Многоживотная магнитно-резонансная томография для измерения опухолей в моделях мышей с раком поджелудочной железы

Аденокарцинома протоков поджелудочной железы — это высокосмертельное заболевание. PDAC обычно диагностируют на более поздних стадиях с локально задвинутым или метастатическим заболеванием, что ещё больше усложняет лечение. PDAC — это гетерогенное заболевание, характеризующееся высокоагрессивными раковыми клетками, обширной десмопластической реакцией и гипоскулярностью.

Генетически модифицированные модели мышей, основанные на KRAS, хорошо подходят для доклинической терапевтической оценки, так как несут мутации, схожие с клетками поджелудочной железы человека, и спонтанно развивают опухоли поджелудочной железы с патофизиологией и молекулярными особенностями, напоминающими человеческие PDAC. Модель KPC, управляемая P53, управляемая KRAS — хорошо охарактеризованная генетически модифицированная модель мыши PDAC. Для эффективного мониторинга развития опухоли и оценки ответов на лечение в модели KPC важными инструментами исследования являются передовые методы in vivo-томографии, такие как магнитно-резонансная томография.

МРТ широко считается золотым стандартом для диагностики глубоких опухолей, демонстрируя наивысший уровень анатомического контраста мягких тканей и молекулярную чувствительность для глубоких тканевых мишеней. Однако стандартные протоколы МРТ связаны с высокими эксплуатационными затратами и длительными сроками подачи обвинений. Этот протокол использует камеру с несколькими животными для параллельной магнитно-резонансной томографии до четырёх мышей с целью выявления опухолей аденокарциномы поджелудочной железы как быстрый, экономичный и точный метод обнаружения опухолей и измерения опухолей в рамках доклинических испытаний, привлечения животных и мониторинга ответа на лечение.

Кратко: мы начинаем с подготовки животного к процедуре и установки много-животной МРТ-койки с нашими 3D-печатными вставками. Затем мы проводим МРТ-сканирование, а затем анализ данных для оценки эффективности лечения в доклинических испытаниях. Транспортировать экспериментальных мышей KPC из установки для животных в центр визуализации.

Анестезиируйте до четырёх мышей в довольно тёплой герметичной индукционной камере с помощью изофлурана. Нанесите офтальмологическую смазку на оба глаза каждой мыши, чтобы предотвратить высыхание роговицы. Поместите двух анестезиированных мышей в вентральное положение на нижней части 3D-печатной вкладышки, которая прикреплена к стандартному держателю для ПЭТ-МРТ для одной крысы.

Закрепите голову и носовой конус для поддержания анестезии. При сканировании обработанных мышей устанавливайте защитный барьер, чтобы предотвратить возможный перенос химиотерапевтических средств через выделения. Накройте низ верхом 3D-печатных вставок.

Поместите ещё двух анестезиированных мышей в вентральное положение на верхней части 3D-печатной вставки для кровати. Закрепите голову в носовом конусе для поддержания анестезии. Одиночная кровать для ПЭТ-МРТ для крыс, предоставляемая поставщиком, оснащена циркуляционным тёплым воздухом для поддержания температуры тела животных.

Прикрепите дыхательный монитор к одной мыши, расположенной слева от верхней 3D-вкладки. Накройте койку, чтобы заполнить камеру МРТ с несколькими животными. Убедитесь, что мыши будут расположены в центре катушки МРТ, выравнив красный лазер с центром мышей.

Присвоите метку сканированию с помощью идентификатора мыши и даты сканирования в следующем формате. Прожим, идентификатор мыши, дата сканирования. Получите изображение локализатора, чтобы определить подходящую область изображения для всех четырёх мышей, расположенных в ложе.

Локализаторное сканирование — это взвешенное вспышка T1 с одним аксиальным срезом, двумя корональными срезами и двумя сагиттальными срезами для визуализации мышей в четырёхмышином ложе. Для подготовки T2 rare сканирования скорректируйте упаковки срезов на основе изображения локализатора по мере необходимости, чтобы оптимизировать визуализацию области поджелудочной железы и других органов брюшной полости для верхней и нижней группы животных. Убедитесь, что все четыре мыши правильно выровнены в многоживотной грядке, прежде чем приступать к сканированию.

Следите за дыханием на протяжении всех последовательностей визуализации и при необходимости корректируйте уровень изофлурана. После завершения сканирования уберите стол из МРТ. Откройте верхнюю часть кровати для мультиживотных и снимите дыхательный монитор с верхнего левого угла.

Переместите животных сверху и снизу 3D-печатных вставок в клетку для восстановления. Поставьте восстановленную клетку поверх грелки при температуре 42 градуса Цельсия для восстановления после анестезии. Следите за частотой дыхания и движениями, чтобы обеспечить полное восстановление после наркоза перед возвращением мышей в домашние клетки.

Экспортируйте изображения DICOM из ParaVision 360 в программу для анализа изображений, чтобы обрезать изображения с одного изображения с четырьмя мышами на одно изображение для каждой отдельной мыши. В PMOD откройте изображение верхнего набора животных в модуле View. Во вкладке VOI нарисуйте поле вокруг правого верхнего угла мыши, затем обрежьте изображение вокруг этого окна.

Отредактируйте метаданные DICOM на правильный идентификатор мыши, затем сохраните созданное изображение с правильным именем файла. Повторите это с верхней левой мышью с тем же изображением, затем откройте изображение для нижней группы мышей и повторите обрезку и сохранение. Используйте программное обеспечение для просмотра МРТ для анализа изображений, хранящихся в файлах DICOM.

Для нашего программного пакета мы используем Open Source MRI Viewer. Анализируйте срезы визуализации от дорсального к вентральному или вентральному к дорсальному. Найдите такие органы, как селезёнка и желудок, для правильного расположения поджелудочной железы и опухолей поджелудочной железы.

Определите область интереса во всех срезах, где присутствует опухоль, и выполните полуавтоматическую сегментацию для расчёта объёма опухоли. Обратите внимание на жидкостные кисты и другие гиперхроматические симптомы. На репрезентативном МРТ-снимке мы можем обнаружить желудок, селезёнку и опухоль.

Большинство опухолей KPC демонстрировали солидный рост с одним или преобладающим очагом, что способствовало привлечению к лечению и оценке объёма опухоли. Однако мы также наблюдали животных с множеством мелких солидных опухолей, распространённых по всей поджелудочной железе. Опухоли PDAC также могут демонстрировать внутриопухолевой кистозный облик, сопровождаемый параопухольными, ненеопластическими кистозными поражениями или закупоркой протоков, что может привести к образованию поражений, содержащих жидкость.

Корреляционные тканевые исследования показывают согласованность между анатомической опухолевой особенностью с помощью МРТ и гистологической особенностью тканей окраски опухоли H&E, собранных сразу после сеанса визуализации. Гиперхроматическая область на МРТ, соответствующая заполненному жидкостью поражению, соответствует кистозному поражению и гистологическому анализу. Мы используем это многоживотное МРТ для мониторинга прогрессирования опухоли поджелудочной железы в модели KPC, обработанной химиотерапевтическим препаратом гемцитабин, в качестве доказательства концепции доклинического исследования.

Гемцитабин самостоятельно или в комбинации является первой линией лечения для пациентов с местным или метастатическим раком поджелудочной железы. У животных с KPC развиваются опухоли поджелудочной железы после 12 недель. После набора животных разделяли на две экспериментальные группы.

Во-первых, получение внутрибрюшинного введения гемцитабина и контрольной группы без какого-либо лечения. Еженедельные МРТ-сканирования проводились с использованием много-животной койки, что позволило нам постоянно отслеживать изменения в кинетике роста опухолей как в лечебной, так и в контрольной группе. Наши данные показывают, что опухоли в модели KPC, обработанной гемцитабином, имели более медленный рост по сравнению с нелеченной контрольной группой.

Результаты у животных, обработанных гемцитабином, согласуются с предыдущими сообщениями и дают преимущество для выживания. Этот протокол предоставляет подходящую и надёжную платформу для изучения комбинированных терапий новых терапевтических препаратов в стандартной химиотерапии. Мы используем этот экономичный протокол МРТ для изучения роли специфических мРНК и PDAC с дополняющими генетическими и фармакологическими подходами.

Однако эти комбинированные терапии могут также включать ингибиторы малых молекул, иммунотерапию, сиРНК и другие терапевтические олигонуклеотиды против ключевых молекулярных мишеней. Хотя основное внимание этого протокола уделяется визуализации поджелудочной железы и других органов брюшной полости, этот протокол с участием нескольких животных и описанные последовательности МРТ могут применяться для анатомической характеристики других мышиных моделей рака, таких как рак молочной железы и глиобластома или другие заболевания, затрагивающие почки и/или печень. В целом, этот многоживотный протокол МРТ предоставляет быструю, надёжную и экономичную платформу для высококачественного продольного мониторинга опухолей и доклинической терапевтической оценки в моделях рака поджелудочной железы.