Waiting
Login processing...

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

Medicine

Gene regulering og målrettet terapi på magekreft Peritoneal metastasering: radiologisk funn fra Dual energi 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 protokollen beskriver dual energi CT og PET/CT imaging metoder i svulst bildebehandling og effekt evaluering. Denne artikkelen viser forskningsmetoder og resultater av dual energi CT og PET/CT å evaluere genet regulering og målrettet behandling av magekreft peritoneal metastasering.

Abstract

Magekreft er fjerde i kreftforekomst over hele verden med en fem-års overlevelse på bare 20% - 30%. Peritoneal metastasering er den vanligste typen metastasering som følger unresectable magekreft og er en definitiv determinant for prognose. Forebygge og kontrollere utviklingen av peritoneal metastasering kan spille en rolle i å hjelpe å forlenge overlevelsen av magekreft pasienter. En ikke-invasiv og effektiv tenkelig teknikk vil hjelpe oss å identifisere invasjon og metastasering prosessen med peritoneal metastasering og å overvåke endringer i svulst knuter svar på behandlinger. Dette vil gjøre oss til å få en nøyaktig beskrivelse av utviklingsprosessen og molekylære mekanismer for magekreft. Vi har nylig beskrevet eksperiment med dual energi CT (DECT) og fantes et positron utslipp tomografi/beregnet tomografi (PET/CT) plattformer for påvisning og overvåking av mage svulst metastasering naken mus modeller. Vi har vist at ukentlige kontinuerlig overvåking med DECT og PET/CT kan identifisere dynamiske endringer i peritoneal metastasering. SFRP1-overuttrykte i magekreft mus modeller viste positiv radiologisk ytelse, en høyere FDG opptak og økende ekstrautstyr og den SUVmax (standardiserte opptak verdi) av knuter demonstrert en tydelig endring trend i svar på målrettet behandling av TGF-β1 hemmer. I denne artikkelen vi beskrevet detaljerte ikke-invasiv tenkelig prosedyrer for å forske mer komplekse på magekreft peritoneal metastasering bruker dyremodeller og gitt representant imaging resultater. Bruk av ikke-invasiv Bildeteknikker bør tillate oss å bedre forstå mekanismene av tumorigenesis, overvåke tumor vekst og evaluere effekten av terapeutisk intervensjon for magekreft.

Introduction

Magekreft (GC) fortsatt fjerde vanligste malignancy og andre ledende årsaken til kreft dødelighet verden1. Selv om nøyaktigheten i diagnostisering og behandling av magekreft har blitt kraftig forbedret, peritoneal metastasering er mest sentrale punkt av magekreft prognosen eller regelmessighet og er en definitiv determinant av postoperativ død2. Det er generelt akseptert at peritoneal formidling er livstruende måte av metastasering, der sykdommen blir ukontrollerbare og prognosen for pasienten er dårlig når peritoneal formidling er opprettet. Derfor deteksjon og terapeutiske effekten vurdering av magekreft peritoneal metastasering er avgjørende for klinisk praksis.

Økende forekomsten og dødelighet av magekreft hadde påvirket forskere til å identifisere de molekylære mekanismene. Høy uttrykket av gener som utskilles frizzled-relaterte proteiner 1 (sFRP1) kan føre til aktivering av signal veien i de tidlige stadiene av magekreft, fremme prosessen med tumor vekst, spredning, differensiering og apoptose3 , 4 , 5 , 6 , 7. sFRP1-overuttrykte celler viste en økning i uttrykket av TGFβ, nedstrøms mål og TGFβ-mediert EMT8. Tidligere studier har vist at TGF-β1 nivået er korrelert med peritoneal metastasering og TNM stadier av magekreft. Vi har beskrevet endringene i kreft celle spredning av sFRP1 overuttrykte og TGF-β1 hemming, og etablerte dyr modeller for peritoneal metastase å vise resultatene av svulst imaging under effekter av genet regulering.

Dyr modeller for magekreft er uunnværlige verktøy for forskning tumor utvikling og eksperimentere med ulike strategier uten å ofre dyr. Dyremodeller har vist seg nyttig i formasjon mekanismer av svulster og celler opprinnelsesland, bestemme tilstedeværelsen av stilk celler, og undersøker ulike romanen strategier. Derfor en sanntid ikke-invasiv teknikk kan gi en nøyaktig beskrivelse av utviklingen av mage svulster og tumor respons på behandling, som kan identifisere utviklingen av peritoneal metastasering knuter i naken mus og overvåke endringene til en svulst svar på ulike eksperimentelle og terapeutiske tiltak.

Foreløpig multi detektor CT (MDCT) spiller en viktig rolle i TNM iscenesettelsen av mage kreft og er nyttig for å forutsi svulst resectability preoperatively9. Imidlertid har radiologisk studier av pasienter med histologisk bevist mage karsinom hovedsakelig vært basert på morfologi. DECT bildebehandling utvider parameterne for å gjenspeile funksjonelle informasjon ved gir monokromatiske bilder og kan være nyttig for å forbedre N staging nøyaktighet for mage kreft. Videre, denne teknikken gjør oppkjøpet av materiale-nedbryting bilder, som kan være nyttig å skille mellom differensiert og udifferensierte mage carcinoma, og mellom metastatisk og ikke-metastatisk lymfeknuter10 . Med innføringen av DECT, har funksjonelle tenkelig aspekt av CT også lagt til kliniske applikasjoner, bidra til evalueringer av terapeutiske effekten og forutsi pasienten prognoser11,12,13. PET/CT er en nyttig tenkelig teknikk for å oppdage og iscenesettelse av magekreft og kan evaluere gjentakelse av svulsten effektivt14. Svulst celle spredning og angiogenese var begge regnet som nødvendig i utviklingen av en detectable svulst15, svulst knuter viste en positiv ytelse med høyere SUVMaks på PET/CT basert på deres preferanser for aerobic Glykolysen, 18F-FDG, en glukose analog, har blitt utnyttet som en lovende tracer i diagnostikk av malignitet, kombinert med PET/CT16. Denne metoden er avhengig av rask glukose forbruket av tumor vev og har bred klinisk programmer, inkludert bistå i deteksjon, staging og evaluering av prognosen for svulster, samt overvåking tumorer svar til terapi17 , 18. som ikke-invasive metoder, DECT og PET/CT har vært benyttet å diagnostisere ondsinnethet svulst og vurdere tumor respons på ulike terapier.

Vår gruppe har brukt denne ikke-invasiv bildebehandling metode med DECT og PET/CT skanner å oppdage og overvåke tumor vekst og metastasering i levende mus19. Vi utforsket tenkelig funn indusert av sFRP1-overuttrykte i mage kreft celler i vivo med naken mus, med DECT og PET/CT og endringer av SUVMaks verdi etter målrettet terapi som den TGF-β1 inhibitor å bekrefte utviklingen av svulst knuter i peritoneum etter genet induksjon, og studerte også endringene i svulst knuter svar på eksperimentell behandlinger. I dette papiret presentere vi detaljerte prosedyrer for modellering mage svulst peritoneal metastasering i mus og oppdagelsen og avlytting med DECT og PET/CT

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dette arbeidet ble utført i strengt samsvar med standardene etablert av retningslinjene og bruk av laboratoriet dyr av Shanghai Jiao Tong University og ble godkjent av laboratoriet dyr etikk komiteen av Ruijin gjestfrihet.

1. magekreft Peritoneal metastasering dyremodell

  1. Del en moderat differensiert SGC-7901 menneskelige magekreft cellen linje i en SGC-7901/sFRP1-gruppe og en SGC-7901/vector gruppe. Kultur to grupper av celler separat i RPMI 1640 supplert med 10% fosterets bovin serum, 100 enheter/mL streptomycin og 100 µg/mL penicillin på 37 ° C i en fuktet atmosfære med 5% CO2.
  2. Bruke 4-6-uke-gamle kvinnelige athymic BALB/c naken mus med kroppen vekt på 25 til 30 g. sted dyrene ved bestemte patogen uten betingelser i en dyr anlegget.
  3. Del mus tilfeldig i sFPR1 overuttrykte gruppen og gruppen sFPR1 tom lasting.
    Merk: Hver gruppe hadde ti naken mus; tjue mus ble tilfeldig delt inn i TGF-β1 behandling og TGF-β1 kontrollgruppe, med opptil 5 naken mus per dyr bur.
  4. Opprette gruppen sFPR1-overuttrykte peritoneal metastasering xenograft modeller ved å tilsette 150 µL (2 x 106 celler/mL) suspensjon av SGC-7901/sFRP1 celler via bukhulen, SGC-7901/vector celler administreres for å etablere gruppen tom lasting.
    Merk: Bruk en hemocytometer telling metoden for å bestemme konsentrasjonen av celler20.
  5. Opprette gruppen peritoneal metastasering xenograft modeller ved å tilsette 150 µL (2 x 106 celler/mL) suspensjon av SGC-7901 celler via bukhulen. Administrere mål terapi av TGF-β1 hemmer SB431542 etter en periode på to uker med veksten av intraperitoneal injeksjon på en dose av 100 µL/10 g av kroppsvekt hver dag til mus i behandling gruppen.
    1. Administrere normal saline på samme dose mus i kontrollgruppen.
  6. Utføre DECT og PET/CT skanning 1 dag før behandling og 1 dag, 7 dager, 14 dager og 21 dager etter behandling.

2. DECT for Peritoneal metastasering dyremodell

Merk: Dyret imaging eksperiment ble oppnådd på dual energi CT skanner (se Tabell for materiale). Vi opprettet relaterte DECT tenkelig protokollen ifølge de tidligere studiene.

  1. Oppsett for DECT imaging protokollen
    1. På tenkelig konsollen datamaskinen, Velg ikonet "protokollen management" Angi neste grensesnittet og deretter "protokollen management" velge protokollen ledelsen skjermen.
    2. I 'Brukerprotokoll' grensesnittet, Velg underliv området inn i magen protokoller-listen.
    3. Klikk det tomme området i listene protokollen og velg "Ny"-knappen for å skrive inn navnet på en ny protokoll: "Dyr DECT Scan". Trykk "Enter" på tastaturet og velg knappen "Speider" i popup-vinduet, klikk "OK" for å sette speider serien (den første serien).
    4. Velg "XY" modus for "Anatomiske referansepunkt" og "hodet først supine posisjon" for "Pasient legning". Klikk på alternativet "automatisk overføring" og velger arbeidsstasjon plasseringen der bildet serien lastes. Navnet "Scout fase" i serien beskrivelse.
    5. I skjermbildet "Vis Rediger" sørge for de aktuelle skanning er angitt som følgende: "startsted" og "End plasseringen" alternativer angis på "S50" og "I50", "KV" til "100", "mA" på "80", "90°" for "Lateral speider posisjon", "0°" for "AP speider posisjon ", og"scout WW/WL"på"400/40".
    6. Deretter Opprett den andre serien for ikke-utvidet skanning. Klikk "Opprett ny serien", i popup-vinduet velge "Støpsel" og opprette etter-ikonene.
    7. Navnet serien som "-C fase" i serien beskrivelse og slå "Vis localizer" på. Scan type grensesnitt, velg "spiralformede" skanningstypen og 0,5 s "Rotasjon tid", klikk "Tykk Speed" alternativet for å angi parametere (detektor dekning på 40 mm, spiralformede tykkelsen på 0.625 mm, avstand og hastighet på 0.516:1/20.62, tiden på 0,5 s) i popup-vinduet Intervall for 0.625 mm, Gantry Tit på 0, SFOV Velg liten kropp, kV ved 100-vinduet klikker "mA" og skriver inn 600 for manuell mA.
    8. Klikk ikonet "Recon parametere" og åpne "Recon alternativet" popup-vinduet. Velg "Plus" for i Recon modus. Klikk på "Del" ikonet for å velge "ss50 skjær 50%" modus 'ASiR Setup skjermen'. Angi de gjenværende parameterne som følger: DFOV på 25 cm, R/L og A / P Center på 0 cm, Recon type velger "Stnd", matrisen størrelsen på 512.
    9. Opprette den tredje skanning serien for utvidet skanning ved å gjenta trinn 2.1.8, navn som "+ C QC fase" og slå "Vis localizer"; den første gruppen er oppsettet av arteriell fase serien.
    10. I 'Scan type' grensesnittet, klikk på "GSI (Gemstone Spectral Imaging)" og velg "spiralformede" skanningstypen, Velg protokollen "GSI-52" i vinduet 'Magen GSI forhåndsinnstilte utvalg'. Starte plassering og avslutte plasseringen etter ikke forbedret skanningen.
      1. Klikk ikonet "Recon parametere" og åpne "Recon alternativet" popup-vinduet. Recon modus Klikk Velg "Pluss" og "GSI alternativ" "QC"; de gjenværende parameterene er de samme som i trinn 2.1.8.
    11. Klikk ikonet "R2" og velge "Ja" i kategorien "Recon aktivert" Velg "tykkelse" i 0.625 og skriv inn 0.625 for "Intervall,". Åpne hurtigvinduet "Recon alternativet" i Recon modus velger "Pluss"; Klikk "Mono" i GSI alternativer, og angi keV til 70 keV; i vinduet Oppsett for ASiR velger den "GS40 40%" modus for GSI ASiR oppsett. De gjenværende parameterene er satt med trinn 2.1.8. Navn dette trinnet som "+ C 70keV fase".
    12. Klikk ikonet "R3" og velge "Ja" i kategorien "Recon aktivert" sett "tykkelse" på 1,25 og type 0.625 for "Intervall,". Åpne hurtigvinduet "Recon alternativet" i Recon modus velger "pluss" og "IQ forbedret"; i alternativene GSI klikk "Mono", angi keV til 70 keV og klikk "GSI Data File"; sikre GSI ASiR oppsettet er trinn 13. De gjenværende parameterene er angitt som i trinn 2.1.8. Navn dette som "+ C Mono fase".
    13. Klikk "Legg til gruppe" opprette scan to grupper som representerer portalen fasen og forsinkelse fasen, henholdsvis. Kontroller at "Start sted" og "End plasseringen" områdene hver skanning fase er konsekvente og de gjenværende parameterene er den samme som den arterielle fasen. Skriver du inn forsinkelsen i "Forberedelse Group": den første gruppen (arteriell fase) på 0 s, den andre gruppen (portal fase) på 8 s, og den tredje gruppen (forsinkelse fase) på 16 s.
    14. Klikk "Godta" lagre protokollen etter alle innstillingene er gjort.
  2. DECT avbildingsprosessen
    1. Velg naken musene tilfeldig behandling og kontroll grupper før hver skanning. Plasser valgt dyrene i nye bur og merke dem separat.
    2. Rask musene 4 h med vann, men uten mat eller sengetøy.
    3. Fjern eksperimentelle mus fra dyr center 1t før skanningen, og kontroller at mus er plassert i et nytt varme miljø til søket begynner.
    4. Bedøve alle eksperimentelle mus med en intraperitoneal injeksjon av 2,5% pentobarbital natrium (1,0 mL/kg kroppsvekt) før DECT skanne imaging, og Bekreft dybden av anestesi tå knipe refleks. Bruk salve på øynene for å hindre tørrhet under anestesi.
      Merk: Kontroller at hodet av hver naken musen er en lavere posisjon når injisere narkotika, dermed å redusere skader de indre organene. Vær oppmerksom på injeksjonsstedet og dybden av injeksjon. Plassere sprøyten i 45° vinkel på innsiden av høyre/venstre nedre del av magen, og sikre at nålen dybden er slik at injeksjon i tarm og andre organer unngås.
    5. Klikk på ikonet "Ny pasient", inn grunnleggende informasjon om musen inkludert pasient ID og navn. I "bruker protokollen", klikk "magen protokollen" og velg "Dyr DECT Scan" protokollen å angi drift grensesnitt.
    6. Når anestesi er indusert, flytter hver musen på en dyr innslag plattformen i supine posisjon og fikse halen med tape for å sikre at det ikke bøye. Sterilisere halen med alkohol for påfølgende kontrast agent injeksjon i halen-venen.
    7. Flytte CT scan sengen slik at ekstern plassering linjen laser er over nedre del av magen på dyret. Klikk på "reset"-knappen når plasseringen er fullført.
      Merk: Plassering av ekstern plassering linjer over nedre magen på dyret sikrer at dyrene er plassert så langt som mulig på utsiden av maskinen for enkel kontrast agent administrasjon i halen venen.
    8. Klikk ikonet "Bekreft" og følg blinkende rekkefølgen på knappene på tastaturet for å fullføre speideren skanning. Velg "neste serien" ikonet etter speideren skanning er fullført, og angi grensesnittet for ikke-utvidet skanning.
    9. Høyre skjermen angi "Starte sted" og "End plasseringen" på scout utsikt å definere skanning. Opprettholde samme område i "Lateral scout" og "AP scout" og dekker hele kroppen volumet av dyret.
    10. Klikk ikonet "Bekreft" og følg blinkende rekkefølgen på knappene på tastaturet for å fullføre speideren skanning.
    11. Injisere hver musen med iopamidol med en dose av 0,2 mL/100 g gjennom halen åre.
      Merk: Vi valgte å administrere kontrast mediet manuelt og holde injeksjon rate så stabil som mulig. Det er mest bidrar til fange tidlig styrking av svulsten under bildebehandling.
    12. Klikk "neste serien" utføre utvidet skanning. Angi "Starte sted" og "End plasseringen" som ikke forbedret skanningen. Klikk ikonet "Bekreft" og følg blinkende rekkefølgen på knappene på tastaturet for å fullføre den dynamiske forbedret skanner, includingarterial fase, portalen fase og forsinket fase.
      Merk: Klikk på "Bekreft" ikonet umiddelbart å starte skanning etter kontrast agent injiseres. Dette er viktig og avgjørende for utvidet skanning å sikre det beste bildet av arteriell fasen er fanget. Men forsinkelse noen etter å klikke på "Bekreft" ikonet kan sikre at eksperimentelle personalet har trukket trygt fra skanning rommet.
    13. Klikk "Avslutt eksamen" avslutte skanning grensesnittet etter at skanningen er ferdig. bildet serien ville være automatisk sendt til arbeidsstasjonen.
    14. Plasser dyret i en tom bur etter skanningen med alle mus, og observere dem før de har fått tilbake bevissthet. Ikke la et dyr uovervåket før det har gjenvunnet tilstrekkelig bevissthet for å opprettholde sternal recumbency. Deretter overføre musene i et rent dyr rom.
  3. Legge DECT imaging analyse
    1. Finn mus serien på DECT-workstationinterface (se Tabell for materiale) og velg det "+ C Mono fase" serien lister. Åpne "GSI volum Viewer" og velg "GSI VV generelt" protokollen fra ' GSI protokollbehandling ' grensesnitt.
    2. Klikk "visningstype" aktiv merknaden i øvre venstre hjørne av bildet visningsområder og velg "koronale" retning fra det miste-ned menyen.
    3. For ett bilde viewport, klikker du "Volume 1" aktiv merknaden i øvre venstre hjørne og velg "Mono" volumer fra det miste-ned menyen. Tilsvarende i et annet bilde viewport, velg "Jod (vann)" volumer. Klikk og hold venstre museknapp, dra bildet fra "Jod (vann)" viewport "Mono" og sjekk boksen "mix visningene" for å få fargebilder smeltet.
    4. Klikk og dra fra midten av ikonet "Bildet skrolle" å observere bilder. Lagre bildene som viser positive resultater som smeltet fargebilder.

3. PET/CT Peritoneal metastasering dyremodell

Merk: Se tabellen av materialer for PET/CT imager brukes. Vi opprettet relaterte PET/CT imaging protokollen ifølge denne artikkelen21.

  1. Sette mikro-PET/CT Imaging-protokollen
    1. For en hel-kropp CT scan, angi gjeldende på 500 µA, spenning på 80 kV, eksponeringstid på 200 ms og 240 trappetrinnene for 240° rotasjon. Velg oppløsning på "lav system forstørrelse" med 78 mm aksial tenkelig feltet og enkeltseng modus for X-ray detektor. Bruk metoden "Felles kjegle-Beam Reconstruction" og velg alternativet "sanntid reconstruction", slik at vertsdatamaskinen kan koble med dedikert sanntid rekonstruksjon datamaskinen (Cobra) å starte oppgaven.
    2. PET oppkjøpet i alternativet «kjøpe tid» satt "fast skanningen tid" til 600 s (10 min). Angi "studere isotop" F-18 og "energi nivå" til 350-650 keV.
    3. For å produsere PET histogrammet, angi "dynamisk rammen" som "svart" prosessen dataene som en ramme for hele varigheten å oppnå statisk skanning. Angi histogrammet til "3D" og velg alternativet "ikke scatter korrigering".
    4. PET gjenoppbygging, rekonstruere bilder ved hjelp av en OSEM3D algoritme etterfulgt av kart eller rask kart22 fra PET/CT workstationsoftware (se Tabell for materiale).
  2. Forberedelser før PET/CT bildebehandling
    1. Rask musene som har gjennomgått DECT eksperimenter 4 h og overføre mus til nye dyr burene 30 min før bildebehandling.
    2. Veie mus og spille inn sin vekt.
    3. Følg instituttets sikkerhetsprosedyrer for å skaffe og bære pakken inneholder radioaktivt materiale (RAM). Bruke et beskyttende skjold for å bære 18F-FDG (5 mCi), og måle radioaktiviteten av totalt 18F-FDG med en dose kalibrator.
    4. Fortynne 18F-FDG med vanlig saltvann til riktig radioaktiviteten av mus injeksjon.
      Merk: 18F-FDG utvannet aktiviteten skal finnes på 100-200 µCi/100 µL for hver musen.
      1. Tegne 200 µL 18F-FDG løsning 1 mL sprøyter til. Måle radioaktiviteten av hele med en dose kalibrator og fortegnelse 18F-FDG Forberedelsestid.
    5. Injisere hver musen med 200 µL 18F-FDG løsning via hale intravenøs injeksjon ruten og fortegnelse 18F-FDG injeksjon tid. Etter injeksjon av alle mus, måler den gjenværende radioaktiviteten av med dose kalibrator umiddelbart og registrere tiden målinger ble tatt etter injeksjon.
    6. Beregne injisert 18F-FDG aktiviteten for hver musen ved følgende formel: injisert aktivitet (µCi) = aktivitet i sprøyten før injeksjon - aktivitet i sprøyten etter injeksjon.
  3. PET/CT bildebehandling prosessen
    1. Dyret inn en bedøvelse induksjon kammer; bedøve musen benytter inhalert 3% Isoflurane i oksygen etter ferdigstillelse av 18F-FDG injeksjon.
      Merk: Følg alle dyrevelferd retningslinjer riktige for operasjonen. holde musene varme ved hjelp av oppvarming pad. Bruk salve på øynene for å hindre tørrhet under anestesi.
    2. Når anestesi er indusert, flytter du musen på mikro-CT skanning sengen samtidig opprettholde kontinuerlig anestesi og oppvarming. Plasser hodet av musen innenfor en kjegle ansiktsmaske som fortsatt leverer Isoflurane (2%) i oksygen på en strømningshastighet på 2 L/min. sted musen i supine posisjon slik holdning er konsistent med det i DECT skanninger.
    3. Flytte dyret til inngangen PET/CT skanner, klikker du ikonet "laser" fra verktøylinjen-visningen og bruker berøring kontroll grensesnittet flytte sengen slik at magen av mus ligger i sentrum av det PET og CT felt-of-view (FOV) under skanning. I "Laser Align"-vinduet velger du "første avsøke type" som "CT", og "PET oppkjøpet i arbeidsflyten" som.
    4. Åpne vinduet "Speider View" og få en speider visning X-ray røntgenbilde. Juster plasseringen av dyr sengen slik at center synsfelt av CT ligger i sentrum av kroppen av mus.
    5. Velg protokollen etablerte tidligere (i trinn 3.1). Skriv inn antallet mus avbildes (suksessivt) i popup-vinduet, og klikk alternativet "Setup", og angi vekten. Deretter klikker du alternativet "Setup" igjen og instruksjonene vindu å fullføre installasjonen.
    6. Klikk på "Start arbeidsflyt"-ikonet for å starte skanning.
    7. Vurdere kvaliteten på ervervet CT og PET bildene etter alle skanner er fullført. Overføre dataene gjennom nettverket til innlegget imaging analyse for videre studier.
      Merk: Justere vindusbredde og Vindusnivå skal sikre at kontrasten av organer vises riktig. Sjekk oppløsningen av organer i bildene å bekrefte tenkelig kvaliteten.
    8. Fjerne dyret fra imager og umiddelbart euthanize av cervical forvridning. Bruke tenkelig system for neste dyret suksessivt.
  4. Legge PET/CT imaging analyse
    1. Åpne PET/CT workstation-programvaren, importere serien CT og PET bildedataene inn i programvaren. I vinduet "Registrering" Klikk "Generell analyse" kan registrere CT og PET bilder sammen, og velg "Sky" modellen under "Vurdering"-vinduet til å vise en perfekt justering mellom CT og PET bilder.
    2. Identifisere peritoneal knuter med referanser fra co registrerte bildene i vinduet "Område av interesse (ROI) kvantifisering".
    3. I vinduet "Område av interesse (ROI) kvantifisering" tegner avkastning med verktøy over smeltet bildene, redigere størrelsen og form av ROI, post SUVMaks verdi, så utgang og lagre de valgte flettede bildene.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

DECT og PET/CT skanning ble utført på naken mus etter to uker med cellen linje injeksjoner. GSI bilder gitt gode resultater for å vise subkutan metastasering utover konturene av magen for sFRP1 overuttrykte gruppen, og metastasering med eksterne forbedring ble bekreftet av fargeskala bildet (figur 1a-c). PET/CT-bildene avbildet focally unormal FDG opptak av metastasering, inkludert i peritoneal og underhud metastaser (figur 1d). Peritoneal metastasering og store subkutan metastasering vises på DECT og PET/CT bildene ble ytterligere illustrert av brutto prøven og histologiske delen (figur 1e-f). Sammenlignet med gruppen positive tilbakemeldinger, var det ingen synlig lesjoner, åpenbare unormal forbedringer eller høy FDG opptak i bukhulen i gruppen sFRP1 tom lasting fra DECT og PET/CT-bilder (figur 2AB). Men bilder av brutto prøven og histologiske resultater bekreftet den vellykkede implantasjon for denne gruppen (figur 2c-d).

Intervensjon behandling av TGF-β1 hemmer og placebowere utført på naken mus etter to uker med cellen linje injeksjoner og DECT og PET-CT skanning ble utført på naken mus etter to uker med behandling. For å bekrefte prosessen med dannelsen av peritoneal metastasering knuter i mus fra initiering av mål terapi, ble oppfølging DECT og PET/CT skanner utført. Ikke-invasive tenkelig søk ble utført for å vurdere effekten av TGF-β1 målrettet behandling. Bildene for mus i gruppen TGF-β1 behandling avbildet åpenbare ekstrautstyr og fokal unormal FDG opptak av metastaser i koronale smeltet bilder av DECT og PET/CT (Figur 3AB). Brutto prøver illustrert bare 8 nodules av peritoneal metastaser (Figur 3c) med diffust distribusjon i bukhulen. Figur 3 viste kvantitativt, moderat perifere ekstrautstyr DECT og redusert FDG opptak, med en SUVmax nær 0,83. På den annen side, musene i kontrollgruppen, som fikk vanlig saltvann også viste synlig lesjoner og focally unormal opptak av metastaser i koronale smeltet bilder av DECT og PET/CT (Figur 4a-b). Brutto prøver illustrert 22 nodules av peritoneal metastaser (Figur 4c), og de lokale metastasering knuter var tilhenger til bukhulen. SUVmax verdiene i tumorer ble ikke endret (på 1.26) for mus i kontrollgruppen som fikk vanlig saltvann.

Det er bemerkelsesverdig at noen ganger tarmkanalen vil føre FDG mild inntak, og regionen lyse i bildene vil produsere falske positive resultater. Hjertet og blæren vil også samle en masse FDG, som vises som et lyspunkt i bildene. Det er nødvendig for å unngå de relevante bildene for å finne virkelige FDG opptak området svulst.

Figure 1
Figur 1 : Tomogram sFRP1 overuttrykte gruppen peritoneal metastasering modell fra DECT, PET/CT og tilsvarende han farging. (en-c) GSI monokromatiske bilder i portalen fase: (en) tverrgående monokromatisk bildet, (b) tverrgående farge-smeltet bilde, (c) koronale fargeskala bildet; (d) Koronal smeltet bilder av PET/CT, (e) brutto prøven, (f) histologiske delen. Pilene angir de peritoneal metastatisk knuter, mens pilespisser angi subkutan metastasering. Figur 1 f er patologisk flekker resultatet av en svulst nodule; bildet viser morfologi og distribusjon av tumorceller. Skala bar = 100 µm. Dette tallet er endret referanse19. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2 : Tomogram av sFRP1 tom lasting gruppe peritoneal metastasering modell fra DECT, PET/CT og histologiske analyse. (en) GSI fargeskala smeltet profilen oppnådd i portalen fase, (b) smeltet PET/CT image, (c) brutto prøven, og (d) histologiske delen. Ingen synlig lesjon, åpenbare unormal ekstrautstyr eller høy FDG opptaket ble vist i bukhulen. (c) og (d) bekreftet i vellykkede implantasjon. Pilespisser i figur 2c pekte ut de peritoneal metastatisk knuter skyldes cellelinjer SGC-7901/vektor. Hjertet og blæren viste åpenbare FDG høyde i figur 2b. Figur 2 d er patologisk flekker resultatet av en svulst nodule; bildet viser morfologi og distribusjon av tumorceller. Skala bar = 100 µm. Dette tallet er endret referanse19. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3 : Tomogram av TGF-β1 behandling gruppe peritoneal metastasering modell av DECT og PET/CT og tilsvarende brutto prøven. (en) Koronal smeltet bilde av DECT, (b) smeltet bildene av PET/CT (c) brutto. Hjertet og blæren viser tydelig FDG helling i Figur 3b. Brutto prøven illustrert 8 nodules av peritoneal metastaser. Piler påpekt i metastatisk knuter tilsvarer røntgen funn. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4 : Tomogram av TGF-β1 kontroll gruppe peritoneal metastasering modell av DECT og PET/CT og tilsvarende brutto prøven. (en) Koronal smeltet bilde av DECT, (b) i smeltet bilder av PET/CT, og (c) brutto prøven. Brutto prøven illustrert 22 nodules av peritoneal metastaser. Piler påpekt i metastatisk knuter tilsvarer røntgen funn. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Supplementary Figure 1
Supplerende figur 1: eksempel tverrgående farge-smeltet bilde. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Supplementary Figure 2
Supplerende figur 2: eksempel koronale farge-smeltet bilde. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dyremodeller har blitt brukt mye i studiet av molekylære mekanismer underliggende magekreft og eksperimentere med ulike strategier23,24,25. I denne studien har vi beskrev en detaljert protokoll for magekreft peritoneal metastasering naken mus modellering, med DECT og PET/CT å bilde mage svulster identifisere svulst celle spredning i sanntid og overvåking peritoneal metastasering og Svar til terapeutisk intervensjon i magekreft dyremodeller. Denne metoden kan aktivere forskere som er involvert i å studere molekylære mekanismer av magekreft eller eksperimenter imaging svulster, for å etablere mer integrert og presise planer. I tillegg beskrev vi bruker DECT og PET/CT enheter som kan tjene som plattformer for å oppdage svulst imaging ytelse med genterapi regulering og mål. Metoden kan derfor brukes av forskere til å forstå og utforske de biologiske prosessene av kreft tilbakefall og progresjon. Vi har vist at ikke-invasiv tenkelig modalitet kan oppdage økt tumorigenesis ved overuttrykte av gener med positive resultater på DECT og PET/CT samtidig, peritoneal metastasering etter terapeutisk intervensjon med målrettet hemmer viste FDG opptak føre på PET/CT. SUVmax av svulst nodules presentert en nedadgående trend i forlengelsen av behandlingssyklus.

I vår studie brukte vi endringen i FDG opptak som vurdering indikator for terapeutiske effekter for peritoneal metastasering. Stor innsats har blitt satt ut for å vise at FDG opptak er forbundet med tumor aggressivitet26. Progressiv mage kreftsvulster, representert ved dybden av invasjonen, lymfatisk gjennomtrengning, vaskulære invasjonen og tumor størrelse, viser høyere FDG opptak27. Når det gjelder kvantitativt evaluering antydet studier at SUVmax har en positiv korrelasjon med spredning i ulike malignitet15,28. Resultatene viste at sammenlignet med kontrollgruppen, sFRP1 overuttrykte positivt indusert synlig større knuter med betydelig økt ekstrautstyr og høyere FDG opptak i peritoneal svulster, som ble dokumentert i figur 1. I tillegg viste til SUVmax en tydelig endring trend i behandlet målgruppene, i motsetning til ingen endring i kontrollgruppen. Disse resultatene ble demonstrert i Figur 3 med en redusert FDG uptake med en SUVmax nær 0,83 for gruppen behandling, i motsetning til en uendret SUVmax verdi av nær 1.26 for mus i kontrollgruppen som fikk vanlig saltvann (Figur 4 ). Resultatene indikerte at ikke-invasiv Bildeteknikker, som DECT og PET/CT, gi bruke teknologi for å vurdere informasjon på molekylært nivå i kreftceller og vist gyldigheten av kombinere programmer DECT og PET/CT å gi en levedyktig, reproduserbare og ikke-invasiv tenkelig strategi for å overvåke svulst knuter indusert av genet modulering for magekreft forskning. Siden FDG opptaket er forbundet med tumor aggressivitet26, er utnyttelsen av PET/CT for å vurdere graden av svulst invasjon og behandling mulig.

I vår tidligere studier vi har funnet at injeksjon tiden og metoden kan påvirke tenkelig resultatene av DECT skanning. Som sirkulasjonen skjer chanages raskt i mus og styrking av peritoneal metastasering hovedsakelig i arterial fase, peritoneal metastaser knuter ikke vises kanskje fullstendig hvis søket begynner betydelig senere enn injeksjon. Naken musene plasseres i et varmt og rent miljø etter eksamen, la musene hvile i 12 h før PET/CT for å unngå virkningene på knuter opptak av 18F-FDG i PET/CT bildebehandling med overdreven gjenværende kontrast agent i den kroppen. Oppmerksomhet bør vies til injeksjon tid og aktivitet i forberedelse og injeksjon av FDG. Optimal aktivitet konsentrasjonen av 18F-FDG for PET/CT var om 100-200µCi/100µL for hver injeksjon. For høy en konsentrasjon kan øke byrden av sirkulasjonssystemet og resulterer i død mus, mens for lavt til en konsentrasjon kan påvirke svulst opptak bildebehandling. Så er det viktig å sikre effektivitet og nøyaktighet av 18F-FDG konfigurasjonen. Kontroller at PET/CT imaging posisjon naken mus er forenlig med som DECT Imaging for å lette treff for svulst bilder.

Det er flere begrensninger vår studie. Begrenset oppløsningen til DECT kan bidra til negative ytelsen for synlighet som noen peritoneal svulster kan ha tilstrekkelig øke størrelsen. Det har vært kjent at PET/CT har lav spesifisitet og mangel på anatomiske lokalisering og apoptose og nekrose av kreftceller indusert av chemotherapeutic narkotikarelaterte tiltak kan påvirke 18F-FDG opptak29,30 . I tillegg kan den normale fysiologiske aktiviteten i tarm looper og 18F-FDG oppbevaring i urinlederne og blære bidra til falske positiver i PET/CT bilder31. Prosessen med peritoneal metastasering naken mus modeller er vanskelig å oppdage og overvåke, så valget av passende tidspunkt terapeutisk intervensjon og tenkelig eksperimenter er spesielt viktig. Derfor er tidlig diagnostikk av små svulster fortsatt et problem skal løses.

I konklusjonen, har vi beskrevet en metode som utnytter DECT og PET/CT imaging teknologi for nøyaktig påvisning og evaluering av effekten av målrettet terapi. Våre resultater viser at ikke-invasiv bildevisning beskrevet protokollene tillater for overvåking og evaluering av peritoneal metastasering progresjon bruker dyr modeller. Anvendelser av denne metoden kan lett tilpasses for prekliniske forskning å oppdage magekreft peritoneal metastaser, som kan være nyttig å vurdere sykdom diagnose eller terapeutiske modaliteter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingen konflikter av interesse å erklære.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av NSFC (nr. U1532107) og Shanghai Jiao Tong University Biomedical Engineering-prosjektet (nr. YG2014MS53). Forfatterne ønsker å erkjenne Jianying Li og Yan Shen for nyttige kommentarer og kundestøtte innsats i utvikle DECT og PET/CT imaging 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

Medisin problemet 131 gastrisk kreft peritoneal metastasering dyremodell gene regulering målrettet terapi bildebehandling dual energi CT PET/CT
Gene regulering og målrettet terapi på magekreft Peritoneal metastasering: radiologisk funn fra Dual energi 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