Смешанных биолюминесцентных и позитронный выбросов томография/вычислительная томография томография множественной миеломы ксенотрасплантатов костного мозга мышей Нагель
7 января 2019 г.
Здесь мы используем биолюминесцентных, рентген и позитрон выбросов/компьютерная томография томография изображений изучить как ингибирующих активность mTOR воздействия опухолей костного мозга-прижившимися миеломы в ксенотрансплантата модели. Это позволяет для анализа физиологически соответствующих, неинвазивная и смешанных эффекта анти миеломе терапии миеломы костный мозг прижившимися опухоли в естественных условиях.
Этот метод может быть использован для ответа на ключевые вопросы о роли микро-среды костного мозга и выживании опухолей миеломы. Основным преимуществом этой процедуры является то, что она может быть применена к продольным антимедикаментозным исследованиям и использоваться для анализа нескольких биохимических путей неинвазивным способом. В день эксперимента сначала мыть 8226 Luciferase трансфактируемых клеток три раза в ледяной PBS на 200 RCF в течение пяти минут центрифугации и повторно гранулы в свежем ледяном PBS в пять раз десять до шестой клетки на 200 микролитров ледяной PBS на мышь.
Далее подтвердите отсутствие ответа на щепотку ноша в анестезированной четырех-шестинедельной мыши NOG и нанесите офтальмологическую мазь на глаза животного. Загрузите клетки в одноми миллилитровый инсулиновый шприц, оснащенный иглой 26 калибра. Ввимить весь объем клеток в хвостовую вену животного, прежде чем вернуть мышь в ее клетку, если не будут полностью высовытку.
От десяти до двадцати дней после вызова, вводить каждый engrafted животных с 200 микролитров in vivo класса D-люциферин субстрат в стерильных солевой интраперитонеи. Поместите анестезированные животные в положение на спине в небольшой системе визуализации животных в течение 5-10 минут после инъекции. Измерьте среднее сияние в отдельных областях, представляющих интерес в соответствующем программном обеспечении для визуализации.
Для целенаправленной терапии 8226 опухолей Люциферазы, После измерения базовой биолюминесценции в каждом животном, как только что продемонстрировано, рандомизировать животных в группы лечения и лечения каждой мыши с серией 200 микролитера IP инъекции Temsirolimus или солевой контроль. Измерьте активность Люциферазы два раза в неделю и сотмите изменения в биолюминесценции с течением времени. Для измерения изменений в метаболизме опухоли, сначала удалить пищу из домашней клетки мышей в течение 24 часов, чтобы избежать избытка неспецифических радиозаклейм fludeoxyglucose поглощения.
На следующий день разбавить от 500 до 100 микрокурей из 18 фтора радиолацелин fludeoxyglucose зонд в стерильных солевой раствор до конечного объема 100 микролитров на мышь и записывать время и активность зондов с калибровкой дозы. Когда зонды будут готовы разместить первое обезболивающее животное на грелке с головой лицом прочь и использовать защищенный один миллилитр инсулина шприц оснащен 26 калибровочных иглы для введения 100 микролитров зонда в хвостовой вены. Измерьте остаточную радиоактивность иглы и шприца с помощью калибровки дозы и обратите внимание на активность и время.
Затем измерьте активность радиозаклейной флудеоксиглукозы в отдельных областях, представляющих интерес, которые соответствуют приразливленным опухолям в системе визуализации ПЭТ-томографии небольшого животного. Успешное engraftment опухоли костного мозга может быть подтверждено биолюминесценции изображений, как попродемонстрировано. Серийная визуализация нескольких животных может быть использована для визуализации распределения костного мозга привязаных опухолей множественной миеломы.
Кроме того, оптический рентгеновский анализ показывает быстрое и неинвазивное определение точного местоположения и распределения опухолей множественной миеломы в скелете мыши. Биолюминесценция, производимая этими притяжательными опухолевыми клетками, может быть последовательно и неинвазивно измерена для оценки изменений в росте опухоли. Кроме того, выживаемость мышей, обработанных ингибитором mTOR Temsirolimus можно контролировать и позитронного излучения и компьютерной томографии анализ опухоли радиолабелированный Fludeoxyglucose поглощения могут быть использованы для демонстрации Темсиролимуса опосредованное изменение метаболизма глюкозы.
При выполнении этой процедуры важно вводить клетки IEV. Мы обнаружили, что неспособность вводить клетки в вену приводит к образованию не-костного мозга приразвленных опухолевых клеток вблизи места инъекции. После этой процедуры, другие методы, такие как иммуногистохимия и микро-КТ могут быть использованы для решения вопросов о воздействии опухолей на архитектуру костей и неохуморных клеточных и молекулярных компонентов костной среды.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании используются биолюминесцентная, рентгеновская и позитронно-эмиссионная томография/компьютерная томография для изучения влияния ингибирования mTOR на опухоли миеломы, трансплантированные в костный мозг в ксенографтной модели. Такой подход позволяет проводить неинвазивный мультимодальный анализ терапевтического воздействия на опухоли миеломы in vivo.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Онкология
- Иммунология
- Биомедицинская визуализация
Теоретические сведения
- Микроокружение костного мозга играет решающую роль в выживании опухоли.
- Опухоли миеломы могут быть трансплантированы животным моделям для исследования.
- Неинвазивные методы визуализации необходимы для лонгитюдных исследований.
- Понимание роли mTOR может привести к разработке более эффективных терапевтических стратегий.
Цель исследования
- Оценить влияние ингибирования mTOR на опухоли миеломы.
- Изучить влияние костного мозга на поведение опухоли.
- Разработать метод для лонгитюдных исследований противоопухолевых препаратов.
Используемые методы
- Биолюминесцентная визуализация прижившихся клеток миеломы.
- Рентгеновская визуализация для анатомического анализа.
- Позитронно-эмиссионная томография/компьютерная томография для оценки метаболизма.
- Инъекция клеток, трансфицированных люциферазой, мышам линии NOG.
Основные результаты
- Ингибирование активности mTOR оказало значительное влияние на рост опухоли.
- Неинвазивная визуализация позволила получить данные о динамике опухоли.
- Лонгитюдные исследования выявили роль микроокружения костного мозга.
- Методология позволяет проводить оценку множества биохимических путей.
Выводы
- ингибирование mTOR может эффективно изменять поведение опухолей при миеломе.
- Неинвазивная визуализация является мощным инструментом для исследований в области онкологии.
- Необходимы дальнейшие исследования для изучения терапевтического потенциала.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Данный подход к мультимодальной визуализации позволяет проводить лонгитюдную неинвазивную оценку роста и метаболизма опухоли в физиологически релевантной микросреде костного мозга, восполняя критический пробел в доклинических моделях миеломы. Благодаря сочетанию биолюминесцентного считывания и ПЭТ/КТ данный метод способствует механистическому снижению рисков при отборе терапевтических кандидатов, нацеленных на взаимодействия между опухолью и стромой. Он обеспечивает прогностическую достоверность при валидации мишеней, связывая ингибирование mTOR с измеримыми изменениями биолюминесценции опухоли и метаболизма глюкозы во времени.
Стратегические области применения в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: Позволяет проверить терапевтические гипотезы путем измерения изменений биолюминесценции опухоли, что служит прямым показателем жизнеспособности экспрессирующих люциферазу клеток миеломы in vivo.
- Операционная ценность: Обеспечивает функциональную валидацию мишени с помощью серийной неинвазивной визуализации, что снижает зависимость от конечной гистологии.
- Прогностическая ценность: Помогает в приоритизации портфеля препаратов путем корреляции ингибирования mTOR с устойчивым снижением сигнала опухоли, что указывает на взаимодействие с мишенью и модуляцию сигнального пути.
Скрининг и разработка анализа
- Готовность анализа: Подготовка валидированных моделей ксенографтов для последующего скрининга соединений путем установления базового уровня биолюминесценции и метаболического потока в приживленных опухолях.
- Количественные показатели: Получение данных лонгитюдной биолюминесценции и метрик стандартизированного уровня захвата (SUV) по данным ПЭТ/КТ, что позволяет проводить анализ зависимости «доза — ответ» и временной ход процесса.
- Повторное использование платформы: Поддержка масштабируемой оценки нескольких биохимических путей на протяжении циклов терапии без необходимости повторного жертвования животных.
Трансляционные и доклинические исследования
- Значимость для исследования заболевания: Моделирует нишу костного мозга при множественной миеломе человека, где выживаемость опухоли зависит от взаимодействий со стромой, которые не воспроизводятся in vitro.
- Трансляционная непрерывность: Связывает раннюю модуляцию мишени (с помощью BLI) с последующими метаболическими эффектами (с помощью FDG-PET), что обосновывает принятие решений о продолжении или прекращении исследований (go/no-go) на основе биомаркеров.
- Продвижение с учетом рисков: Обеспечивает лонгитюдный мониторинг терапевтического воздействия, снижая вероятность неудач на поздних стадиях за счет подтверждения механизма действия в клинически значимом микроокружении.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный метод интегрируется в континуум процесса разработки — от валидации мишени до оптимизации ведущих соединений, обеспечивая ортогональную валидацию фармакологической активности в системе, соответствующей патологии заболевания.
- Фундаментальная биология: обеспечивает проверку гипотез путем количественной оценки опухолевой нагрузки и метаболической активности в ответ на ингибиторы сигнальных путей, что позволяет уточнить зависимость мишени в нише костного мозга.
- Скрининг: предоставляет готовые для анализа модели с воспроизводимым приживанием и детектируемым сигналом, что позволяет проводить высокоточное оценивание соединений в нескольких временных точках.
- Аналитика: обеспечивает данные двух модальностей — биолюминесценцию для определения объема опухоли и FDG-PET для оценки метаболического потока, что позволяет командам дифференцировать цитостатические и цитотоксические эффекты.
- Трансляционные исследования: связывает ранние фармакодинамические изменения с конечными точками доклинической эффективности, обеспечивая преемственность от изучения механизма до результата.
- Корпоративное повторное использование: создает многократно используемую платформу визуализации для оценки строма-зависимых мишеней в онкологических портфелях, максимально увеличивая окупаемость инвестиций (ROI) в разработку моделей.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает механистическую неопределенность путем корреляции ингибирования мишени с одновременными изменениями в росте опухоли и метаболизме глюкозы.
- Операционная ценность: Стандартизирует продольный сбор данных с помощью воспроизводимых протоколов визуализации, сводя к минимуму межиндивидуальную вариабельность между животными.
- Стратегическая ценность: Оптимизирует принятие решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go), предоставляя ранние количественные доказательства мишень-опосредованной модуляции опухоли, что сокращает инвестиции в неэффективных кандидатов.
- Влияние на портфель: Позволяет проводить приоритезацию соединений с учетом рисков, выбирая те, которые демонстрируют устойчивое взаимодействие с мишенью в модели, точно воспроизводящей микроокружение.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с моделями ксенотрансплантатов, биолюминесцентной визуализацией, а также эксплуатацией и анализом данных ПЭТ/КТ для мелких животных.
- Зависит от наличия доступа к системам визуализации с возможностью биолюминесценции и ПЭТ/КТ, а также инфраструктуры для работы с радиоактивно меченным FDG и D-люциферином.
- Необходима межгрупповая стандартизация между отделами фармакологии in vivo, визуализации и анализа данных для обеспечения единообразия при выборе областей интереса и количественном определении.
- При расширении метода на другие опухолевые модели следует учитывать необходимость адаптации, так как эффективность приживления и стабильность сигнала могут варьироваться в зависимости от клеточной линии и микроокружения.
- Практические ограничения включают затухание сигнала из-за вышележащих тканей и необходимость голодания перед инъекцией FDG для минимизации неспецифического захвата, как указано в протоколе.
