, radyasyona maruziyeti daha da azaltmak için taramalar yapılmadan oluşturulabilir (Şekil 2). - Floroskopi önizleme işleviyle fareyi uygun görüş alanına yerleştirin.
- Tekrarlanan standart (2 dk) alım taramaları için iyi çözünürlük ve fırsatla fare ductal ağacının TaOx görüntülemesini gerçekleştirin. Aşağıdaki tarama parametrelerini kullanın: 90 kVp/88 μA; görüş alanı (FOV), 36 mm; dilim sayısı, 512; dilim kalınlığı, 72 μm; voksel çözünürlük, 72 μm3.
- Hayvanlarda daha iyi çözünürlük için daha uzun (4 veya 14 dk) yüksek çözünürlüklü taramalar elde edin. Bunlar ötanazi öncesi terminal prosedürler olarak kabul edilebilir. Bununla birlikte, bunlar, hayvanların radyasyon hastalığına neden olacağı gibi aynı parametreler kullanılarak uzunlamasına taranması kabul edilemez.
- Görüntüleme protokolünün tamamlanmasını takiben, hayvanı anesteziden çıkarın ve bir ısıtma yastığı üzerinde ayrı bir temiz, kuru geri kazanım kafesine aktarın. Hayvanı tamamen iyileşene kadar gözlemleyin ve ardından ev kafesine geri verin. Ablatif çözelti ile enjekte edilen hayvanları enjeksiyondan 7 gün sonrasına kadar karprofen üzerinde tutun.
- Resmi analiz yapmadan kontrast sızıntılarını veya dolum eksikliğini (Şekil 2) daha iyi takdir etmek için mikro CT yazılımındaki (yerleşik sistem) taranan görüntülerin hızlı yorumlamalarını yapın.
- İstenirse ilgi alanının segmentasyonuna izin veren taramaların yayınlanması veya ayrıntılı analizi için daha fazla resmi görüntü analizi gerçekleştirin (Şekil 3).
NOT: Bu yöntemler arasındaki birincil fark, yalnızca düktal ağacı (resmi yorumlama) eşikleme yeteneği ve görüntünün tamamını eşikleme (hızlı yorumlama) olmasıdır. Ductal ağaç dolgusunun başarısını en iyi şekilde göstermek için yazılım paketleri kullanılarak başka ölçümler ve görüntüler oluşturulabilir.
5. Görüntü analizi
- Özel bir yazılım paketi kullanarak eklenen düktal ağacın işlenmesini gerçekleştirin. Bunu yapmak için, daha fazla görüntü işleme ile meme yağ pedi segmentlere ayırın.
- Düktal ilgi ağacının bulunduğu yağ pedi (periton boşluğu, femoral kaslar ve cilde kıyasla daha koyu bölme) segmentlere ayırmak için manuel menüden Spline Trace seçeneğini seçin. Her üçüncü veri diliminde yağ pedi anahattını takip edin.
- İzlenen ve izlenmeyen tüm dilimleri tek bir nesneye bağlamak için yarı otomatik menüden Nesneleri Yay seçeneğine tıklayın.
- İstediğiniz HU aralığını girmek için yarı otomatik menüden Eşik Ses Seviyesi seçeneğini seçin (300-3.000 HU iyi bir başlangıç noktasıdır) ve ardından düktal ağaç içindeki kontrastı (TaOx) görüntüleyen ve yumuşak dokuyu ortadan kaldıran bir yorumlama oluşturmak için Eşik Yorumlama düğmesine tıklayın.
- Çevreleyen yapılar olmadan yalnızca 3D yorumlamayı görüntülemek için Görünüm düğmesini Birincil Olarak Yorumlama olarak değiştirin.
NOT: Ek yazılım özellikleri, 3D yorumlamadan (örneğin, uzunluk, hacim vb.) ölçümlerin yapılmasına izin verir.
Representative Results
Dişi fareler, meme ucu deliği22'de açılan tek bir ductal ağaca sahip beş çift meme bezine sahiptir. Gelişmekte olan düktal ağacın uçlarında, büyümeyi ve dallanmayı yönlendiren proliferatif yapılar olan terminal uç tomurcukları (TEB'ler) bulunmaktadır. Uzama aşaması tamamlandığında ergenlikten sonra, TEB'ler geriler ve fonksiyonel ve anatomik olarak terminal kanallarından veya alveolar tomurcuklardan ayırt edilemez hale gelir23. Terminal düktal lobuler üniteler, insanlarda TEB'lerin farelerde olduğu gibi benzer bir işlev görür ve meme kanserinin ağırlıklı olarak ortaya çıktığı bölgelerdir24,25. 9 haftalık FVB/N, NSG ve diğer fare suşlarının tüm duktal torasik ve abdominal meme bezleri ağacının tamamını doldurmak için %70 EtOH çözeltisinin 50 μL'sine kadar enjekte edebiliriz (Şekil 1, Şekil 2, Şekil 3, bkz. referanslar3,16). Tipik bir deneyde, hayvan iyileşmesine izin vermek için 7 gün ile ayrılmış iki ardışık kimlik prosedüründe% 70 EtOH ve 100 mM TaOx ablatif çözelti ile sekiz meme bezi enjekte edebiliriz (Şekil 2). Hayvanlar, çözeltinin tüm ductal ağacına başarılı bir şekilde teslimini değerlendirmek için son kimlik enjeksiyonundan hemen sonra mikro-CT ile görüntülenir (Şekil 2). Deneyimlerimize göre, kasık bezlerinin meme uçları hayvanların yaklaşık% 60'ında enjeksiyon için uygundur ve servikal bezlerin meme uçları yaklaşık% 40'ında. Uygun olduğunda, servikal ve kasık meme bezlerinin tüm duktal ağacını doldurmak için% 70 EtOH çözeltisinin 30 μL'sine kadar enjekte edebiliriz (Şekil 2). FVB ve NSG suşları genellikle enjeksiyon için C57BL/6J veya karışık genetik arka plan suşlarına göre daha uygun meme uçları sunar. Tüm montaj çift boyama protokolü veya 3D konfokal mikroskopi, düktal ağacın ne ölçüde doldurduğunu doğrulamak için iyi ortogonal yöntemlerdir (Şekil 3). Bu doku korelasyon analizleri in vivo görüntüleme ile uyumludur ve sonrasında yapılabilir. Bu ortogonal yöntemlerin bariz sınırlaması, doku toplama ve analiz için hayvan sonlandırması gerektirmeleridir; ancak, yeni bir ablatif formülasyonun optimizasyon aşamasında, bağımsız doğrulama sağlarlar.
Şekil 1: İntradüktal prosedür ve görüntü analizi iş akışı. Kimlik yordamının önemli adımları vurgulanır. Daha fazla ayrıntı için lütfen videoya bakın. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Başarılı canülasyon ve ablatif çözeltinin birden fazla meme bezine verilmesi. (A) FVB ve NSG fare suşlarında temsili meme ucu değişkenliği. Uzun meme uçlarının kolaylaşabilmesi kısa meme uçlarına göre daha kolaydır, oysa çok kısa veya vestigial meme uçları konserve edilemez. Bir kez konserve, meme ucu boyutu başarılı intradüktal doğumu etkilemez. (B) Mavi boyanın ablatif bir çözeltide brüt anatomik analizi, düktal ağaç dolgusu ve doğum başarısı için ex vivo kanıt sağlar. (C,D) Gerçek zamanlı floroskopi ve görüntü alma sonrası 3D mikro BT yorumlaması, teslimat başarısının in vivo kanıtını sağlar. (D) Hem karın hem de kasık bezlerinin başarılı enjeksiyonu ve dört torasik bezden üçü (beze yağ pedi enjeksiyonu #2). Ölçek çubukları, farklı büyütmedeki görüntülerde 1 mm'ye karşılık gelir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Düktal ağaç dolgusunun in vivo ve ex vivo gösterimi. %70 EtOH/100 mM TaOx nanopartikül/Evans Blue çözeltisi intradüktle fare karın meme bezine enjekte edildi ve hemen mikro BT ile görüntülendi ve çift tam montaj lekesi için işlendi. Ductal ağacı bir görüntü analizi yazılım paketi kullanılarak yeniden inşa edildi. Çözelti tamamen karmin alum lekeli düktal ağacı doldurur. E-Cadherin (Cdh1) için ayrı bir bez immünostain edildi, Benzyl Alcohol:Benzyl Benzoate kullanılarak temizlendi ve confokal mikroskopi ile tanımlandı26. Düktal ağacı görüntü analiz yazılımı kullanılarak yeniden inşa edildi. Görüntü düzenleme yazılımının görüntü ters işlevi ile konfokal görüntünün sahte renklendirme işlemesi (yani siyah arka plandan beyaza, yeşil işaretleyici sinyalden macenta'ya) elde edildi. Ölçek çubukları, farklı büyütmedeki görüntülerde 1 mm'ye karşılık gelir. Bu şekil referans no.3'ten değiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Sorun | Görünüş | Çözüm | |||
| Kısa meme ucu (Şek. 2) | Meme ucu düşük profilli - kapmak zor | Bazen cildi meme ucuna yakın tutmak ve iğne ile meme ucunun merkezini hedeflemek daha kolaydır. İğne muhtemelen derinin altına dalar. Yavaşça yukarı çekmek meme ucunun iğnenin ucundan hafifçe fazla olduğunu ortaya çıkarabilir ve geri kalan yolda iğnenin üzerine tutup çekmek için yer açabilir. İğnenin açısı hakkında derinin altına dalarken çok dikkatli olun. Yanlışlıkla yanlış açıdan bıçaklayarak yağ pedi enjeksiyonu yaptırmak kolaydır. | |||
| Yağ meme ucu | Az soyulabilir ölü derili diğer meme uçlarından çok daha büyük - kapsam olmadan kolayca görülebilir | Bu meme uçlarına yağ pedi enjeksiyonu yaptırmak çok kolaydır. Meme ucuna sokarken iğnenin açısı konusunda çok dikkatli olun. | |||
| Yağ pedi enjeksiyonu (Şek. 2) | Meme ucu etrafında şişmiş ve muhtemelen meme ucu kendisinde - enjeksiyon çözeltisine renk eklenmediğini görmek en kolayı | Meme ucu ilk birkaç ül enjekte ile şişiyorsa, iğneyi çıkarın ve açıya daha fazla özen görenerek tekrar yerleştirmeye çalışın. Enjeksiyona tekrar başlayın ve daha fazla şişmeye dikkat edin. Şişlik devam ederse, denemeyi terk edin. Yağ pedi enjeksiyonu olarak başlayan bir meme ucuna başarılı bir şekilde enjekte etmek çok nadirdir. | |||
| Yaralar/kınılama | EtOH çözeltisinin enjeksiyon bölgesinin yakınında açık yara veya scabbing | Açık yaralara üçlü antibiyotik merhem uygulayın, ancak kınılı yaraları yalnız bırakın. Kabuklara merhem uygulamak, hayvanın kabuğu rahatsız etme ve çıkarma olasılığını artırabilir. Yaranın şiddetine bağlı olarak iyileşene kadar her 1-2 günde bir kontrol edin. Carprofen normal pencerenin ötesinde bile iyileşene kadar verilmelidir. | |||
Tablo 1: Sorun giderme ve yararlı ipuçları.
Discussion
Profilaktik mastektomi şu anda meme kanseri için en etkili müdahaledir, ancak bazı ciddi olumsuz etkileri vardır. EtOH tabanlı bir çözelti ile meme epitel hücrelerinin lokal ablasyonu, meme kanserinin agresif FVB-Tg-C3(1)-TAg fare modeli üzerinde yapılan bir kavram kanıtı çalışmasında gösterdiğimiz gibi umut verici bir alternatif tedavidir3. Bu ablatif çözeltinin kimlik enjeksiyonu, meme kanserinin sınırlı ikincil hasarla ortaya çıktığı meme epitel hücrelerinin hedeflenmesini sağlar. Ablatif çözeltiye bir X-ışını kontrast maddesinin eklenmesi, her duktal ağacın enjeksiyondan sonra başarıyla doldurulup doldurulmadığını görebildiğimiz için önlemede çözeltinin etkinliğinin daha iyi anlaşılmasını sağlar (Şekil 2B). Enjekte edilen bezlerin floroskopi ile görüntülenmesi, düktal ağacın başarılı bir şekilde doldurulmasını onaylamak için klinikte muhtemelen ne yapılacağını hemen aynalar. Çözüm teslimatının görsel onayı, ağacın tüm kısımlarına gerçek zamanlı olarak ulaşılıp ulaşılmadığını en iyi şekilde bilgilendirecektir. Bu, o sırada veya gelecekteki bir seansta dolguyu tamamlamak için daha fazla enjeksiyon yapılmasına izin verebilir. Tüm epitel hücrelerine öldürmek için erişilebilmesini sağlamak için ablatif çözeltinin düktal ağacın her yerine ulaşması büyük önem taşımaktadır (Şekil 3). Ağacın içinde canlı epitel hücrelerini geride bırakmak, meme kanserinin hala ortaya çıkabileceği olasılığını sağlayacaktır. Enjeksiyonun görüntü başarısı için kimlik enjeksiyonlarında kontrast kullanmak diğer formülasyonlar için de yararlı olabilir. Tablo 1 sorun giderme ve yararlı ipuçları sağlar. Diğer çalışmalar, farelerde viral parçacıklar (örneğin, AdCre, CRISPR kılavuz RNA'ları), hormonlar, sitotoksik bileşikler, siRNA'lar ve/veya hedefleme ajanları için kimlik dağıtım protokolleri tanımlamaktadır3,16,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37 ,38, sıçanlar24,32,39,40,41 ve tavşanlar42,43,44,45,46,47. Bağımsız klinik çalışmalar, lokal kemoterapi doğumu için meme başına sekiz kanala kadar başarılı kanülasyon olduğunu bildirmektedir40,48,49. Önlemeyi amaçlayan veya tedaviye yönelik diğer çözümleri sunarken tam dolumu görselleştirmek de benzer nedenlerle değerli olacaktır. Çözümün ağacın tüm dallarına ve terminal uçlarına ulaştığı bilgisi, başarılı önleme veya tedavinin değerlendirilmesinde bilgilendirici olacaktır.
Farelerde 33,34 veya diğer hayvan modellerinde( TaOx nanopartiküllerinin yüksek çözünürlüğünü karşılayan) başka bir intradüktal görüntüleme yönteminden haberdar değiliz. Ayrıca, murine düktal ağacındaki TaOx, tanısal kanalografi için FDA onaylı kontrast ajanlarından daha iyi performans gösteriyor3,16. Meme kanserini önleme yeteneği için kimlik ablatif prosedürünü değerlendirmeye devam ettikçe, kimlik tesliminden sonra görüntüleme yoluyla verilen ek veriler yardımıyla hangi bez kanserin ortaya çıktığını daha kesin olarak belirleyebileceğiz. Örneğin, sadece kısmen doldurulmuş bir bezin, yüksek riskli bir kadına yapılan başarısız enjeksiyonların güvenlik profilini ve endişesini ele alan tümör oluşumuna neden olma olasılığının enjekte edilmemiş bir bezden daha yüksek olup olmadığı belirlenebilir. Bu tekniğin bazı sınırlamaları vardır. Bu, her kanalı manipüle etmek ve başarıyla yalıtmak için operatörün el becerisi ve yeterliliğini gerektiren nispeten zorlu bir fare tekniğidir. Her bir enjeksiyon bağımsız bir olaydır, bu nedenle bir veya daha fazla beze başarısız enjeksiyon sonuç yorumunu tehlikeye atabilir. Murin meme bezinin büyüklüğü ve meme ucunun kırılganlığı göz önüne alındığında, floroskopi veya benzeri görüntü yönlendirme tekniği infüzyonun ne zaman durdurulması gerektiğinde gerçek zamanlı olarak bilgilendirilemez. Bu gerçek zamanlı görüntü kılavuzu, ablatif bir çözümün yerel olarak verilmesinin klinik olarak uygulanması için bir gereklilik olacaktır.
Disclosures
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Acknowledgments
Bu çalışma kısmen, Ulusal Kanser Enstitüsü R21 CA226579 ve R01 CA258314 hibeleri tarafından LFS'ye ve Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü R01 EB029418 hibesi tarafından desteklendi. MSU Institute for Quantitative (IQ) Health Science and Engineering Imaging Core tesisine görüntüleme sistemlerinin kullanımı ve teknik uzmanlıkları için teşekkür ederiz. Dr. Danielle Ferguson'a videonun içeriğini ve hayvan refahı kurallarına uyduklarından dolayı rakamları incelediği için teşekkür ederiz.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AnalyzeDirect v12.0 | Caliper | n/a | For micro-CT image processing |
| Carprieve, Carprofen 50 mg/mL | Allivet | 50647 | For anti-inflammatory treatment |
| Evans blue | Sigma | E2129-50G | For injection visualization |
| Hot water bath | Toolots | Yidu_HH-S2 | For preparing carprofen cups |
| Imaris | Bitplane | n/a | For confocal image processing |
| MediGel Sucralose Cups | ClearH2O | 74-02-5022 | For delivery of carprofen |
| Model 1705 RN Syringe, 50μL | Hamilton | 7655-01 | For intraductal injection |
| Photoshop 2021 | Adobe | n/a | For image processing |
| Quantum GX2 microCT Imaging System | Perkin Elmer | CLS149276 | For micro-CT image acquisition |
| Small Hub RN Needle, 34 gauge, custom (12° bevel angle, 0.375 in, point style 4) | Hamilton | 207434 | For intraductal injection |
| Stereo Microscope SZM Series | AmScope | SM-4TPZ-144 | For intraductal injection |
| Sterile blue food dye | McCormick | 930641 | For injection visualization |
| Sterile phosphate buffered saline (PBS) | ThermoFisher | 14190250 | For solution preparation |
| Stickers | DOT Scientific | DOTSCI-C50 | For preparing carprofen cups |
| Sucrose | Calbiochem | 8550-5KG | For intraductal injection |
| Syringes | Fisher | 14-826-79 | For preparing carprofen cups |
| Vortex | VWR | 10153-834 | For preparing carprofen cups |
| Warming pump/pad(s) | Braintree Scientific | HTP-1500 120V; AP-R 26E | For intraductal injection/preoperative preparation |
References
- Britt, K. L., Cuzick, J., Phillips, K. A. Key steps for effective breast cancer prevention. Nature Reviews Cancer. 20 (8), 417-436 (2020).
- Padamsee, T. J., Wills, C. E., Yee, L. D., Paskett, E. D. Decision making for breast cancer prevention among women at elevated risk. Breast Cancer Research. 19 (1), 34 (2017).
- Kenyon, E., et al. Ductal tree ablation by local delivery of ethanol prevents tumor formation in an aggressive mouse model of breast cancer. Breast Cancer Research. 21 (1), 129 (2019).
- Kuang, M., et al. Ethanol ablation of hepatocellular carcinoma Up to 5.0 cm by using a multipronged injection needle with high-dose strategy. Radiology. 253 (2), 552-561 (2009).
- Ansari, D., Andersson, R. Radiofrequency ablation or percutaneous ethanol injection for the treatment of liver tumors. World Journal Gastroenterol. 18 (10), 1003-1008 (2012).
- Zhang, W. Y., Li, Z. S., Jin, Z. D. Endoscopic ultrasound-guided ethanol ablation therapy for tumors. World Journal Gastroenterol. 19 (22), 3397-3403 (2013).
- Chin, M., Chen, C. L., Chang, K., Lee, J., Samarasena, J. Ethanol ablation of a peripheral nerve sheath tumor presenting as a small bowel obstruction. ACG Case Reports Journal. 3 (1), 31-32 (2015).
- Gueng, M. -K., Chou, Y. -H., Tiu, C. -M., Chiou, S. -Y., Cheng, Y. -F. Pseudoaneurysm of the Breast Treated with Percutaneous Ethanol Injection. Journal of Medical Ultrasound. 22 (2), 114-116 (2014).
- Zhang, J., et al. Comparison between absolute ethanol and bleomycin for the treatment of venous malformation in children. Experimental and Therapeutics Medicine. 6 (2), 305-309 (2013).
- Wohlgemuth, W. A., et al. Ethanolgel sclerotherapy of venous malformations improves health-related quality-of-life in adults and children - results of a prospective study. European Radiology. 27 (6), 2482-2488 (2017).
- Steiner, F., FitzJohn, T., Tan, S. T. Ethanol sclerotherapy for venous malformation. ANZ Journal of Surgery. 86 (10), 790-795 (2016).
- Sannier, K., et al. A new sclerosing agent in the treatment of venous malformations. Study on 23 cases. Interventional Neuroradiology. 10 (2), 113-127 (2004).
- Dompmartin, A., et al. Radio-opaque ethylcellulose-ethanol is a safe and efficient sclerosing agent for venous malformations. European Radiology. 21 (12), 2647-2656 (2011).
- Slawson, S. H., Johnson, B. A. Ductography: how to and what if. Radiographics. 21 (1), 133-150 (2001).
- Sheiman, L. S., Levesque, P. H. The in's and out's of ductography: A comprehensive review. Current Problems in Diagnostic Radiology. 45 (1), 61-70 (2016).
- Chakravarty, S., et al. Tantalum oxide nanoparticles as versatile contrast agents for X-ray computed tomography. Nanoscale. 12 (14), 7720-7734 (2020).
- Krause, S., Brock, A., Ingber, D. E. Intraductal injection for localized drug delivery to the mouse mammary gland. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (80), e50692 (2013).
- King, B. L., Love, S. M. The intraductal approach to the breast: raison d'etre. Breast Cancer Research. 8 (2), 206 (2006).
- Love, S. M., Barsky, S. H. Anatomy of the nipple and breast ducts revisited. Cancer. 101 (9), 1947-1957 (2004).
- Morhard, R., et al. Development of enhanced ethanol ablation as an alternative to surgery in treatment of superficial solid tumors. Scientific Reports. 7 (1), 8750 (2017).
- Morhard, R., et al. Understanding factors governing distribution volume of ethyl cellulose-ethanol to optimize ablative therapy in the liver. IEEE Transactions of Biomedical Engineering. 67 (8), 2337-2348 (2020).
- Hinck, L., Silberstein, G. B. Key stages in mammary gland development: the mammary end bud as a motile organ. Breast Cancer Research. 7 (6), 245-251 (2005).
- Paine, I. S., Lewis, M. T. The terminal end bud: The little engine that could. Journal of Mammary Gland Biology and Neoplasia. 22 (2), 93-108 (2017).
- Sivaraman, L., et al. Effect of selective ablation of proliferating mammary epithelial cells on MNU induced rat mammary tumorigenesis. Breast Cancer Res Treat. 73 (1), 75-83 (2002).
- Cardiff, R. D., Wellings, S. R. The comparative pathology of human and mouse mammary glands. Journal of Mammary Gland Biology and Neoplasia. 4 (1), 105-122 (1999).
- Arora, R., et al. Insights from imaging the implanting embryo and the uterine environment in three dimensions. Development. 143 (24), 4749-4754 (2016).
- Brock, A., et al. Silencing HoxA1 by intraductal injection of siRNA lipidoid nanoparticles prevents mammary tumor progression in mice. Science Translational Medicine. 6 (217), (2014).
- de Groot, J. S., et al. Intraductal cisplatin treatment in a BRCA-associated breast cancer mouse model attenuates tumor development but leads to systemic tumors in aged female mice. Oncotarget. 8 (37), 60750-60763 (2017).
- Wang, G., et al. Intraductal fulvestrant for therapy of ERalpha-positive Ductal Carcinoma in Situ (DCIS) of the breast- A preclinical study. Carcinogenesis. 40 (7), 903-913 (2019).
- Yoshida, T., et al. Effective treatment of ductal carcinoma in situ with a HER-2- targeted alpha-particle emitting radionuclide in a preclinical model of human breast cancer. Oncotarget. 7 (22), 33306-33315 (2016).
- Chun, Y. S., et al. Intraductally administered pegylated liposomal doxorubicin reduces mammary stem cell function in the mammary gland but in the long term, induces malignant tumors. Breast Cancer Research and Treatment. 135 (1), 201-208 (2012).
- Murata, S., et al. Ductal access for prevention and therapy of mammary tumors. Cancer Research. 66 (2), 638-645 (2006).
- Markiewicz, E., et al. High resolution 3D MRI of mouse mammary glands with intra-ductal injection of contrast media. Magnetic Resonance Imaging. 33 (1), 161-165 (2015).
- Markiewicz, E., et al. MRI ductography of contrast agent distribution and leakage in normal mouse mammary ducts and ducts with in situ cancer. Magnetic Resonance Imaging. 40, 48-52 (2017).
- Annunziato, S., et al. Comparative oncogenomics identifies combinations of driver genes and drug targets in BRCA1-mutated breast cancer. Nature Communications. 10 (1), 397 (2019).
- Rutkowski, M. R., et al. Initiation of metastatic breast carcinoma by targeting of the ductal epithelium with adenovirus-cre: a novel transgenic mouse model of breast cancer. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (85), e51171 (2014).
- Xiang, D., Tao, L., Li, Z. Modeling breast cancer via an intraductal injection of cre-expressing adenovirus into the mouse mammary gland. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (148), e59502 (2019).
- Barham, W., Sherrill, T., Connelly, L., Blackwell, T. S., Yull, F. E. Intraductal injection of LPS as a mouse model of mastitis: signaling visualized via an NF-kappaB reporter transgenic. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (67), e4030 (2012).
- Chun, Y. S., et al. Intraductal administration of a polymeric nanoparticle formulation of curcumin (NanoCurc) significantly attenuates incidence of mammary tumors in a rodent chemical carcinogenesis model: Implications for breast cancer chemoprevention in at-risk populations. Carcinogenesis. 33 (11), 2242-2249 (2012).
- Stearns, V., et al. Preclinical and clinical evaluation of intraductally administered agents in early breast cancer. Science Translation Medicine. 3 (106), (2011).
- Okugawa, H., et al. Effect of perductal paclitaxel exposure on the development of MNU-induced mammary carcinoma in female S-D rats. Breast Cancer Research Treatment. 91 (1), 29-34 (2005).
- Falconer, I. R. The distribution of 131 I- or 125 I-labelled prolactin in rabbit mammary tissue after intravenous or intraductal injection. The Journal of Endocrinology. 53 (3), 58-59 (1972).
- Fiddler, T. J., Birkinshaw, M., Falconer, I. R. Effects of intraductal prolactin on some aspects of the ultrastructure and biochemistry of mammary tissue in the pseudopregnant rabbit. The Journal of Endocrinology. 49 (3), 459-469 (1971).
- Fiddler, T. J., Falconer, I. R. The effect of intraductal prolactin on protein and nucleic acid biosynthesis in the rabbit mammary gland. Biochemistry Journal. 115 (5), 58 (1969).
- Bourne, R. A., Bryant, J. A., Falconer, I. R. Stimulation of DNA synthesis by prolactin in rabbit mammary tissue. Journal of Cell Science. 14 (1), 105-111 (1974).
- Chadwick, A. Detection and assay of prolactin by the local lactogenic response in the rabbit. The Journal of Endocrinology. 27, 253-263 (1963).
- Clark, A., Bird, N. K., Brock, A. Intraductal delivery to the rabbit mammary gland. Journal Visualized Experiments: JoVE. (121), e55209 (2017).
- Mahoney, M. E., et al. Intraductal therapy of ductal carcinoma in situ: a presurgery study. Clinical Breast Cancer. 13 (4), 280-286 (2013).
- Love, S. M., et al. A feasibility study of the intraductal administration of chemotherapy. Cancer Prevention Research (Philadelphia). 6 (1), 51-58 (2013).
