Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

RIBOREGULATION og målrettet terapi i mavekræft Peritoneal metastase: radiologiske fund fra Dual Energy CT og PET/CT

Published: January 22, 2018 doi: 10.3791/56526
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 4, 1
1Department of Radiology, Ruijin Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, 2Department of Nuclear Medicine, Ruijin Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, 3GE Healthcare China, 4Department of Surgery, Cedars-Sinai Medical Center

Summary

Denne protokol beskriver værdien af dual energy CT og PET/CT billeddannelse metoder i tumor imaging og effekten evaluering. Denne artikel viser forskningsmetoder og resultater erhvervet af dual energy CT og PET/CT at evaluere genregulering og målrettet behandling af gastrisk kræft peritoneal metastaser.

Abstract

Mavekræft er stadig fjerde i kræft incidens på verdensplan med en fem-års overlevelse på kun 20% - 30%. Peritoneal metastaser er den hyppigste form for metastaser, der ledsager inoperabel gastrisk kræft og er en endelig determinant for prognosen. At forebygge og kontrollere udviklingen af peritoneal metastaser kan spille en rolle i at hjælpe til at forlænge overlevelsen af gastrisk kræftpatienter. En non-invasiv og effektiv imaging teknik vil hjælpe os til at identificere invasion og metastase processen med peritoneal metastaser og til at overvåge ændringer i tumor knuder i svar på behandlinger. Dette vil gøre det muligt for os at opnå en nøjagtig beskrivelse af udviklingsprocessen og molekylære mekanismer af gastrisk kræft. Vi har for nylig beskrevet eksperiment ved hjælp af dual energy CT (DECT) og positronemissionstomografi/beregnet tomografi (PET/CT) platforme til påvisning og overvågning af gastrisk tumor metastaser i nøgen mus modeller. Vi har vist, at ugentlige kontinuerlig overvågning med DECT og PET/CT kan identificere dynamiske ændringer i peritoneal metastaser. SFRP1-overekspression i mavekræft mus modeller viste positiv radiologiske ydeevne, en højere FDG udbredelse og stigende ekstraudstyr og SUVmax (standardiserede optagelse værdi) af knuder viste en indlysende ændring tendens i svar til målrettet behandling af TGF-B1 hæmmer. I denne artikel, vi beskrev de detaljerede non-invasiv billeddiagnostiske procedurer for at udføre mere komplekse forskning på mavekræft peritoneal metastaser ved hjælp af dyremodeller og givet repræsentative imaging resultater. Brug af ikke-invasive billeddannelse teknikker bør give os til bedre at forstå mekanismerne af tumordannelse, overvåge tumorvækst og evaluere effekten af terapeutiske interventioner for mavekræft.

Introduction

Gastrisk kræft (GC) forbliver den fjerde mest almindelige malignitet og den anden førende årsag til kræft dødelighed på verdensplan1. Selv om nøjagtigheden i diagnosticering og behandling af gastrisk kræft er blevet væsentligt forbedret, peritoneal metastaser er det mest centrale punkt i mavekræft prognose eller gentagelse og er en endelig determinant for postoperative død2. Det er generelt accepteret, at peritoneal formidling er en livstruende tilstand af metastaser, hvori sygdommen bliver ukontrollabel og prognosen for patienten er dårlig, når peritoneal udbredelse grundlægges. Derfor, registrering og terapeutiske effekt evaluering af gastrisk kræft peritoneal metastaser er afgørende for klinisk praksis.

Den stigende forekomst og dødelighed af gastrisk kræft havde ansporet forskere til at identificere de molekylære mekanismer. Høj udtrykket af gener som udskilles frizzled-relaterede protein 1 (sFRP1) kan føre til aktivering af signal pathway i de tidlige stadier af mavekræft, at fremme processen med tumor vækst, spredning, differentiering og apoptose3 , 4 , 5 , 6 , 7. sFRP1-overekspression celler viste en stigning i udtrykket TGFβ, downstream mål, og TGFβ-medieret EMT8. Tidligere undersøgelser har vist, at niveauet TGF-B1 er korreleret med peritoneal metastaser og TNM stadier af mavekræft. Vi har beskrevet ændringerne i kræft celledelingen reguleres af sFRP1 overekspression og TGF-B1 hæmning, og etablerede dyre modeller for peritoneal metastase viser udførelsen af tumor imaging under virkningerne af genregulering.

Dyremodeller for gastrisk kræft er uundværlige redskaber til forske tumor udvikling og eksperimentere med forskellige terapeutiske strategier uden at ofre dyr. Dyremodeller har vist sig nyttige i at studere dannelse mekanismer af tumorer og celler, fastlæggelse af tilstedeværelsen af kræftstamceller og undersøge forskellige roman terapeutiske strategier. Derfor, en real-time non-invasiv teknik kan give en nøjagtig beskrivelse af udviklingen af gastrisk tumorer og tumor respons på behandlinger, som kan identificere udviklingen af peritoneal metastase knuder i nøgen mus og overvåge ændringer af en tumor som svar på forskellige eksperimentelle og terapeutiske indgreb.

I øjeblikket, multi detektor CT (MDCT) spiller en vigtig rolle i TNM-staging af gastrisk kræft og er nyttig til at forudsige tumor resectability præoperativt9. Radiologiske undersøgelser af patienter med histologisk dokumenteret gastrisk karcinom har imidlertid primært været baseret på morfologi. DECT imaging udvider parametre for at afspejle funktionelle oplysninger ved at give monokromatiske billeder og kan være nyttige for at forbedre N iscenesættelse nøjagtighed for gastrisk kræft. Desuden, denne teknik vil aktivere erhvervelse af materiale-nedbrydning billeder, som kan være nyttigt at skelne mellem opdelte og unuanceret gastrisk karcinom, og metastatisk og ikke-metastatiske lymfeknuder10 . Med indførelsen af DECT, er den funktionelle imaging aspekt af CT også blevet tilføjet til kliniske applikationer, bidrager til evalueringer af terapeutiske virkning og forudsige patienternes prognoser11,12,13. PET/CT er en nyttig imaging teknik for påvisning og iscenesættelse af gastrisk kræft og kan vurdere recidiv af tumor effektivt14. Tumor celleproliferation og angiogenese var begge anses for at være nødvendigt i udviklingen af en påviselig tumor15, tumor knuder viste en positiv præstation med højere SUVmax på PET/CT. baseret på deres præference for aerob glykolyse, 18F-FDG, en glucose analog, er blevet udnyttet som en lovende tracer i diagnose af maligne sygdomme, kombineret med PET/CT16. Denne metode bygger på den hurtige glucose indtagelse af tumor væv og har brede kliniske anvendelser, herunder bistå i påvisning, iscenesættelse og evaluering af prognosen for tumorer, samt overvågning tumorer svar til terapi17 , 18. som ikke-invasive metoder, DECT og PET/CT har været udnyttet til at diagnosticere Maligne tumorer og vurdere tumor svar på forskellige behandlinger.

Vores gruppe har brugt denne ikke-invasive billeddannelse metode med DECT og PET/CT-scannere til at opdage og overvåge processen med tumorvækst og metastase i levende mus19. Vi udforskede billeddiagnostiske undersøgelsesresultater induceret af sFRP1-overekspression i gastrisk kræft celler i vivo bruger nøgen mus, med DECT og PET/CT, og beskrevet ændringer af den SUVmax værdi efter målrettet terapien af TGF-B1-hæmmer til at bekræfte udvikling af tumor knuder i bughinden efter gen induktion, og også studerede ændringer i tumor knuder i svar på eksperimentelle behandlinger. I dette papir præsenterer vi detaljerede procedurer for modellering gastrisk tumor peritoneal metastase i mus, og dens afsløring og overvågning med DECT og PET/CT

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dette arbejde blev udført i nøje overensstemmelse med de standarder fastsat af retningslinjerne for pleje og brug af laboratoriet dyr af Shanghai Jiao Tong University og blev godkendt af laboratory Animal etiske udvalg af Ruijin Hospital.

1. mavekræft Peritoneal metastase dyremodel

  1. Opdele en moderat differentieret SGC-7901 menneskelige gastrisk kræft cellelinje i en SGC-7901/sFRP1 og en SGC-7901/vektor gruppen. Kultur to grupper af celler separat i RPMI 1640 suppleret med 10% føtal bovint serum, 100 enheder/mL streptomycin og 100 µg/mL penicillin ved 37 ° C i en fugtig atmosfære med 5% CO2.
  2. Brug 4-6 ugers-gamle kvindelige athymiske BALB/c nøgen mus med kroppen vægte af 25-30 g. sted dyr under specifikt patogenfrie betingelser i en dyr facilitet.
  3. Opdele musene tilfældigt i sFPR1 overekspression og sFPR1 Tom loading-gruppen.
    Bemærk: Hver gruppe havde ti nøgen mus; tyve mus var tilfældigt inddelt i TGF-B1 behandling og TGF-B1 kontrolgruppen, med op til 5 nøgen mus pr. dyr bur.
  4. Etablere gruppen sFPR1-overekspression peritoneal metastase xenograft modeller ved at administrere 150 µL (2 x 106 celler/mL) suspensioner af SGC-7901/sFRP1 celler via bughulen; SGC-7901/vektor celler gives til at etablere gruppen Tom lastning.
    Bemærk: Brug en hemocytometer tælle metode til at bestemme koncentrationen af celler20.
  5. Etablere gruppen peritoneal metastase xenograft modeller ved at administrere 150 µL (2 x 106 celler/mL) suspensioner af SGC-7901 celler via bughulen. Administrere mål terapi af TGF-B1 hæmmer SB431542 efter en periode på to uger af vækst af intraperitoneal injektion i en dosis på 100 µL/10 g kropsvægt hver anden dag at mus i gruppen behandling.
    1. Administrere normale saltvand på den samme dosis til musene i kontrolgruppen.
  6. Udføre DECT og PET/CT-scanning 1 dag før behandling og 1 dag, 7 dage, 14 dage og 21 dage efter behandling.

2. DECT for Peritoneal metastase dyremodel

Bemærk: Dyret imaging eksperiment blev opnået på dual energi CT scanner (Se Tabel af materialer). Vi har oprettet relaterede DECT imaging protokollen tidligere undersøgelser.

  1. Installationsprogrammet til DECT imaging protokol
    1. På imaging konsol computeren, Vælg ikonet "protokol management" indtaste den næste grænseflade, og klik derefter "protokol management" mulighed for at se skærmbilledet Administration af protokollen.
    2. Vælg maven område for at åbne listen maven protokoller i grænsefladen 'Bruger protokollen'.
    3. Klik på den tomme plads i protokollen lister og Vælg knappen "New" for at skrive navnet på en ny protokol: "Animal DECT Scan". Tryk på "Enter"-tasten på tastaturet og vælge knappen "Spejder" i pop-up vinduet, klik "OK" for at setup spejder-serien (den første serie).
    4. Vælg tilstanden "XY" for "Anatomical referencepunkt" og "hovedet først liggende stilling" for patienten orientering. Klik på indstillingen "automatisk overførsel" og vælg den arbejdsstation placering hvor billede-serien vil blive uploadet. Navnet "Spejder fase" i serie beskrivelse.
    5. I skærmbilledet View redigere sørge for relevante scanningsparametrene er angivet som følgende: "Start location" og "Ende placering" indstillinger er indstillet på "S50" og "I50" henholdsvis "KV" til "100", "mA" på "80", "90°" "Lateral spejder stilling", "0°" "AP spejder stilling ", og"spejder WW/WL"på"400/40".
    6. Næste, skabe den anden serie for ikke-udvidet scanning. Klik på "Opret ny serie", i pop-up-vinduet til at vælge ikonerne for "Axial" og "Oprette efter".
    7. Navngiv serien som "-C fase" i serie beskrivelse og slå "Vis localizer" på. Vælg typen "spiralformet" scan og 0,5 i Scan type interface, s for "Rotation tid", klik på "Tyk hastighed" mulighed for at indstille parametre (detektor dækning på 40 mm, spiralformet tykkelse på 0,625 mm, Pitch og hastighed på 0.516:1/20.62, Rotation tid på 0,5 s) i pop-up vindue, Interval på 0,625 mm, paafyldningsanordningen Tit på 0, SFOV vælge lille krop, kV på 100, klik på "mA" og derefter skrive 600 for manuel mA.
    8. Klik på ikonet "Recon parametre" og åbne "Recon Option" pop-up-vinduet. Vælg "Plus" for i Recon tilstand; Klik på ikonet "Slice" for at vælge "ss50 skive 50%" mode i ASiR Setup-skærmen. Sæt de resterende parametre som følger: DFOV på 25 cm, R/L og A / P Center på 0 cm, Recon type skal du vælge "Stnd", Matrix størrelse på 512.
    9. Oprette den tredje scan serie for forbedret scanning ved at gentage trin 2.1.8, det som navnet "+ C QC fase" og slå "Vis localizer" på; den første gruppe er opsætningen af arteriel fase serien.
    10. I grænsefladen 'Scan type' Klik på "GSI (Gemstone spektrale Imaging)" og vælg "spiralformet" scanningstype, Vælg protokol "GSI-52" i vinduet 'Maven GSI forudindstillet valg'. Sæt start placering og Afslut placering ifølge den ikke-udvidet scanning.
      1. Klik på ikonet "Recon parametre" og åbne "Recon Option" pop-up-vinduet. I Recon Mode, Vælg "Plus" og i 'GSI option' og klik på "QC"; de resterende parametre er den samme som i trin 2.1.8.
    11. Klik på ikonet "R2" og vælg "Ja" i "Recon aktiveret" tab. sluttet "tykkelse" på 0,625 og skriv 0,625 for "Interval". Åbn vinduet "Recon Option" pop-up i Recon Mode select "Plus"; GSI indstillinger, klik på "Mono" og angive keV til 70 keV; Vælg i vinduet Opsætning af ASiR den "GS40 40%" tilstand for GSI ASiR setup. De resterende parametre angives med trin 2.1.8. Navn dette skridt som "+ C 70keV fase".
    12. Klik på ikonet "R3" og vælg "Ja" under fanen "Recon aktiveret" sæt "tykkelse" på 1,25 og type 0,625 for "Interval". Åbn vinduet "Recon Option" pop-up i Recon Mode select "Plus" og "IQ forbedret"; i GSI indstillinger, klik på "Mono", sat keV til 70 keV og klik "GSI datafil"; sikre GSI ASiR setup er i overensstemmelse med trin 13. De resterende parametre er angivet i trin 2.1.8. Navn dette som "+ C Mono fase".
    13. Klik på "Tilføj gruppe" til at oprette to Skan grupper til at repræsentere den portal og forsinkelse-fase, henholdsvis. Sørg for at "starte" og "Ende lokation" værdiskalaer for hver scanning fase er konsekvent og de resterende parametre er den samme som den arterielle fase. Skriv forsinkelsestid i "Forberedelse gruppe": den første gruppe (arteriel fase) på 0 Sørensen, den anden gruppe (portalen fase) på 8 s, og den tredje gruppe (forsinkelse fase) på 16 s.
    14. Klik på "Accepter" mulighed for at gemme protokollen, når alle indstillinger er færdig.
  2. DECT billedprocessen
    1. Vælg de nøgen mus tilfældigt fra behandling og kontrol grupperne før hver scanning. Placer de markerede dyr i nye bure og markere dem separat.
    2. Hurtig mus til 4 h med vand men uden mad eller sengetøj.
    3. Fjerne de eksperimentelle mus fra animalske eksperiment center 1 h før scanningen, og sørg for mus er placeret i en ny varme omgivelser, indtil scanningen begynder.
    4. Bedøver alle eksperimentelle mus med en intraperitoneal injektion 2.5% pentobarbital natrium (1,0 mL/kg legemsvægt) før DECT Skan imaging, og bekræft dybde af anæstesi ved tå knivspids refleks. Brug salve på øjnene for at forhindre tørhed under anæstesi.
      Bemærk: Sikre, at lederen af hver nøgen mus i den nederste position når indsprøjte medicin, således at reducere skader på de indre organer. Opmærksomme på injektionsstedet og dybden af injektion. Placer spidsen af sprøjten med en 45° vinkel ud til indersiden af højre/venstre underlivet, og sikre at nål dybden er sådan, indsprøjtning i tarmen og andre organer er undgået.
    5. Klik på ikonet "Ny Patient", indtaste basisoplysninger om musen herunder patient-ID og navn. Klik på "maven protokol" i 'bruger protokollen', og vælg "Animal DECT Scan" protokollen til at angive operation grænsefladen.
    6. Når anæstesi er induceret, flytte hver mus på en dyr armaturet platform i den liggende stilling, og lave sin hale med tape for at sikre det ikke krummer kontrolserummets. Sterilisere hale med alkohol til efterfølgende kontrast agent injektion i halen-vene.
    7. Flytte CT scanning sengen, så den eksterne positionering linje laser er over den nederste del af maven af dyret. Klik på knappen "Nulstil", når placeringen er afsluttet.
      Bemærk: Placeringen af eksterne positionering linjer over den nederste del af maven af dyret sikrer, at dyrene er placeret så vidt muligt på ydersiden af maskinen for nem kontrast agent administration i halen vene.
    8. Klik på "Bekræft"-ikonet og følg den blinkende rækkefølgen af knapperne på tastaturet for at fuldføre scout scanning. Vælg den "næste serie" ikon efter scout scanning er afsluttet, og Angiv grænsefladen for ikke-udvidet scanning.
    9. I højre skærmbillede, indstille "Start Location" og "Ende placering" på scout visninger til at definere scanningsområde. Opretholde den samme interval i 'Lateral spejder' og 'AP spejder' og dækker hele kroppen volumen af dyret.
    10. Klik på "Bekræft"-ikonet og følg den blinkende rækkefølgen af knapperne på tastaturet for at fuldføre scout scanning.
    11. Indsprøjtes hver mus med iopamidol ved en dosering af 0,2 mL/100 g gennem halen vene.
      Bemærk: Vi har valgt at administrere kontrastmidlet manuelt og holde injektion sats så stabil som muligt. Det er mest befordrende at fange tidlige styrkelse af tumor under imaging.
    12. Klik på "næste serie" til at udføre udvidet scanning. Indstille "Start Location" og "Ende placering" som den ikke-udvidet scanning. Klik på ikonet "bekræfte" og følg den blinkende rækkefølgen af knapperne på tastaturet til at udføre dynamisk forbedret scanninger, includingarterial fase, portal fase og forsinket fase.
      Bemærk: Klik på ikonet "Bekræft" straks at starte scanningen efter kontraststof sprøjtes. Dette er vigtigt og afgørende for forbedret scanning for at sikre det bedste billede af den arterielle fase er fanget. Men nogle forsinke tid efter at klikke på ikonet "bekræfte" kan sikre, at den eksperimentelle personale har trukket sikkert fra scanning rummet.
    13. Klik på "Slut eksamen" at afslutte grænsefladen scanning, når scanningen er fuldført; billede-serien vil blive automatisk overført til arbejdsstationen.
    14. Placere dyret i et tomt bur efter afslutningen af scan med alle mus, og overholde dem, indtil de har genvundet bevidstheden. Efterlad ikke et dyr uden opsyn indtil den har genvundet tilstrækkelig bevidsthed for at opretholde brystbenet recumbency. Derefter overføre mus ind i en ren animalske værelse.
  3. Bogføre DECT imaging analyse
    1. Find mus serie på DECT-workstationinterface (Se Tabel af materialer) og vælge den "+ C Mono fase" serie lister. Åbn "GSI volumen Viewer" og vælg "GSI VV generelle" protokol fra grænsefladen ' GSI protokol Manager'.
    2. Klik på "Visningstype" active anmærkning på det øverste venstre hjørne af billedet viewports og vælg "koronale" orientering fra drop-down menuen.
    3. For ét billede viewport, klik på "Volume 1" active anmærkning på det øverste venstre hjørne og vælg "Mono" diskenheder fra drop-down menuen. Ligeledes, i et andet billede viewport, Vælg "Jod (vand)" diskenheder. Klik og hold venstre museknap nede, trække billedet fra "Jod (vand)" viewport til "Mono" og markere feltet "Bland synspunkter" for at få farvebilleder smeltet.
    4. Klik og træk fra midten af ikonet "Billede rulle" at observere billeder. Gemme de billeder, som viser positive resultater som smeltet farvebilleder.

3. PET/CT for Peritoneal metastase dyremodel

Bemærk: Tabellen materialer til PET/CT imager anvendes. Vi har oprettet relaterede PET/CT imaging protokollen ifølge denne artikel21.

  1. Opsætning af mikro-PET/CT billeddannelse protokol
    1. For en hel-krops CT-scanning, angive aktuelle på 500 µA, spænding på 80 kV, eksponeringstid på 200 ms og 240 trin til 240° rotation. For X-ray detektor, vælge opløsning på "lav system forstørrelse" med 78 mm aksial imaging felt og enkeltseng tilstand. Bruge metoden "Fælles Cone-Beam genopbygning" og vælge indstillingen "realtid genopbygning", så værtscomputeren kan forbinde med dedikeret realtid genopbygning computeren (Cobra) at indlede opgaven.
    2. PET opkøb, i indstillingen "erhverve tidspunkt" sætte "fast scan tid" til 600 s (10 min). Indstil "studere isotop" F-18 og "energi niveau" til 350-650 keV.
    3. For at producere PET histogrammet, sætte rammen"dynamisk" som "sort" at behandle data som en ramme for hele den periode at opnå statisk scanning. Indstille histogram type til "3D" og vælge indstillingen "ingen scatter korrektion".
    4. PET genopbygning, rekonstruere billeder ved hjælp af en OSEM3D algoritme efterfulgt af kort eller hurtigt kort22 leveres af PET/CT workstationsoftware (Se Tabel af materialer).
  2. Forberedelse før PET/CT billeddannelse
    1. Hurtigt de mus, som har undergået DECT eksperimenter for 4 h og overføre mus til nye dyr bure 30 min før billeddannelse.
    2. Vejer mus og optage deres vægt.
    3. Følg instituttets sikkerhedsprocedurer for at erhverve og transportere pakken indeholder radioaktive materialer (RAM). Brug et beskyttende skjold til at bære 18F-FDG (5 mCi), og måle radioaktivitet af den samlede 18F-FDG med en dosis kalibrator.
    4. Fortynd 18F-FDG med normal saltvand til passende radioaktivitet i mus injektion.
      Bemærk: Fortyndet aktiviteten af 18F-FDG skal være tilgængelige på 100-200 µCi/100 µL for hver mus.
      1. Trække 200 µL 18F-FDG løsning i en 1 mL sprøjte. Måle radioaktivitet i hele sprøjten med en dosis kalibrator og optage 18F-FDG forberedelsestid.
    5. Indsprøjtes hver mus med 200 µL 18F-FDG løsning via ruten hale intravenøs injektion og optage 18F-FDG injektion tid. Efter injektion af alle mus, måle det resterende radioaktivitet af sprøjten med dosis kalibrator straks og optage det tidspunkt, hvor målinger blev taget efter afslutning af injektion.
    6. Beregne den injicerede 18F-FDG aktivitet for hver mus ved følgende formel: injiceres aktivitet (µCi) = aktivitet i sprøjten før injektion - aktivitet i sprøjten efter injektion.
  3. PET/CT billeddannelse proces
    1. Sætte dyret i en anæstesi induktion kammer; bedøver musen bruger inhaleret 3% isofluran i ilt efter afslutningen af 18F-FDG injektion.
      Bemærk: Følg alle dyrevelfærd retningslinjer passende for operation; holde musene varme ved hjælp af den hede afrivningsblok. Brug salve på øjnene for at forhindre tørhed under anæstesi.
    2. Når anæstesi er induceret, flytte musen på micro-CT scanning seng samtidig med at kontinuerlig anæstesi og opvarmning. Placer lederen af mus i en kegle ansigtsmaske, der kontinuerligt leverer isofluran (2%) i ilt med en væskehastighed på 2 L/min. sted musen i liggende stilling til sikre kropsholdning er i overensstemmelse med det i DECT scanninger.
    3. Flytte dyret til indgangen af PET/CT-scanner, klik på "laser"-ikonet fra værktøjslinjen viewer, og bruge touchpad kontrol interface til at flytte sengen, så maven af musen er beliggende i centrum af PET og CT field-of-view (FOV) under scanningen. I vinduet "Laser Juster" Vælg "første scanning type" som "CT scanning", og "PET erhvervelse inkluderet i arbejdsproces" som mulighed.
    4. Åbn vinduet "Spejder View" og erhverve en spejder Se X-ray røntgenbillede. Justere placeringen af animalske sengen, så feltet center for visning af CT er beliggende på midten af selve musen.
    5. Vælg den protokol, der er etableret tidligere (i trin 3.1). Indtast antallet af mus til at blive afbildet (successivt) i pop-up vinduet og klik på indstillingen "Setup", derefter indtaste vægten. Så klik på "Setup" valgmulighed igen og følg instruktionerne pop-up-vinduet til at fuldføre opsætningen.
    6. Klik på ikonet "Start arbejdsproces" til at starte scanningen.
    7. At vurdere kvaliteten af de erhvervede CT og PET billeder efter alle scanninger er afsluttet. Overføre data via netværket til stillingen imaging analyse til yderligere undersøgelse.
      Bemærk: Justere vinduesbredde og vindueniveau af billedet for at sikre, kontrasten i organer vises korrekt. Tjek opløsning af organer i billeder til at bekræfte den billeddiagnostiske kvalitet.
    8. Fjerne dyret fra imager og straks aflive af cervikal dislokation. Bruge billedbehandling system til det næste dyr successivt.
  4. Bogføre PET/CT billeddannelse analyse
    1. Åbn PET/CT workstation-softwaren, importere den CT og PET billede seriedata i softwaren. I vinduet "Registrering", klik "Generel analyse" mulighed for at registrere CT og PET billeder sammen, og vælge "Sky" modellen under vinduet "Review" at vise en perfekt tilpasning mellem CT og PET billeder.
    2. Identificere de peritoneal knuder med henvisninger fra de Co registrerede billeder i vinduet "Region af interesse (ROI) kvantificering".
    3. I vinduet "Region af interesse (ROI) kvantificering" tegne ROI med værktøjer over de sammenvoksede billeder, redigere størrelse og form af ROI, record til SUVmax værdi, derefter output og gemme de valgte flettede billeder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

DECT og PET/CT-scanning blev udført på nøgen mus efter to uger af celle linje injektioner. GSI billeder givet fremragende resultater til at vise subkutane metastaser ud over konturen af maven for gruppen sFRP1 overekspression, og metastaser med perifere enhancement blev bekræftet af farveskalaen billede (fig. 1a-c). PET/CT billeder afbildet focally unormal FDG optagelsen af metastaser, herunder i peritoneal og subkutane metastaser (fig. 1d). Peritoneal metastaser og store subkutane metastase vist på DECT og PET/CT billederne blev yderligere illustreret af brutto modellen og histologiske sektion (figur 1e-f). Sammenlignet med gruppen positivt udtryk, var der ingen synlige læsioner, indlysende unormal forbedringer eller høj FDG optagelse i bughulen i gruppen sFRP1 tomme indlæsning fra DECT og PET/CT billeder (figur 2a-b). Selv om billeder af brutto modellen og histologiske resultater bekræftede den succesfulde implantation for denne gruppe (figur 2c-d).

Intervention behandling af TGF-B1 inhibitor og placebowere udføres på nøgen mus efter to uger af celle linje injektioner, og DECT og PET-CT-scanning blev udført på nøgen mus efter to ugers behandling. For at bekræfte proces af dannelsen af peritoneal metastase knuder i mus fra indledningen af target terapi, blev opfølgende DECT og PET/CT scanninger udført. Ikke-invasive billeddannelse scanninger blev udført for at vurdere effekten af TGF-B1 målrettet behandling. Billeder for mus i gruppen TGF-B1 behandling afbildede indlysende forbedring og fokale unormal FDG optagelse af metastaser i de koronale sammenvoksede billeder af DECT og PET/CT (fig. 3a-b). Brutto prøver illustreret kun 8 knuder af peritoneal metastaser (figur 3c) med diffust distribution i bughulen. Kvantitativt, viste figur 3 moderat perifere ekstraudstyr på DECT og reduceret FDG optagelse, med en SUVmax tæt på 0,83. På den anden side musene i kontrolgruppen, som fik normal saltvand også viste synlige læsioner og focally unormal optagelse af metastaser i de koronale sammenvoksede billeder af DECT og PET/CT (figur 4a-b). Brutto prøver illustreret 22 knuder af peritoneal metastaser (fig. 4c), og lokale metastase knuder var vedhængende til bughulen. SUVmax værdier i tumorer blev ikke ændret (på 1,26) for musene i kontrolgruppen, som fik normal saltvand.

Det er bemærkelsesværdigt, at nogle gange tarmkanalen vil forårsage FDG mild indtagelse og lyse regionen i billederne vil producere falske positive resultater. Hjertet og blæren vil også samle en masse FDG, som kan vise sig som et lyspunkt i billederne. Det er nødvendigt at undgå de relevante niveau billeder for at bestemme den virkelige FDG optagelse område af tumor.

Figure 1
Figur 1 : Tomogram af sFRP1 overekspression gruppe peritoneal metastase model fra DECT, PET/CT og svarer han farvning. (en-c) GSI monokromatiske billeder i portalen fase: (et) tværgående monokromatiske billede, (b) tværgående farve-smeltet billede, (c) koronale farveskala billede; (d) koronale smeltet billeder af PET/CT, (e) brutto modellen, (f) histologiske sektion. Pilene angiver de peritoneale metastatisk knuder, mens pilespidser angive subkutane metastaser. Figur 1 f er det patologiske farvnings-resultatet af en tumor knude; billedet viser morfologi og distribution af tumorceller; Skalalinjen = 100 µm. Dette tal er blevet ændret fra reference19. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2 : Tomogram af sFRP1 Tom lastning gruppe peritoneal metastase model fra DECT, PET/CT og histologiske analyse. (en) GSI farveskala smeltet billeder fås i portalen fase, (b) smeltet PET/CT billede, (c) brutto modellen og (d) histologiske sektion. Ingen synlige læsion, indlysende unormal ekstraudstyr eller høj FDG optagelsen blev vist i bughulen. (c) og (d) bekræftede den succesfulde implantation. Pilespidser i figur 2c påpegede de peritoneale metastatisk knuder forårsaget af SGC-7901/vektor cellelinjer. Hjertet og blæren viste indlysende FDG elevation i figur 2b. Figur 2 d er det patologiske farvnings-resultatet af en tumor knude; billedet viser morfologi og distribution af tumorceller; Skalalinjen = 100 µm. Dette tal er blevet ændret fra reference19. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3 : Tomogram af TGF-B1 behandling gruppe peritoneal metastase model af DECT og PET/CT og tilsvarende brutto prøvemateriale. (en) koronale smeltet billede af DECT, (b) de sammenvoksede billeder af PET/CT. (c) brutto modellen. Hjertet og blæren viser indlysende FDG elevation i figur 3b. Brutto modellen illustreret 8 knuder af peritoneal metastaser. Pile påpegede de metastatisk knuder svarende til den radiografiske konstatering. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4 : Tomogram af TGF-B1 kontrol gruppe peritoneal metastase model af DECT og PET/CT og tilsvarende brutto prøvemateriale. (en) koronale sammenvokset billede af DECT, (b) de sammenvoksede billeder af PET/CT, og (c) brutto modellen. Brutto modellen illustreret 22 knuder af peritoneal metastaser. Pile påpegede de metastatisk knuder svarende til den radiografiske konstatering. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Supplementary Figure 1
Tillægs figur 1: eksempel tværgående farve-smeltet billede. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Supplementary Figure 2
Tillægs figur 2: prøve koronale farve-smeltet billede. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dyremodeller har været udbredt i studiet af molekylære mekanismer bag gastrisk kræft, og at eksperimentere med forskellige terapeutiske strategier23,24,25. I denne undersøgelse, vi har beskrevet en detaljeret protokol for mavekræft peritoneal metastase nøgen mus modellering, ved hjælp af DECT og PET/CT til billede gastrisk tumorer for at identificere tumor celledelingen i realtid og overvåge peritoneal metastaser og svar til terapeutiske indgreb i mavekræft dyremodeller. Denne metode kan give forskere, der er involveret i at studere de molekylære mekanismer af gastrisk kræft, eller eksperimenter imaging tumorer, for at etablere mere integreret og præcise planer. Derudover beskrev vi brugen af DECT og PET/CT-enheder, der kan tjene som platforme for at opdage tumor imaging ydeevne med genterapi forordning og mål. Derfor, metoden kan bruges af forskere til at forstå og udforske de biologiske processer for kræft tilbagefald og progression. Vi har demonstreret, at den ikke-invasive billeddannelse modalitet kunne opdage øget tumordannelse ved overekspression af gener med positive resultater på DECT og PET/CT samtidigt, peritoneal metastaser efter terapeutisk intervention med målrettet hæmmer viste negative FDG optagelse ydeevne på PET/CT SUVmax af tumor knuder præsenteret en nedadgående tendens i forlængelse af behandling cyklussen.

I vores undersøgelse brugte vi ændringen i FDG optagelse som vurdering indikator for terapeutiske virkninger for peritoneal metastaser. Stor indsats er blevet lagt frem til at vise, at FDG udbredelse er forbundet med tumor aggressivitet26. Progressive gastrisk karcinomer, repræsenteret af dybden af invasionen, lymfe gennemtrængning, vaskulære invasion og tumorstørrelse, vise højere FDG optagelse27. Med hensyn til kvantitativ evaluering foreslog undersøgelser at SUVmax har en positiv sammenhæng med spredning i forskellige maligniteter15,28. Vores resultater viste, at sammenlignet med kontrolgruppen, sFRP1 overekspression positivt induceret synligt større knuder med markant stigende ekstraudstyr og højere FDG optagelse i peritoneal tumorer, som blev dokumenteret i figur 1. Derudover viste SUVmax en indlysende ændring tendens i behandlet målgrupperne, i modsætning til uændret i kontrolgruppen. Disse resultater blev vist i figur 3 med en nedsat FDG optagelse, med en SUVmax tæt på 0,83 for behandling-gruppen i stedet for en uændret SUVmax værdi af tæt på 1.26 for musene i kontrolgruppen, som fik normal saltvand (figur 4 ). Vores resultater viste, at ikke-invasive billeddannelse teknikker, såsom DECT og PET/CT, give mulighed for at anvende billedteknologi til at vurdere information på det molekylære niveau i tumorceller og demonstreret gyldigheden af kombinere programmerne af DECT og PET/CT til at levere en levedygtig, reproducerbare og non-invasiv billeddiagnostik strategi for at overvåge tumoren knuder fremkaldt af gen graduering for gastrisk kræftforskning. Da FDG optagelsen er forbundet med tumor aggressivitet26, er udnyttelse af PET/CT imaging for at vurdere graden af tumor invasion og behandling mulig.

I vores tidligere undersøgelser, vi har konstateret, at injektion tid og metode kan påvirke imaging resultaterne af DECT scanning. Som omsætning opstår chanages hurtigt i mus, og styrkelse af peritoneal metastase primært i fasen for arteriel, peritoneal metastaser knuder ikke vises muligvis helt, hvis scanningen begynder væsentligt senere end tid, injektion. Nøgen musene skal placeres i et varmt og rent miljø efter undersøgelse at lade musene hvile i 12 timer før PET/CT imaging for at undgå virkningerne på knuder optagelse af 18F-FDG i PET/CT billeddannelse med overdreven resterende kontraststof i den kroppen. Opmærksomhed bør betales til injektion tid og aktivitet i forberedelse og injektion af FDG. Den optimale aktivitet koncentration af 18F-FDG for PET/CT var omkring 100-200µCi/100µL for hver injektion. For høj en koncentration kunne øge byrden af kredsløbssygdomme og resultere i død af mus, mens for lavt af en koncentration kan interferere med tumor optagelse imaging. Så er det afgørende for at sikre effektiviteten og nøjagtigheden af 18F-FDG konfiguration. Sørg for, at PET/CT imaging position af nøgen mus er i overensstemmelse med de DECT imaging for at lette matchningen af tumor billeder.

Der er flere begrænsninger for vores undersøgelse. Den begrænsede opløsning af DECT kan bidrage til de negative resultater for synlighed som nogle peritoneal tumorer kan udstille utilstrækkeligt øge størrelse. Det har været kendt, at PET/CT har lav specificitet og manglende anatomiske lokalisering, og apoptose og nekrose af tumorceller induceret af kemoterapeutiske stof interventioner kan påvirke 18F-FDG optagelse29,30 . Desuden, kan den normale fysiologiske aktivitet i tarm sløjfer og 18F-FDG fastholdelse i urinlederne og blæren bidrage til falske positiver opstår i PET/CT billeder31. Peritoneal metastase i nøgen mus modeller er vanskelig at opdage og overvåge, så valget af passende tid i terapeutisk intervention og imaging eksperimenter er særlig vigtig. Derfor, den tidlige diagnosticering af små tumorer er stadig et problem skal løses.

Afslutningsvis har vi beskrevet en metode, der udnytter DECT og PET/CT imaging-teknologi for præcis detektion og evaluering af effekten af målrettede terapi. Vores resultater viser, at ikke-invasive billeddannelse ved hjælp af protokollerne beskrevet giver mulighed for overvågning og evaluering af peritoneal metastase progression ved hjælp af dyremodeller. Anvendelser af denne metode tilpasses nemt for prækliniske forskning med det formål at opdage mavekræft peritoneal metastaser, der kan være nyttigt at evaluere sygdom diagnostiske eller terapeutiske metoder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen interessekonflikter at erklære.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af NSFC (nr. U1532107) og Shanghai Jiao Tong University Biomedicinsk teknik projekt (nr. YG2014MS53). Forfatterne vil gerne anerkende Jianying Li og Yan Shen for deres nyttige bemærkninger og tekniske støtte indsats i udviklingen af DECT og PET/CT billeddannelse metode.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Iohexol BEJING BEILU PHARMACEUTICAL CO,LTD NMPN:H20053800 non-ionic contrast medium for DECT scan
normal saline HUNAN KELUN PHARMACEUTICAL CO,LTD NMPN:H43020455 placebo of control group
BALB/c nude mice  SLAC LABORATORY ANIMAL BALB/cASlac-nu animal model
SGC-7901  cells Library of typical culture of Chinese academy of sciences TCHu 46 gastric cancer cell 
SB431542 Selleck No.S1067 TGF-β1 inhibitor
GE Discovery CT750 HD GE Healthcare dual-energy spectral CT scanner 
AW Volumeshare5 GE Healthcare dual-energy spectral CT workstation
Siemens Inveon micro-PET/CT Siemens Preclinical Solution positron emission tomography/
computed tomography scanner 
Inveon Acquisition Workplace Siemens Preclinical Solution PET-CT workstation

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ferlay, J., et al. Cancer incidence and mortality worldwide: sources, methods and major patterns in GLOBOCAN 2012. Int J Cancer. 136 (5), 359-386 (2015).
  2. Kobayashi, D., Kodera, Y. Intraperitoneal chemotherapy for gastric cancer with peritoneal metastasis. Gastric Cancer. 20, (Suppl 1) 111-121 (2017).
  3. Gu, W., Li, X., Wang, J. miR-139 regulates the proliferation and invasion of hepatocellular carcinoma through the WNT/TCF-4 pathway. Oncol Rep. 31 (1), 397-404 (2014).
  4. Sugai, T., et al. Molecular analysis of gastric differentiated-type intramucosal and submucosal cancers. Int J Cancer. 127 (11), 2500-2509 (2010).
  5. Shi, Y., He, B., You, L., Jablons, D. M. Roles of secreted frizzled-related proteins in cancer. Acta Pharmacol Sin. 28 (9), 1499-1504 (2007).
  6. Amin, N., Vincan, E. The Wnt signaling pathways and cell adhesion. Front Biosci (Landmark Ed). 17, 784-804 (2012).
  7. Jones, S. E., Jomary, C. Secreted Frizzled-related proteins: searching for relationships and patterns. Bioessays. 24 (9), 811-820 (2002).
  8. Qu, Y., et al. High levels of secreted frizzled-related protein 1 correlate with poor prognosis and promote tumourigenesis in gastric cancer. Eur J Cancer. 49 (17), 3718-3728 (2013).
  9. Pan, Z., et al. Determining gastric cancer resectability by dynamic MDCT. Eur Radiol. 20 (3), 613-620 (2010).
  10. Pan, Z., et al. Gastric cancer staging with dual energy spectral CT imaging. PLoS One. 8 (2), 53651 (2013).
  11. Kim, M. J., Hong, J. H., Park, E. S., Byun, J. H. Gastric metastasis from primary lung adenocarcinoma mimicking primary gastric cancer. World J Gastrointest Oncol. 7 (3), 12-16 (2015).
  12. Maeda, H., Kobayashi, M., Sakamoto, J. Evaluation and treatment of malignant ascites secondary to gastric cancer. World J Gastroenterol. 21 (39), 10936-10947 (2015).
  13. Bensinger, S. J., Christofk, H. R. New aspects of the Warburg effect in cancer cell biology. Semin Cell Dev Biol. 23 (4), 352-361 (2012).
  14. Smyth, E., et al. A prospective evaluation of the utility of 2-deoxy-2-[(18) F]fluoro-D-glucose positron emission tomography and computed tomography in staging locally advanced gastric cancer. Cancer. 118 (22), 5481-5488 (2012).
  15. Oka, S., Uramoto, H., Shimokawa, H., Iwanami, T., Tanaka, F. The expression of Ki-67, but not proliferating cell nuclear antigen, predicts poor disease free survival in patients with adenocarcinoma of the lung. Anticancer Res. 31 (12), 4277-4282 (2011).
  16. Zhao, C. H., Bu, X. M., Zhang, N. Hypermethylation and aberrant expression of Wnt antagonist secreted frizzled-related protein 1 in gastric cancer. World J Gastroenterol. 13 (15), 2214-2217 (2007).
  17. Cheson, B. D. Role of functional imaging in the management of lymphoma. J Clin Oncol. 29 (14), 1844-1854 (2011).
  18. Fuster, D., et al. Preoperative staging of large primary breast cancer with [18F]fluorodeoxyglucose positron emission tomography/computed tomography compared with conventional imaging procedures. J Clin Oncol. 26 (29), 4746-4751 (2008).
  19. Lin, H., et al. Secreted frizzled-related protein 1 overexpression in gastric cancer: Relationship with radiological findings of dual-energy spectral CT and PET-CT. Scientific Reports. 7, 42020 (2017).
  20. Cadena-Herrera, D., et al. Validation of three viable-cell counting methods: Manual, semi-automated, andautomated. Biotechnol Rep (Amst). 7, 9-16 (2015).
  21. Wang, X., Minze, L. J., Shi, Z. Z. Functional imaging of brown fat in mice with 18F-FDG micro-PET/CT. J Vis Exp. (69), (2012).
  22. Grootjans, W., et al. Performance of 3DOSEM and MAP algorithms for reconstructing low count SPECT acquisitions. Z Med Phys. 26 (4), 311-322 (2016).
  23. Chang, H. R., et al. Improving gastric cancer preclinical studies using diverse in vitro and in vivo model systems. BMC Cancer. 16, 200 (2016).
  24. Chang, H. R., et al. HNF4alpha is a therapeutic target that links AMPK to WNT signalling in early-stage gastric cancer. Gut. 65 (1), 19-32 (2016).
  25. Zheng, H. C., et al. BTG1 expression correlates with pathogenesis, aggressive behaviors and prognosis of gastric cancer: a potential target for gene therapy. Oncotarget. 6 (23), 19685-19705 (2015).
  26. Yamada, A., Oguchi, K., Fukushima, M., Imai, Y., Kadoya, M. Evaluation of 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose positron emission tomography in gastric carcinoma: relation to histological subtypes depth of tumor invasion, and glucose transporter-1 expression. Ann Nucl Med. 20 (9), 597-604 (2006).
  27. Hirose, Y., et al. Relationship between 2-deoxy-2-[(18)F]-fluoro-d-glucose uptake and clinicopathological factors in patients with diffuse large B-cell lymphoma. Leuk Lymphoma. 55 (3), 520-525 (2014).
  28. Tchou, J., et al. Degree of tumor FDG uptake correlates with proliferation index in triple negative breast cancer. Mol Imaging Biol. 12 (6), 657-662 (2010).
  29. Coleman, R. E., et al. Concurrent PET/CT with an integrated imaging system: intersociety dialogue from the Joint Working Group of the American College of Radiology the Society of Nuclear Medicine, and the Society of Computed Body Tomography and Magnetic Resonance. J Am Coll Radiol. 2 (7), 568-584 (2005).
  30. Brepoels, L., et al. Effect of corticosteroids on 18F-FDG uptake in tumor lesions after chemotherapy. J Nucl Med. 48 (3), 390-397 (2007).
  31. Spaepen, K., et al. [18)F]FDG PET monitoring of tumour response to chemotherapy: does [(18)F]FDG uptake correlate with the viable tumour cell fraction. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 30 (5), 682-688 (2003).

Tags

Medicin sag 131 gastrisk kræft peritoneal metastase dyremodel genregulering målrettet behandling imaging dual energy CT PET/CT
RIBOREGULATION og målrettet terapi i mavekræft Peritoneal metastase: radiologiske fund fra Dual Energy CT og PET/CT
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Shi, B., Lin, H., Zhang, M., Lu, W., … More

Shi, B., Lin, H., Zhang, M., Lu, W., Qu, Y., Zhang, H. Gene Regulation and Targeted Therapy in Gastric Cancer Peritoneal Metastasis: Radiological Findings from Dual Energy CT and PET/CT. J. Vis. Exp. (131), e56526, doi:10.3791/56526 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter