Summary
अस्थि मेटास्टेसिस के एक प्रयोगात्मक माउस मॉडल luciferase स्तन ट्यूमर कोशिकाओं को व्यक्त करने के intracardiac प्रसव के बाद स्थापित किया गया था. ट्यूमर विकास और osteolytic घाव परिणामस्वरूप longitudinally bioluminescence और सूक्ष्म सीटी इमेजिंग के साथ निगरानी की गई.
Abstract
एमडीए MB-231-Luc - D3H2LN कोशिकाओं के निम्नलिखित intracardiac परमाणु / परमाणु चूहों को प्रसव, प्रणालीगत metastases के इंजेक्शन जानवरों में विकसित. Bioluminescence इमेजिंग IVIS स्पेक्ट्रम का उपयोग करने के लिए वितरण और DLIT ट्यूमर संकेत और अपने स्थान को मापने के पुनर्निर्माण सहित प्रसव प्रक्रिया के बाद ट्यूमर कोशिकाओं के विकास पर नजर रखने के लिए नियोजित किया गया था.
अस्थि ऊतकों को metastatic घावों का विकास टिबिअ osteolytic गतिविधि और घावों से चलाता है और फीमर longitudinally सूक्ष्म सीटी का उपयोग मूल्यांकन किया गया. इमेजिंग तेजी से और इमेजिंग एक्स - रे की कम खुराक के साथ एक क्वांटम FX सूक्ष्म सीटी सिस्टम का उपयोग कर प्रदर्शन किया था. कम विकिरण खुराक एकाधिक इमेजिंग सत्र LD50 से नीचे तक एक संचयी खुराक एक्स - रे के साथ प्रदर्शन करने की अनुमति देता है. एक माउस इमेजिंग शटल डिवाइस क्रमिक रूप से छवि दोनों IVIS स्पेक्ट्रम और क्वांटम FX के साथ चूहों दोनों bioluminescence और सीटी छवियों में सटीक जानवरों की स्थिति को प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया था. ऑप्टिकल और सीटी डेटा सेट में 3-dimentions सह पंजीकृत लिविंग छवि 4.1 सॉफ्टवेयर का उपयोग कर. इस मोड बहु दृष्टिकोण ट्यूमर के विकास और osteolytic गतिविधि के साथ विकास के साथ - साथ करीब से निगरानी की अनुमति देता है.
Protocol
अनुदैर्ध्य इमेजिंग पूर्व नैदानिक अध्ययन में प्रयोग किया जाता है एक रोग की प्रगति का पालन करें या एक चिकित्सकीय के प्रभाव को मापने. ऑन्कोलॉजी, ऑप्टिकल तरीकों कठोर उपकरण प्रदान करने के ट्यूमर के विकास पर नजर रखने और इस तरह के एक अध्ययन में प्रत्येक समय बिंदु पर सेल के विकास या जीन की अभिव्यक्ति की सटीक quantitation देने. संरचनात्मक परिवर्तन microCT की तरह एक उच्च संकल्प तकनीक का उपयोग करके मापा जा सकता है, लेकिन अनुदैर्ध्य इमेजिंग के लिए एक कम खुराक एक्स - रे के लिए जैविक कलाकृतियों से बचने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए. ऑप्टिकल और microCT छवियों सुनिश्चित करना है कि अधिकतम जानकारी पशु मॉडल से निकाला जाता है कार्यात्मक और संरचनात्मक डेटा का एक संयोजन प्रदान किया जा सकता है सह पंजीकृत किया.
1. सेल तैयारी
- कैलिपर luciferase माउस मॉडल में पूर्व नैदानिक अनुसंधान के लिए व्यक्त कैंसर कोशिका लाइनों की एक सीमा प्रदान करता है.
- एमडीए MB-231-Luc D2H2LN एक मानव स्तन ट्यूमर कोशिका लाइन luciferase जीन जो vivo में एक tumorgenesis ऑप्टिकल सूचक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है व्यक्त है. यह सेल लाइन एक सहज लसीका नोड मेटास्टेसिस कि एक D3H1 स्तन वसा पैड ट्यूमर से उत्पन्न से बनाया है और आक्रामक metastases के फार्म के लिए जाना जाता है.
- कोशिकाओं एक रोगज़नक़ मुक्त जमी संस्कृति है जो आसानी से चयन मार्करों के लिए कोई ज़रूरत नहीं के साथ मानक मीडिया में बढ़ता के रूप में प्रदान की जाती हैं.
- जानवर में इंजेक्शन से पहले luciferase गतिविधि की पुष्टि एक 90% मिला हुआ फ्लास्क trypsinization द्वारा काटा जाता है. Luciferase गतिविधि एक microtiter प्लेट में 50,000 कोशिकाओं वितरण और धारावाहिक कमजोर पड़ने का प्रदर्शन करके मापा जाता है.
2. Intracardiac पशुओं में कोशिकाओं के इंजेक्शन
- इंजेक्शन से पहले, जानवरों का उपयोग कर 3% isoflurane anesthetized हैं.
- बाएं वेंट्रिकल में 1-3 मिलियन कोशिकाओं 50ul मात्रा में इंजेक्ट कर रहे हैं. सेल निलंबन डी Luciferin 150ug/ml इंजेक्शन तकनीक को मान्य करने के लिए शामिल हैं.
- IVIS सिस्टम में एक सही intracardiac इंजेक्शन चूहों की पुष्टि करने के लिए imaged हैं. चूहों कि पूरे शरीर में BLI संकेत दिखाने के सही ढंग से इंजेक्शन है. यदि संकेत स्थानीयकृत है कोशिकाओं दिल में सही ढंग से नहीं अंतःक्षिप्त थे.
3. BLI इमेजिंग मेटास्टेसिस पर नजर रखने के लिए
- इमेजिंग शटल दोनों IVIS स्पेक्ट्रम और QuantumFX microCT प्रणाली में डेटा पर कब्जा करने के लिए माउस का समर्थन करता है.
- शटल इमेजिंग के लिए एक ही स्थिति में जानवर को बनाए रखने में मदद करता है और Fiducial संकेतों को शामिल करने के लिए स्वत: सह पंजीकरण में सहायता. चैम्बर isofluorance vaporizer से जुड़ा है संज्ञाहरण बनाए रखने.
- लिविंग छवि सॉफ्टवेयर 4.1 इमेजिंग विज़ार्ड में स्वचालित रूप से जोखिम समय, च बंद करो और binning का चयन करें और मात्रात्मक डेटा संग्रह सुनिश्चित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
- एकाधिक छवियों और प्राप्त किया जा सकता है अनुदैर्ध्य अध्ययन सेकंड महीने या प्रयोग की प्रकृति के आधार पर कवर में तुलना.
- 6 दिन कक्षों के पद इंजेक्शन, IVIS स्पेक्ट्रम के साथ BLI इमेजिंग नौ चूहों के बाहर सात में हड्डी metastases पता चलता है.
4. Osteolytic सूक्ष्म सीटी का उपयोग कर घावों के अनुदैर्ध्य निगरानी
- चूहों कि स्पष्ट हड्डी metastases दिखाई BLI का उपयोग कर दिखाया क्वांटम FX माइक्रो सीटी सिस्टम में imaged थे.
- क्वांटम FX माइक्रो सीटी सिस्टम एक एक्स - रे खुराक काफी कम preclinical अध्ययन में सच अनुदैर्ध्य सूक्ष्म सीटी सक्षम उच्च गुणवत्ता छवियों को बचाता है.
- दोनों पैरों में अस्थि गिरावट longitudinally एक मिनट से भी कम समय में इस प्रणाली का उपयोग निगरानी कर सकते हैं.
- चूहे 3 isoflurane% के साथ anesthetized हैं और IVIS स्पेक्ट्रम प्रणाली से सीधे हस्तांतरित किया जा सकता है.
- दो 60mm छवियों को एक साथ सिले हैं पूरे जानवर दृश्य पर कब्जा.
- एक 30mm FOV इमेजिंग के लिए उच्च संकल्प में संयुक्त घुटने आदर्श है.
- पर्याप्त उच्च को मापने के लिए और हड्डी metastases यों के संकल्प के साथ एक एकल स्कैन सिर्फ 18 सेकंड लेता है और केवल 13mGy की एक खुराक बचाता है.
- चूहे 8 बार imaged थे माइक्रो सीटी सिस्टम के साथ 36 दिनों में ट्यूमर या जानवर के विकास के स्वास्थ्य को प्रभावित किए बिना.
- सूक्ष्म सीटी इमेजिंग पता चला कि हड्डी leisions 10 दिवस के अवसर पर दिखाई दे रहे थे और बहुत तेजी से प्रगति की है, BLI संकेत में वृद्धि करने के लिए इसी.
5. 3 डी और BLI और UCT के सह पंजीकरण विश्लेषण
- एक बार छवियों दोनों IVIS स्पेक्ट्रम और क्वांटम FX माइक्रो सीटी सिस्टम डेटा पर कब्जा कर लिया गया है किया जा सकता है एक 3D पुनर्निर्माण में सह - पंजीकृत.
- MicroCT छवियों DICOM फ़ाइलों के रूप में निर्यात कर रहे हैं और लिविंग छवि 4.1 3D मल्टी साधन उपकरण में लोड कर रहे हैं.
- लिविंग छवि सॉफ्टवेयर में तीन DLIT कार्यक्रम चलाने dimensionally ऑप्टिकल संकेत पुनर्निर्माण.
- सॉफ्टवेयर में Fiducial उपकरण सह ऑप्टिकल BLI सूक्ष्म सीटी छवि के लिए संकेत रजिस्टर करने के लिए प्रयोग किया जाता है.
- Coregistered डेटा सेट मात्रात्मक विश्लेषण किया जा सकता है रोग प्रगति के दौरान यहाँ हम metastatic ट्यूमर के विकास पर नज़र रखने रहे हैं हड्डी में osteolytic घाव के विकास के साथ साथ कई मानकों की निगरानी. </ Ol>
Discussion
MicroCT के साथ छोटे जानवर इमेजिंग ट्यूमर के विकास (. Labrinidis एट अल, 2009 Cowey एट अल 2007) जैसे रोग की स्थिति, के तहत निगरानी osteolytic घावों के लिए लागू किया गया है. Luciferase लेबल ट्यूमर के bioluminescence इमेजिंग के रूप में व्यापक रूप से किया गया है पूर्व नैदानिक अपनाया, bioluminescence और microCT छवियों के सह पंजीकरण bioluminescence संकेतों (+२,००७ Kaijzel एट अल.) के संरचनात्मक स्थान का एक बेहतर परिभाषा प्रदान की है. एक luciferase लेबल स्तन ट्यूमर कोशिका लाइन एमडीए MB-231-Luc - D3H2LN के साथ पिछले अध्ययन हड्डी और osteolytic घावों के विकास के लिए metastases के अंतर हृदय इंजेक्शन निम्नलिखित दिखाया (जेनकींस एट अल 2005, Minn एट अल, 2005). इस अध्ययन में, हम combinatory ऑप्टिकल और प्रणालीगत मेटास्टेसिस एमडीए MB-231-Luc - D3H2LN मॉडल के साथ कम विकिरण खुराक microCT इमेजिंग के साथ ट्यूमर मेटास्टेसिस और osteolytic गतिविधि का एक अनुदैर्ध्य अध्ययन का पता लगाया. हम IVIS स्पेक्ट्रम और क्वांटम FX microCT सिस्टम और हासिल bioluminescence और सीटी हमारे नव विकसित लिविंग छवि 4.1 सॉफ्टवेयर (Heng एट अल., 2010) के साथ सह पंजीकरण के साथ अनुक्रमिक इमेजिंग प्रदर्शन किया. IVIS साथ bioluminescence इमेजिंग उच्च संवेदनशीलता के साथ ट्यूमर कोशिकाओं का पता लगाने के गैर इनवेसिव प्रदान करता है, अनुमति ट्यूमर प्रारंभिक चरण में पता लगाया जा करने के लिए. क्वांटम FX के साथ इमेजिंग हड्डी घावों और विस्तृत जानकारी संरचनात्मक की सटीक 3D पुनर्निर्माण की अनुमति देता है. क्वांटम FX प्रणाली कम विकिरण खुराक इमेजिंग, जो रोग प्रगति के अनुदैर्ध्य निगरानी के लिए सक्षम बनाता है प्रदान करता है. हड्डी घावों और ट्यूमर मेटास्टेसिस के सहसंबंध सह पंजीकृत छवि में दिखाया गया था, और घाव के विकास के multimodality ट्रैकिंग का लाभ longitudinally स्पष्ट रूप से प्रदर्शन किया गया.
Disclosures
लेखकों कैलिपर लाइफ साइंसेज के कर्मचारियों को जो इस लेख में विशेष रुप से प्रदर्शित साधन बना रहे हैं.
References
- Jenkins, D. E., Hornig, Y. S., Oei, Y., Dusich, J., Purchio, T. Bioluminescent Human Breast Cancer Cell Lines that Permit Rapid and Sensitive in vivo Detection of Mammary Tumors and Multiple Metastases in Immune Deficient Mice. Breast Cancer Research. 7, R444-R454 (2005).
- Cowey, S., Szafran, A. A., Kappes, J., Zinn, K. R., Siegal, G. P., Desmond, R. A., Kim, H., Evans, L., Hardy, R. W. Breast Cancer Metastasis to Bone: Evaluation of Bioluminescent Imaging and MicroSPECT/CT for Detecting Bone Metastasis in Immunodeficient Mice. Clinical and Experimental Metastasis. 24, 389-401 (2007).
- Labrinidis, A., Hay, S., Liapis, V., Ponomarev, V., Findlay, D. M., Evdokiou, A. Zoledronic Acid Inhibits Both the Osteolytic and Osteoblastic Components of Osteosarcoma Lesions in a Mouse Model. Clinical Cancer Research. 15, (2009).
- Kaijzel, E. L., Pluijm, G. vander, Lowik, C. W. G. M. Whole-Body Optical Imaging in Animal Models to Assess Cancer Development and Progression. Clinical Cancer Research. 13, 3490-3497 (2007).
- Minn, A. J., Kang, Y., Serganova, I., Gupta, G. P., Giri, D. D., Doubrovin, M., Ponomarev, V., Gerald, W. L., Blasberg, R., Massague, J. Distinct Organ-Specific Metastatic Potential of Individual Breast Cancer Cells and Primary Tumors. The Journal of Clinical Investigation. 115, (2005).
- Xu, H., Christensen, A., Kuo, C., Nilson, D., Lim, E., Whalen, J., Kim, J. B., Zhang, N., Singh, R., Oldfield, S., Troy, T., Rice, B. Co-registration of in vivo Optical Tomography and Micro-CT for Longitudinal Studies. Word Molecular Imaging Congress. , (2010).
