Imagem de tomografia computadorizada multimodal bioluminescentes e emissão positrônica Tomography/computacional de mieloma múltiplo Xenografts de medula óssea em camundongos NOG
7 de janeiro de 2019
Aqui usamos bioluminescentes, raio-x e positron-emissão calculado a tomografia computadorizada/tomografia computadorizada de imagem para estudar a atividade como a inibição de mTOR impactos tumores de medula óssea-incorporada do mieloma múltiplo em um modelo de transplante. Isto permite análises fisiologicamente relevantes, não-invasivo e multimodais do efeito antimieloma de terapias direcionamento incorporada a medula óssea mieloma tumores na vivo.
Este método pode ser usado para responder a perguntas-chave sobre o papel do microambi ambiente da medula óssea e a sobrevivência de tumores de mieloma engrafados. A principal vantagem deste procedimento é que ele pode ser aplicado a estudos antidrogas longitudinais e usado para avaliar múltiplas vias bioquímicas de forma não invasiva. No dia do experimento, lave pela primeira vez as células transfactadas luciferase 8226 luciferase três vezes em PBS gelado a 200 RCF por cinco minutos por centorifigação e resuspense a pelota em PBS gelado fresco em cinco vezes dez a seis células por 200 microliters de PBS frio por rato.
Em seguida, confirme a falta de resposta ao beliscão do dedo do dedo em um rato NOG anestésimo de seis semanas de idade e aplique pomada oftálmica aos olhos do animal. Coloque as células em uma seringa de insulina de um mililitro equipada com uma agulha calibre 26. Injete todo o volume de células na veia traseira do animal, antes de devolver o rato à sua gaiola, monitorando até a recuperação completa.
Dez a vinte dias após o desafio, injete cada animal engrafado com 200 microlitadores de substrato in vivo grau D-luciferin em solução salina estéril intraperitonealy. Coloque os animais anestesiados na posição supina em um pequeno sistema de imagem animal dentro de 5 a 10 minutos da injeção. Meça o brilho médio em regiões selecionadas de interesse dentro do software de imagem correspondente.
Para a terapia-alvo dos 8226 tumores luciferase, Depois de medir a bioluminescência de base em cada animal como apenas demonstrado, randomizar os animais em grupos de tratamento e tratar cada camundongo com uma série de 200 injeção ip microliter de Temsirolimus ou um controle salino. Meça a atividade da Luciferase duas vezes por semana e trace as mudanças na bioluminescência ao longo do tempo. Para medir as alterações no metabolismo tumoral, primeiro remova os alimentos da gaiola doméstica dos camundongos por 24 horas para evitar o excesso de absorção de fludeoxicose radiolabeled sem especificação.
No dia seguinte diluir 500 a 100 microcuries de 18 sondas fludeoxicadas radiolabeled Fludeoxyglucose fludeoxyglucose fluorina em soro fisiológico estéril a um volume final de 100 microliters por rato e registrar o tempo e a atividade das sondas com um calibrador de dose. Quando as sondas estiverem prontas coloque o primeiro animal anestesiado em uma almofada de aquecimento com a cabeça virada para longe e use uma seringa de insulina de um mililitro blindada equipada com uma agulha calibre 26 para injetar 100 microliters da sonda na veia traseira. Meça a radioatividade residual na agulha e seringa com o calibrador de dose e observe a atividade e o tempo.
Em seguida, meça a atividade de Fludeoxicogracose radiolabeled em regiões de interesse selecionadas que correspondem aos tumores engrafados em um pequeno sistema de imagem pet ct animal. Um enenxerto de tumor de medula óssea bem sucedido pode ser confirmado por bioluminescência, como demonstrado. Imagens seriais de múltiplos animais podem ser usadas para visualizar a distribuição dos tumores de mieloma múltiplos da medula óssea.
Além disso, a análise de raios-X de imagem óptica mostra uma determinação rápida e não invasiva da localização exata e distribuição dos tumores múltiplos de mieloma dentro do esqueleto do camundongo. A bioluminescência produzida por essas células tumorais engrafadas pode ser medida de forma serial e não invasiva para avaliar as alterações no crescimento do tumor. Além disso, a sobrevivência de camundongos tratados com o inibidor de mTOR Temsirolimus pode ser monitorada e a emissão de pósitrons e a análise de tomografia computadorizada para captação de fludeoxicose radiolabeled tumoral podem ser usadas para demonstrar as alterações mediadas por Temsirolimus no metabolismo da glicose.
Durante a realização deste procedimento é importante injetar as células IEV. Descobrimos que a falha em injetar as células na veia resulta na formação de células tumorais não-meduladas perto do local da injeção. Após esse procedimento, outros métodos como a imunohistoquímica e a microCcidade podem ser usados para responder a questões sobre o impacto dos tumores na arquitetura óssea e os componentes celulares e moleculares não tumorais do ambiente medular.
Veja a transcrição completa e aceda a milhares de vídeos científicos
Visão Geral
Este estudo utiliza imagens bioluminescentes, de raios X e de tomografia por emissão de pósitrons/tomografia computadorizada para investigar os efeitos da inibição da mTOR em tumores de mieloma enxertados na medula óssea em um modelo de xenotransplante. Essa abordagem permite análises não invasivas e multimodais dos impactos terapêuticos sobre tumores de mieloma in vivo.
Componentes Principais do Estudo
Área de Ciência
- Oncologia
- Imunologia
- Imagem Biomédica
Antecedentes
- O microambiente da medula óssea desempenha um papel crucial na sobrevivência tumoral.
- Tumores de mieloma podem ser enxertados em modelos animais para estudo.
- Técnicas de imagem não invasivas são essenciais para estudos longitudinais.
- Compreender o papel da mTOR pode levar a estratégias terapêuticas melhores.
Objetivo do Estudo
- Avaliar o impacto da inibição da mTOR em tumores de mieloma.
- Explorar a influência da medula óssea no comportamento tumoral.
- Desenvolver um método para estudos longitudinais de resistência a medicamentos.
Métodos Utilizados
- Imagem bioluminescente de células de mieloma enxertadas.
- Imagem com raios X para visualização anatômica.
- Tomografia por emissão de pósitrons/tomografia computadorizada para avaliação metabólica.
- Injeção de células transfectadas com luciferase em camundongos NOG.
Resultados Principais
- A inibição da atividade da mTOR mostrou efeitos significativos sobre o crescimento tumoral.
- A imagem não invasiva forneceu informações sobre a dinâmica tumoral.
- Estudos longitudinais revelaram o papel do microambiente da medula óssea.
- A metodologia permite a avaliação de múltiplas vias bioquímicas.
Conclusões
- A inibição de mTOR pode alterar efetivamente o comportamento do tumor de mieloma.
- A imagem não invasiva é uma ferramenta poderosa para a pesquisa do câncer.
- São necessários mais estudos para explorar as implicações terapêuticas.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Essa abordagem de imagem multimodal permite a avaliação longitudinal e não invasiva do crescimento tumoral e do metabolismo em um microambiente de medula óssea fisiologicamente relevante, preenchendo uma lacuna crítica nos modelos pré-clínicos de mieloma. Ao combinar leituras bioluminescentes e de PET/TC, o método apoia a desmistificação mecanicista de candidatos terapêuticos que visam interações tumor-estroma. Ele fornece confiança preditiva na validação de alvos ao associar a inibição da mTOR a alterações mensuráveis na bioluminescência tumoral e no metabolismo da glicose ao longo do tempo.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Avalia hipóteses terapêuticas mediante a medição de alterações na bioluminescência tumoral como leitura direta da viabilidade de células de mieloma que expressam luciferase in vivo.
- Valor Operacional: Permite a validação funcional de alvos por meio de imagens seriadas e não invasivas, reduzindo a dependência de histologia de ponto final.
- Valor Preditivo: Apoia a triagem de portfólios ao correlacionar a inibição da mTOR com reduções sustentadas no sinal tumoral, indicando engajamento do alvo e modulação da via.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Prontidão do Ensaio: Prepara modelos de xenoenxertos validados para triagem de compostos subsequentes, estabelecendo a bioluminescência basal e o fluxo metabólico em tumores enxertados.
- Saídas Quantitativas: Gera métricas longitudinais de bioluminescência e valor de captação padronizado (SUV) provenientes de PET/TC, permitindo análises de resposta à dose e em série temporal.
- Reutilização da Plataforma: Permite avaliação escalonável de múltiplas vias bioquímicas ao longo de ciclos terapêuticos sem necessidade de sacrifício repetido de animais.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Relevância para a Doença: Modela o nicho da medula óssea do mieloma múltiplo humano, no qual a sobrevivência tumoral depende de interações estromais que não são recapituladas in vitro.
- Continuidade Tradutiva: Relaciona a modulação precoce do alvo (por meio de BLI) com efeitos metabólicos posteriores (por meio de FDG-PET), apoiando decisões de avanço ou interrupção alinhadas a biomarcadores.
- Avanço Ajustado ao Risco: Permite o monitoramento longitudinal do impacto terapêutico, reduzindo falhas em estágios avançados ao confirmar o mecanismo de ação em um microambiente clinicamente relevante.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O método integra-se ao continuum de descoberta, desde a validação do alvo até a otimização do composto inicial, fornecendo uma validação ortogonal da atividade farmacológica em um sistema relevante para a doença.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses mediante a quantificação da carga tumoral e da atividade metabólica em resposta a inibidores de vias, esclarecendo a dependência do alvo no nicho da medula óssea.
- Triagem: Oferece modelos prontos para ensaio com enxerto reprodutível e sinal detectável, permitindo avaliação de compostos com alta fidelidade em múltiplos pontos temporais.
- Análises: Fornece leituras de dupla modalidade — bioluminescência para volume tumoral e PET com FDG para fluxo metabólico — permitindo que as equipes dissociem efeitos citostáticos de efeitos citotóxicos.
- Pesquisa Translacional: Relaciona alterações farmacodinâmicas precoces com desfechos de eficácia pré-clínica, apoiando a continuidade do mecanismo até o resultado.
- Reutilização Corporativa: Estabelece uma plataforma de imagem reutilizável para avaliação de alvos dependentes do estroma em diferentes portfólios oncológicos, maximizando o retorno sobre o investimento no desenvolvimento de modelos.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Reduz a ambiguidade mecanicista ao correlacionar a inibição do alvo com alterações simultâneas no crescimento tumoral e no metabolismo da glicose.
- Valor Operacional: Padroniza a coleta de dados longitudinais por meio de protocolos de imagem reprodutíveis, minimizando a variabilidade entre animais.
- Valor Estratégico: Melhora as decisões de avanço ou interrupção ao fornecer evidências precoces e quantitativas de modulação tumoral mediada pelo alvo, reduzindo investimentos em candidatos ineficazes.
- Impacto na Carteira: Permite a priorização ajustada ao risco de compostos que demonstram engajamento sustentado do alvo em um modelo com precisão microambiental.
Considerações de Implementação
- Exige experiência em modelagem de xenotransplantes, imagem bioluminescente e operação e análise de PET/TC em pequenos animais.
- Depende do acesso a sistemas de imagem capazes de bioluminescência e PET/TC, além de infraestrutura para manipulação de FDG radiomarcado e D-luciferina.
- Necessita padronização entre equipes de farmacologia in vivo, imagem e grupos de análise de dados para garantir seleção e quantificação consistentes da região de interesse.
- Envolve considerações de adaptação ao ser estendido a outros modelos de tumor, já que a eficiência de enxertia e a estabilidade do sinal podem variar conforme a linhagem celular e o microambiente.
- As limitações práticas incluem atenuação do sinal por tecidos sobrepostos e a necessidade de jejum antes da injeção de FDG para minimizar a captação inespecífica, conforme observado no protocolo.
