Фотоиммунотерапия в ближнем инфракрасном диапазоне для мышиных моделей плевральной диссеминиции
9 февраля 2021 г.
Фотоиммунотерапия в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR-PIT) является новой терапевтической стратегией рака, которая использует конъюгат антитело-фотоабсорбер (IR700Dye) и свет NIR для уничтожения раковых клеток. Здесь мы представляем метод оценки противоопухолевого эффекта NIR-PIT в мышиной модели плеврального диссеминированного рака легких и злокачественной мезотелиомы плевры с использованием биолюминесцентной визуализации.
Этот метод может быть использован для оценки терапевтического воздействия NIR-PIT на опухоли грудной клетки в клинически значимой модели опухоли. Процедуры NIR-PIT с использованием модели диссеминированного рака плевры просты для понимания и выполнения. Чтобы создать модель распространения мыши, используйте пенополистирол для изготовления пробки и дезинфицируйте ее 70% этанолом.
Прикрепите иглу к пробке с наконечником, выходящим на пять миллиметров от пробки. Согните кончик иглы 30-го калибра чистыми щипцами или против твердого предмета, очищенного 70% этанолом, и заполните шприц одним раз 10 до шести опухолевых клеток-мишеней в 100 микролитрах PBS. Подтверждают отсутствие реакции на педальный рефлекс у анестезируемой, от 19 до 21 грамм, от восьми до 12 недель, самки, гомозиготной, атипичной обнаженной мыши.
Вставьте иглу в грудную клетку через межреберное пространство, перемещая иглу вверх и вниз, чтобы избежать контакта с ребрами. Когда наконечник пройдет через межребрюшное пространство, расположите шприц так, чтобы он был прижат к мыши, и введите весь объем клеток-мишеней. После инъекции перекатывайте мышь два-три раза, чтобы распределить клетки по всей грудной полости, и верните мышь в свою клетку с наблюдением до полного выздоровления.
Через 24 часа после инъекции клеток и каждый день после этого вводите анестезированным мышам, введенным опухолевым клеткам, 200 микролитров по 15 миллиграммов на миллилитр D-люциферина. Через 10 минут поместите мышей в биолюминесцентный изобразователь и откройте панель управления сбором в программном обеспечении для работы с изображением. Выберите Люминесцентный, Фотографический и Наложенный.
Установите время экспозиции в значение Auto, binning в Small, F/Stop в один для Люминесцентного и в восемь для Фотографии, а поле зрения в C.Click Acquire для изображения биолюминесценции. Задайте для параметра Формат отображения значение Radians и выберите круг в палитре «Область интереса» на панели «Палитра инструментов». Щелкните Измерить интересующих областей, чтобы измерить интенсивность биолюминесцентной поверхности, и используйте Настроить измерение для выбора значений, относящихся к эксперименту.
Экспортируйте эту таблицу данных в виде CSV-файла. Затем используйте общие значения потока для количественной оценки интенсивности биолюминесцентных веществ в файле. Прежде чем выполнять фототерапию мышей, введенных в ближний инфракрасный диапазон, используйте измеритель мощности для измерения световой дозы лазера с длиной волны 690 нанометров и отрегулируйте выход до 100 милливатт на квадратный сантиметр.
За 24 часа до начала лечения внутривенно вводят 100 мкг фотосенсибилизатора антител, конъюгированных в 50-200 микролитрах PBS через заднюю вену опухолевого инъецированного животного. В день лечения фототерапией поместите анестезированную конъюгированную, насыщенную опухолью мышь в положение лежа на спине и защитите нецелевые участки алюминиевой фольгой. Когда все щиты будут размещены, используйте лазер со счетом 100 джоулей на квадратный сантиметр для облучения грудной полости ближним инфракрасным светом в течение примерно 30 секунд.
Когда облучение завершено и мышь проснулась, верните животное в клетку и ежедневно измеряйте биолюминесценцию, как показано. В этом репрезентативном анализе конъюгация антитела против подопланина с IR700 была подтверждена анализом SDS-PAGE. После инъекции опухолевых клеток следует выполнить биолюминесцентную визуализацию и диффузную люминесцентную томографию, чтобы определить, какие мыши экспрессуют достаточную активность люциферазы в грудной полости для дальнейшего изучения.
На пятый день после инъекции мыши, введенные антитела ir700, демонстрируют высокую флуоресценцию IR700 и активность люциферазы в опухолях грудной клетки, что указывает на то, что внутривенно вводимо вводимое IR700-конъюгированное антитело достигает диссеминированных участков плевральной опухоли. Примечательно, что плевральные диссеминированные мыши, получавших фотоиммунотерапию в ближнем инфракрасном диапазоне, демонстрируют снижение активности люциферазы, в то время как относительные световые единицы в контрольной группе демонстрируют постепенное увеличение интенсивности. Поскольку требуемая энергия облучения NIR зависит от клеточной линии и антител, обязательно заранее проверьте условия in vitro.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлен метод оценки противоопухолевых эффектов ближнеинфракрасной фотоиммунотерапии (NIR-PIT) на мышиной модели плеврального диссеминированного рака легкого. В данном подходе используется биолюминесцентная визуализация для эффективного мониторинга результатов терапии.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Терапия рака
- Фотоиммунотерапия
- Биолюминесцентная визуализация
Теоретические сведения
- NIR-PIT использует конъюгат антитела с фотопоглотителем и ближний ИК-свет для воздействия на раковые клетки.
- Понимание терапевтических эффектов на соответствующей животной модели имеет решающее значение для совершенствования стратегий лечения.
- Биолюминесцентная визуализация позволяет в режиме реального времени контролировать ответ опухоли.
- Предыдущие исследования указали на потенциал NIR-PIT при различных типах рака.
Цель исследования
- Оценить эффективность NIR-PIT на мышиной модели плеврального диссеминированного рака легкого.
- Разработать надежный метод оценки ответа опухоли с помощью биолюминесцентной визуализации.
- Подтвердить доставку и эффективность конъюгата антитело-фотоабсорбер при воздействии на опухоли.
Используемые методы
- Создание мышиной модели плеврального диссеминированного рака с использованием полистирольного пенопласта и целевых опухолевых клеток.
- Инъекция опухолевых клеток в грудную полость с последующим мониторингом с помощью биолюминесцентной визуализации.
- Введение D-люциферина для визуализации и количественного определения интенсивности биолюминесценции.
- Применение терапии ближним инфракрасным (NIR) излучением после инъекции для оценки терапевтического эффекта.
Основные результаты
- У мышей, подвергшихся NIR-PIT, наблюдалось снижение активности люциферазы по сравнению с контрольными группами.
- У леченых мышей наблюдалась высокая флуоресценция IR700, что указывает на эффективное воздействие на опухоли.
- Биолюминесцентная визуализация подтвердила наличие активности люциферазы в грудной полости.
- Результаты позволяют предположить, что NIR-PIT может значительно снизить опухолевую нагрузку в данной модели.
Выводы
- NIR-PIT демонстрирует перспективность в качестве терапевтической стратегии при плевральном диссеминированном раке легкого.
- Биолюминесцентная визуализация является эффективным инструментом мониторинга ответа на лечение.
- Необходимы дальнейшие исследования для оптимизации параметров лечения и подтверждения полученных результатов.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Оценка NIR-PIT в моделях ортотопического плеврального диссеминирования предоставляет биофармацевтическим исследованиям и разработкам клинически релевантную систему для снижения рисков при валидации мишени и оценки терапевтической эффективности при злокачественных новообразованиях грудной клетки. Данный подход повышает прогностическую уверенность при идентификации ведущих соединений, обеспечивая количественный мониторинг опухолевой нагрузки с помощью биолюминесцентной визуализации. Этот метод связывает этапы поиска и доклинических исследований, подтверждая доставку конъюгата антител и функциональное взаимодействие с мишенью в микросредах, характерных для данного заболевания.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет проверять терапевтические гипотезы с использованием антител, нацеленных на опухоль, в модели плевральной диссеминации, отражающей патофизиологию человека.
- Практическая ценность: обеспечивает функциональную валидацию конъюгатов антитело-фотоабсорбер путем подтверждения их накопления в очаге опухоли в грудной полости с помощью флуоресценции IR700.
- Прогностическая ценность: способствует снижению механистических рисков, демонстрируя дозозависимое снижение люциферазной активности после БИК-облучения, что указывает на таргетную гибель опухолевых клеток.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: Создает воспроизводимый метод анализа на основе биолюминесценции для количественной оценки ответа опухоли, что позволяет проводить стандартизированное сравнение различных конъюгатов антител или условий лечения.
- Практическая ценность: Обеспечивает масштабируемый рабочий процесс визуализации с использованием введения D-люциферина и детектирования биолюминесценции для мониторинга лонгитюдной динамики опухоли in vivo.
- Готовность анализа: Позволяет получать количественные измерения потока фотонов, подходящие для этапа перехода от хитов к лидам и повторного использования платформы в каскадах скрининга для иммуноонкологии.
Трансляционные и доклинические исследования
- Значимость для изучения заболевания: Моделирует плевральное распространение рака легкого, что соответствует клиническим показаниям при злокачественной плевральной мезотелиоме и метастатических опухолях грудной клетки.
- Трансляционная преемственность: Связывает раннюю валидацию мишени с оценкой доклинической эффективности путем подтверждения доставки конъюгата и регрессии опухоли, индуцированной NIR-PIT, в ортотопических условиях.
- Прогресс с учетом рисков: Поддерживает принятие решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go), демонстрируя статистически значимое снижение опухолевой нагрузки по сравнению с контрольными группами, что позволяет определить приоритетность портфеля препаратов.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный метод интегрируется в континуум исследований: от валидации мишени и идентификации соединений-лидеров до доклинических испытаний эффективности, особенно для препаратов иммуноонкологии, предназначенных для терапии солидных опухолей с плевральным тропизмом.
- Открытия в биологии: позволяет проверить гипотезы о специфичности антител и экспрессии целевого антигена (например, подопланина) в моделях диссеминированных опухолей, что снижает механистическую неопределенность.
- Скрининг: обеспечивает получение готовых к анализу данных биолюминесценции, которые позволяют с высокой степенью достоверности оценивать соединения или конъюгаты с помощью стандартизированных количественных показателей.
- Аналитика: предоставляет измерения общего потока биолюминесценции, что позволяет кросс-функциональным группам сравнивать прогрессирование опухоли и ответ на лечение с течением времени.
- Трансляционные исследования: обеспечивают преемственность от этапа открытия до доклинической валидации путем подтверждения терапевтического эффекта в релевантной патологии ортотопической модели, что повышает клиническую предсказуемость.
- Корпоративное повторное использование: создает многократно используемую платформу визуализации и лечения, применимую к различным конъюгатам антитело-лекарство или методам иммунотерапии, направленным на злокачественные новообразования грудной клетки.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает достоверность прогнозов при валидации мишеней, связывая доставку конъюгата антител с измеримыми противоопухолевыми эффектами в физиологически релевантной модели.
- Операционная ценность: Повышает воспроизводимость и стандартизацию за счет четко определенных процедур имплантации опухолевых клеток, биолюминесцентной визуализации и введения NIR-PIT.
- Стратегическая ценность: Повышает эффективность использования капитала, обеспечивая раннее снижение рисков при исследовании мишеней иммуноонкологии и сокращая вероятность неудач на поздних стадиях из-за недостаточной эффективности в релевантных моделях.
- Влияние на портфель: Обосновывает решения о дальнейшем продвижении проектов с учетом рисков, предоставляя количественные данные об эффективности, которые позволяют приоритизировать перспективные соединения с доказанной регрессией опухоли в моделях плевральной диссеминации.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области хирургии мелких животных, биолюминесцентной визуализации и проведения лазерной фототерапии.
- Зависит от наличия биолюминесцентных томографов, откалиброванных БИК-лазеров с длиной волны 690 nm и измерителей мощности для подтверждения дозиметрии.
- Необходима межгрупповая стандартизация дозирования D-люциферина, протоколов визуализации и анализа областей интереса для обеспечения согласованности количественной оценки биолюминесценции.
- При переносе модели на другие клеточные линии или конъюгаты антител требуются соответствующие адаптации, что обуславливает необходимость валидации энергетических требований к облучению in vitro.
- Ограничено необходимостью в специализированном оборудовании и применением асептической хирургической техники, что может ограничить масштабируемость в рамках ранних этапов исследовательских кампаний.
