Summary
Cerenkov Luminescence इमेजिंग (CLI) के preclinical कैंसर के इलाज की निगरानी के लिए उपयोग वर्णित है यहाँ. इस विधि Cerenkov विकिरण (सीआर) और ऑप्टिकल इमेजिंग (ओय) radiolabeled जांच कल्पना का लाभ लेता है और इस तरह preclinical चिकित्सीय निगरानी और दवा स्क्रीनिंग में पीईटी के लिए एक विकल्प प्रदान करता है.
Protocol
1. ट्यूमर मॉडल
- H460 कोशिकाओं (अमेरिकी प्रकार संस्कृति संग्रह) संस्कृति में RPMI 1640 10% भ्रूण गोजातीय सीरम और 1% पेनिसिलिन / स्ट्रेप्टोमाइसिन (Invitrogen जीवन टेक्नोलॉजीज) के साथ पूरक मध्यम. यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सेल लाइनों, संस्कृति माध्यमों, टीका के स्थानों, माउस के प्रति xenografts की संख्या, और अन्य कारणों के विकल्प के सभी कर रहे हैं एक विशेष अध्ययन के लक्ष्यों के अनुरूप किया जा चाहिए. यहाँ हम केवल एक विशेष परियोजना के एक उदाहरण के रूप में सेवा करने के लिए डिजाइन पेश करेंगे.
- 5% सीओ 2 के एक humidified वातावरण में 37 डिग्री सेल्सियस और ताजा मध्यम करने के लिए हर दूसरे दिन परिवर्तन सेल लाइनों का रखरखाव.
- जब कोशिकाओं के एक 75% सहधारा monolayer का गठन किया है, trypsin साथ monolayer अलग और आगे सेल संस्कृति के लिए एक एकल कोशिका निलंबन में कोशिकाओं को अलग कर देना.
- में लगभग 1 × 10 6 H460 कोशिकाओं को निलंबित फॉस्फेट-buffered खारा (पीबीएस, Invitrogen) और subcutaneously प्रत्यारोपणनग्न चूहों के दोनों बाएँ और दाएँ कंधे (महिला athymic नग्न चूहों (परमाणु / परमाणु), 4 - 6 सप्ताह पुरानी, चार्ल्स नदी प्रयोगशालाओं, इंक).
- ट्यूमर को 150 करने के लिए विकसित करने की अनुमति - 200 3 मिमी. यह H460 ट्यूमर xenografts के लिए लगभग 2 सप्ताह इस आकार को विकसित करने के लिए लेता है. मानक कैलिपर माप ट्यूमर के आकार को ट्रैक करने के लिए किया जाता है.
- जब ट्यूमर ट्यूमर असर चूहों को अब इलाज के लिए और दोनों पीईटी और CLI के माध्यम से vivo इमेजिंग में तैयार आदर्श आकार तक पहुँचने.
2. पीईटी
- इस कार्यक्रम या यह विशिष्ट परियोजना (1 चित्रा) 7 के आधार पर किसी भी बदलाव के अनुसार पीईटी अध्ययन करते हैं. कारकों की एक संख्या अनुसूची के डिजाइन को प्रभावित, सहित सकता है, लेकिन सीमित करने के लिए, ट्यूमर xenograft सेल लाइनों, विरोधी दवाओं, और dosing regimens की पसंद नहीं है. यहाँ हम केवल एक विशिष्ट इमेजिंग कार्यक्रम पेश करेंगे. CLI अध्ययन के अनुसार किया जा रहे हैंCLI पीईटी के साथ अध्ययन के उन लोगों के रूप में एक ही समय पर इसी पीईटी के तुरंत बाद प्रदर्शन किया. यह भी हो सकता है यहां ध्यान दिया जाना चाहिए कि पीईटी के अध्ययन के उद्देश्य CLI परिणामों के सत्यापन के लिए मुख्य रूप से है. आम उपयोगकर्ताओं के लिए जो सिर्फ इमेजिंग radiolabeled जांच के लिए पुराना उपकरणों का उपयोग करना चाहते हैं, कोई पीईटी आवश्यक है. हालांकि, अगर एक इच्छा पीईटी सत्यापन करता है यह जोर दिया जा सकता है कि पीईटी और CLI उपकरणों सत्यापन के लिए बहुत करीब निकटता के भीतर स्थित होना चाहिए 18 एफ (109.77 मिनट) से कम आधा जीवन की वजह से सफल होना चाहिए.
- उपचार और नियंत्रण समूहों में चूहों फूट डालो (n ≥ 3 प्रत्येक). 20/0 दिन और 2 किलो मिलीग्राम के bevacizumab के 2 इंजेक्शन के साथ इलाज समूह में चूहों समझो. 0 दिन पहले इंजेक्शन से परिभाषित किया गया है. ध्यान दें कि -1 दिवस पर एक पूर्व स्कैन दोनों पीईटी और CLI के माध्यम से प्रदर्शन किया जाना चाहिए.
- ट्यूमर असर चूहों के छोटे पशु पीईटी एक R4 कृंतक मॉडल (स्कैनर सीमेंस चिकित्सा समाधान संयुक्त राज्य अमेरिका के साथ किया जा रहा है,) इंक.
- 2% isoflurane (Aerrane, बैक्सटर) के साथ सभी चूहों anesthetize और 3'-डिओक्सी 3'-18 के साथ F-fluorothymidine इंजेक्षन (18 एफ - फ्लाइट, 7.3-8.0 MBq [198 - 215 μCi]) पूंछ नस के माध्यम से. पीईटी जांच करने के लिए पीबीएस में इंजेक्शन से पहले पतला किया जा रहा है.
- 1 घंटे बाद, चूहों anesthetize और फिर anesthetized चूहों प्रवण और पीईटी छोटे पशु स्कैनर के देखने के क्षेत्र के केंद्र के पास जगह है.
- प्राप्त करने के तीन मिनट के स्थिर स्कैन और एक 2 आयामी उम्मीद आदेश दिया कैंपेन्स के अधिकतम एल्गोरिथ्म द्वारा छवियाँ फिर से संगठित है. पृष्ठभूमि सुधार के लिए आवश्यक नहीं है.
- क्षय सही पूरे शरीर राज्याभिषेक छवियों पर ट्यूमर पर, हित के क्षेत्रों (राज्याभिषेक और transaxial स्लाइस के लिए 5 पिक्सल ROIs) ड्रा. प्राप्त ROIs से प्रति मिनट पिक्सेल प्रति अधिकतम गिनती और एक निरंतर अंशांकन के उपयोग से प्रति मिली लीटर प्रति मिनट की गिनती के लिए बदलने के लिए. 1 जी / एमएल के एक ऊतक घनत्व की धारणा के साथ, मायने रखता है पे ROIs परिवर्तितआर ग्राम प्रति मिनट. इंजेक्शन खुराक द्वारा प्रति मिनट प्रति ग्राम गिनती विभाजित करके लागत पर लाभ के व्युत्पन्न छवि% आईडी / छ मूल्यों का निर्धारण करते हैं. क्षीणन सुधार के लिए आवश्यक नहीं है.
3. CLI
- CLI एक IVIS स्पेक्ट्रम प्रणाली (कैलिपर लाइफ साइंसेज) के साथ प्रदर्शन किया जा रहा है. अधिग्रहण और छवियों के विश्लेषण के लिए बाहर ले जाने जीवित प्रतिमा 3.0 सॉफ्टवेयर (कैलिपर लाइफ साइंसेज) का उपयोग कर रहे हैं. वेवलेंथ हल वर्णक्रमीय इमेजिंग के लिए एक 18-सेट संकीर्ण बैंड उत्सर्जन फिल्टर (850 एनएम 490) का उपयोग किया जा रहा है. फिर, प्रत्येक माउस के लिए, पीईटी के तुरंत बाद CLI प्रदर्शन रेडियोधर्मी क्षय की राशि को कम करने के लिए अगर पीईटी अध्ययन प्रोटोकॉल में शामिल हैं.
- Isoflurane संज्ञाहरण के तहत एक हलका सा कक्ष में पशुओं रखें. कई चूहों को एक साथ रखा जा सकता है throughput बढ़ाने.
- 3 मिनट जोखिम समय (च = 1/4 = binning बंद) का उपयोग छवियों मोल. एक ही रोशनी सेटिंग्स का उपयोग करें (दीपक वोल्टेज, फिल्टर, च / रोकने के, देखने के क्षेत्र, binninछ) सभी छवियों को प्राप्त करने के लिए. पृष्ठीय त्वचा क्षेत्र प्रयोग पृष्ठभूमि ऊतक के संकेत तीव्रता की गणना के. प्रति सेकंड सेंटीमीटर प्रति फोटॉनों steradian (पी / एस / 2 सेमी / sr) प्रति चुकता प्रतिदीप्ति उत्सर्जन मानक के अनुसार.
4. प्रतिनिधि परिणाम
CLI और पीईटी छवियों के बीच तुलना दृश्य आसानी से किया जा सकता है. बाद को एकीकृत एक ही साधन और जगह CLI और पीईटी एक पक्ष द्वारा छवियों पक्ष से छवियों पार पैमाने बार इस प्रतिनिधि पैनल (2 चित्रा) कि दोनों CLI और पीईटी पूर्व उपचार से काफी कमी आई है इलाज चूहों में H460 xenografts से संकेतों का पता चला में देख सकते हैं 3 दिन, सुझाव है महत्वपूर्ण चिकित्सीय प्रभाव. एक तुलना के रूप में, मध्यम अपरिवर्तित संकेतों की वृद्धि हुई अनुपचारित चूहों में एक ही समय अवधि (नहीं दिखाया डेटा) के दौरान मनाया गया. एक दृश्य निरीक्षण करके अकेले का पालन कर सकते हैं कि वहाँ ट्यूमर विरोधाभासों कि visualiz हैं के बीच अच्छा सामंजस्य हैCLI और पीईटी से एड. वास्तव में, इस दृश्य संबंध विरोधी उपचार regimen (कृपया CLI और 3 दिन से पीईटी छवियों की तुलना) माध्यमिक ट्यूमर के केंद्रीय परिगलन दिखाने के लिए पर्याप्त संकल्प किया है. इमेजिंग निष्कर्ष quantifications को मान्य और सहसंबंध विश्लेषण किया जा सकता है.
CLI और पीईटी छवियों और रेखीय प्रतिगमन के माध्यम से एक सरल फिटिंग के quantifications से पता चला है कि दो रूपात्मकता वास्तव में एक उत्कृष्ट सहसंबंध (चित्रा 2B, 2 आर .9309 = 18 के लिए F-फ्लाइट उपचार समूह की जांच) था. विशेष रूप से, हमारे और विभिन्न ट्यूमर मॉडल और विभिन्न विरोधी दवाओं के साथ CLI पीईटी इमेजिंग अध्ययन के सभी में फिट बैठता है की ढलानों भी उल्लेखनीय करीब हैं, इस प्रकार रेखीय प्रतिगमन का एक उत्कृष्ट फिट भी सभी डेटा के conglomerated (नहीं दिखाया डेटा) का सुझाव दे. दोनों प्रतिनिधि छवियों हमारे पिछले प्रकाशन 7 से अनुकूलित कर रहे हैं.
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चित्रा 1 पीईटी और CLI अध्ययन के प्रयोगात्मक डिजाइन की योजनाबद्ध. ट्यूमर द्विपक्षीय स्तर पर कंधे के क्षेत्र में प्रत्यारोपित किया गया था और 3 मिमी 150-200 बढ़ने की अनुमति दी है, और ट्यूमर असर चूहों vivo इमेजिंग में दिन -1, 1, और 3 में पीईटी और CLI के माध्यम अधीन थे. Bevacizumab उपचार 20/0 दिन और 2 किलो मिलीग्राम के 2 इंजेक्शन द्वारा प्रदर्शन किया गया था.
चित्रा 2. Vivo CLI और H460 उपचार (पूर्व स्कैन) से पहले और उपचार (3 दिन) के बाद Bevacizumab के साथ इलाज xenografts असर चूहों के पीईटी छवियों में (ए) (बी) CLI और पीईटी की इसी मात्रात्मक विश्लेषण (n 3 =) परिणाम और उनके correlations. छवियाँ (6) से रूपांतरित किया.e.jpg "लक्ष्य ="> _blank "बड़ा आंकड़ा देखने के लिए यहां क्लिक करें.
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Discussion
CLI एक आशाजनक आणविक इमेजिंग तकनीक है कि कई बुनियादी विज्ञान अनुसंधान अनुप्रयोगों और भी नैदानिक उपयोग के 2,3,9 में क्षमता पाया गया है के रूप में उभर रहा है. CLI के पारंपरिक ओय उपकरणों, जो का उपयोग करने के लिए आसान कर रहे हैं कम अधिग्रहण समय और उच्च throughput द्वारा विशेषता है, काफी कम महंगा है, और शोधकर्ताओं के लिए व्यापक रूप से उपलब्ध के अपने प्रयोग से पीईटी स्टेम के रूप में परमाणु इमेजिंग रूपात्मकता पर प्रमुख लाभ. इसके अलावा, क्या CLI सामान्य में पुराना से अलग सेट इमेजिंग जांच, जिनमें से कई खाद्य एवं औषधि प्रशासन (एफडीए) द्वारा अनुमोदित किया गया है पारंपरिक ओय एजेंटों के विपरीत, के रूप में β उत्सर्जन लेबल अणुओं की इसके उपयोग है. इन अद्वितीय और वांछनीय गुणों के साथ, CLI जल्दी से आणविक इमेजिंग के क्षेत्र से ध्यान garnered है. फिर भी अभी तक preclinical और नैदानिक अनुप्रयोगों में अपनी क्षमता जा रहे हैं पूरी तरह से जांच की.
कैंसर के उपचार की निगरानी के क्षेत्रों में से एक है जहां सीलाइट कुछ महत्वपूर्ण उपयोगिता हो सकता है. यह एक बहुत महत्वपूर्ण क्षेत्र है कि जांच विकास, दवा स्क्रीनिंग, और भी सिलाई रोगियों के लिए कैंसर के उपचार के लिए महत्वपूर्ण है. वर्तमान में, preclinical कैंसर के उपचार की निगरानी के बाहर किया जाता है लगभग विशेष रूप से पीईटी के रूप में परमाणु इमेजिंग रूपात्मकता के माध्यम से. इसलिए CLI पीईटी के लिए एक बहुत ही आकर्षक विकल्प प्रदान करता है, विशेष रूप से यह देखते हुए कि वहाँ CLI और पीईटी छवियों के बीच एक उत्कृष्ट संबंध है. 32 पी, 90 वाई, और मैं 131 के रूप में इस तरह के emitters, जो सभी के नैदानिक प्रासंगिक हैं - फिर भी, चिकित्सा निगरानी के लिए CLI का एक और लाभ यह तथ्य यह है कि CLI छवि न केवल β +-emitters, लेकिन यह भी β में निहित है.
हालांकि, CLI खामियों के बिना नहीं है. पुराना उपकरणों पर निर्भरता पैदा करती है कि कुछ कमियों कि संकेत और जीवित ऊतकों में क्षीणन बिखरने के रूप में ऑप्टिकल इमेजिंग आंतरिक हैं CLI से ग्रस्त है. इसके अलावा, सीआर के विशेष स्पेक्ट्रम भीसीमित संकेत तीव्रता में परिणाम और बाद में, शरीर की सतह से गहरा संकेत, संवेदनशीलता कम है, और मात्रा का ठहराव क्षमता गरीब 4. हालांकि, जबकि कमियों के लिए महत्वपूर्ण हो करने के लिए देखा जा सकता है, एक बड़े पैमाने पर चूहों जैसे छोटे जानवरों को रोजगार से preclinical अनुसंधान में इन बाधाओं बायपास कर सकते हैं. इससे भी महत्वपूर्ण बात, वहाँ कम से कम नैदानिक क्षेत्रों है कि संभावित CLI कैंसर के उपचार की निगरानी से लाभ प्राप्त कर सकते हैं के एक जोड़े हैं. Dermatological भड़काऊ शर्तों और कैंसर जैसे सतही रोग संस्थाओं की निगरानी के लिए एक अच्छा उदाहरण के रूप में सेवा कर सकते हैं. इसके अलावा, रोग संस्थाओं है कि गहरी अभी तक आरोप युग्मित डिवाइस या फाइबर ऑप्टिक आधारित तकनीक के द्वारा सुलभ उत्कृष्ट संवेदनशीलता और CLI की मात्रा का ठहराव की क्षमता के रूप में अच्छी तरह से उपयोग कर सकते हैं. अभी तक एक और रोमांचक संभावना CLI का उपयोग के लिए मदद सर्जनों ऑपरेटिंग कमरे में ट्यूमर के बारे में शारीरिक और कार्यात्मक जानकारी प्राप्त करने में निहित है. दो हाल के सबूत की अवधारणा अध्ययन हाve का प्रदर्शन का पता लगाने और intraoperative छवि मार्गदर्शन के साथ चूहों में लकीर ट्यूमर के 10 CLI के लिए धन्यवाद.
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Disclosures
ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
Acknowledgments
हम राष्ट्रीय कैंसर संस्थान (NCI) CA128908 R01 और स्टैनफोर्ड चिकित्सा विद्वान रिसर्च फैलोशिप से समर्थन को स्वीकार करते हैं. इस लेख के लिए प्रासंगिक रुचि का कोई अन्य संभावित संघर्ष की सूचना मिली थी.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| H460 Cell Line | American Type Culture Collection | ATCC Number: HTB-177 | |
| RPMI 1640 Medium | Invitrogen Life Technologies | 12633-012 | |
| Fetal Bovine Serum | Invitrogen Life Technologies | 10091-148 | |
| Penicillin/Streptomycin | Invitrogen Life Technologies | 15640-055 | |
| Phosphate-Buffered Saline | Invitrogen Life Technologies | 10010-023 | |
| Female Athymic Nude Mice | Charles River Laboratories, Inc. | Strain Code: 088 | |
| Bevacizumab (Avastin) | Genentech/Roche | N/A | |
| MicroPET Rodent R4 | Siemens Medical Solutions USA, Inc. | N/A | |
| Isoflurane (Aerrane) | Baxter | Baxter Number: AHN3637 | |
| IVIS Spectrum | Caliper Life Sciences | N/A |
References
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