Пространственные измерения перфузии, интерстициальный давления жидкости и Липосомы Накопление в солидных опухолях

Общая цель данного эксперимента заключается в том, чтобы связать внутриопухолевое накопление нанотерапевтических препаратов со свойствами микроокружения опухоли, включая микроциркуляцию опухоли и повышенное интерстициальное жидкостное давление, или IFP. Этот метод позволяет нам ответить на важные вопросы о нанолекарствах. Например, что определяет гетерогенность поглощения наночастиц внутри опухоли?

Основным преимуществом данного метода является возможность совмещенного пространственного картирования свойств микроокружения опухоли и внутриопухолевого распределения наночастиц. После подтверждения надлежащего уровня анестезии с помощью топенге нанесите мазь на глаза мыши и зафиксируйте конечности животного пластырем в положении на животе на тонкой пластиковой доске. Затем введите в латеральную хвостовую вену специальный катетер 27-го калибра, соединенный с отрезком трубки PE10 длиной 20 сантиметров, и закрепите трубку несколькими кусочками пластыря.

Теперь наполните один шприц объемом 1 мл не менее чем 200 µL липосом для компьютерной томографии (КТ) и один шприц объемом 1 мл не менее чем 150 µL смеси свободного иогексола с физиологическим раствором в объемном соотношении 9:1. Поместите шприц с КТ-липосомами в шприцевой насос и подсоедините к нему катетер, установив скорость подачи 600 µL в минуту, что эквивалентно 10 µL в секунду. Затем поместите мышь на стол микро-КТ сканера и с помощью системы лазерного позиционирования отрегулируйте положение опухоли так, чтобы она находилась примерно в одном и том же положении при каждом сканировании.

Используя программное обеспечение консоли КТ-сканера для каждого интересующего протокола визуализации, выберите «bright dark» в выпадающем меню и нажмите кнопку сканирования для запуска калибровки и инициализации системы. Чтобы получить объемную анатомическую микро-КТ опухоли до введения любого контрастного вещества, сначала проверьте индикатор программного обеспечения консоли КТ-сканера, чтобы подтвердить, что защитные блокировки КТ-сканера разблокированы. Затем выберите режим сканирования, использующий энергию рентгеновского излучения 80 kilovolts, ток трубки 70 milliamps и фиксирующий 1, 000 проекционных изображений.

Затем запустите сканирование. По завершении сканирования настройте насос на введение примерно 150 µL раствора липосом и нажмите кнопку пуска для введения болюса CT-липосом в концентрации 55 mg йода на 1 mL раствора. Вручную промойте катетер 50 µL физиологического раствора, чтобы убедиться, что весь объем липосомального препарата был введен и катетер очищен.

Спустя 10 минут проведите повторное анатомическое сканирование опухоли, как было показано ранее. Для проведения DCE-CT поместите шприц со свободным раствором иогексола в шприцевой насос и настройте насос на введение 100 microliters иогексола с той же скоростью введения. Эти объемы введения превышают стандартные 200 microliters, однако за животными велось наблюдение в период восстановления, и нежелательных явлений отмечено не было.

Затем на консоли КТ-сканера выберите пятиминутное динамическое сканирование с энергией рентгеновского излучения 80 киловольт и током трубки 90 миллиампер, как было только что продемонстрировано, при котором регистрируется 416 проекционных изображений каждую секунду в течение первых 30 секунд, а затем 416 проекционных изображений каждые 10 секунд. Запишите данные DCE-CT за пять секунд, затем запустите инъекционный насос. По окончании сканирования выполните третье объемное анатомическое микро-КТ сканирование.

Через 48–70 часов выполните анатомическую КТ-визуализацию липосом, используя те же параметры объема, которые были продемонстрированы ранее. Для измерения IFP закрепите животное на платформе робота для КТ-измерения IFP таким образом, чтобы опухоль была иммобилизована и доступна для системы робота. Выполните анатомическое микро-КТ сканирование, как было показано выше.

Затем загрузите данные, полученные до введения иглы, в программное обеспечение для совмещения робота CT IFP и настройте уровень и ширину окна для визуализации опухоли. Щелкните по краю опухоли на любом изображении, а затем выберите вторую точку на краю с противоположной стороны опухоли. Программное обеспечение рассчитает серию позиций вдоль прямой линии между этими двумя точками.

Затем из списка выберите координаты X, Y и Z для серии от пяти до восьми равномерно распределенных позиций. Далее промойте иглу системы IFP раствором гепаринизированного физраствора и введите первые заданные координаты иглы в окна координат X, Y, Z в программном обеспечении управления роботом CT IFP. Нажмите кнопку «go», чтобы переместить робота в нужное положение.

Затем поочередно для каждого положения иглы нажмите кнопку введения иглы, чтобы ввести её в ткань. Сдавите и отпустите трубку PE20, чтобы подтвердить наличие надлежащего сообщения по жидкости между иглой для измерения IFP и тканью, и убедитесь в программном обеспечении для сбора данных IFP, что показатель IFP увеличивается, а затем возвращается к значению, зафиксированному до сжатия. В завершение выполните анатомическую КТ-диагностику с введенной иглой, нажав по окончании сканирования кнопку извлечения иглы, чтобы удалить её из ткани.

Выбор области интереса внутри опухоли позволяет получить кривую зависимости интенсивности от времени, которая может быть использована для количественной оценки определенных гемодинамических параметров в опухоли. Сегментация объема опухоли на несколько равновеликих областей интереса позволяет количественно определить пространственное распределение этих параметров в объеме опухоли. Также можно наблюдать биораспределение КТ-липосом через 48 часов после инъекции.

Как видно, агент все еще циркулирует в сосудистой системе, при этом наблюдается значительный захват в селезенке и печени. Внутриопухолевое накопление этих КТ-липосом носит гетерогенный характер с преимущественным накоплением на периферии по сравнению с центром опухолевой ткани. Игла может быть четко идентифицирована с помощью микро-КТ высокого разрешения, что позволяет пространственно локализовать измерения IFP в объеме опухоли.

Пространственно ко-локализованное измерение перфузии и объемной доли плазмы демонстрирует значимую корреляцию с интратуморальным накоплением КТ-липосом в подкожных опухолях. Кроме того, радиальное распределение IFP коррелирует с другими гемодинамическими показателями, что указывает на сложную пространственно-временную взаимосвязь между микроциркуляцией опухоли, IFP и интратуморальным накоплением липосом. При выполнении данной процедуры важно надежно зафиксировать животное на столе сканера, чтобы обеспечить минимальное смещение опухоли между измерениями IFP.

Результаты данной работы имеют важное значение для разработки новых методов терапии. Транспорт наночастиц является ключевым первым этапом создания эффективных терапевтических средств на основе наномедицины. После просмотра этого видео у вас должно появиться четкое представление о том, как проводить пространственное картирование интерстициального давления в опухоли, микроциркуляции в опухоли и распределения наночастиц.