Regulación génica y la terapia dirigida en metástasis Peritoneal del cáncer gástrico: resultados radiológicos del doble de energía de CT y PET/CT
Summary
Este protocolo describe el valor de la energía dual CT y PET/CT imaging métodos de evaluación de la proyección de imagen y eficacia del tumor. Este artículo demuestra los métodos de investigación y los resultados adquiridos por energía dual CT y PET/CT para evaluar la regulación génica y el tratamiento de metástasis peritoneal del cáncer gástrico.
Abstract
El cáncer gástrico sigue siendo cuarto en la incidencia de cáncer en todo el mundo, con una supervivencia de cinco años sólo de 20% – 30%. Metástasis peritoneal es el tipo más frecuente de metástasis que acompaña el cáncer gástrico resecable y es un determinante definitivo de pronóstico. Prevenir y controlar el desarrollo de metástasis peritoneal podrían desempeñar un papel en ayudar a prolongar la supervivencia de pacientes con cáncer gástrico. Una técnica de imagen no invasiva y eficiente nos ayudará a identificar la invasión y el proceso de metástasis de metástasis peritoneal y para monitorear los cambios en los nódulos tumorales en respuesta a los tratamientos. Esto nos permitirá obtener una descripción precisa de los procesos de desarrollo y mecanismos moleculares del cáncer gástrico. Recientemente hemos descrito experimento utilizando plataformas de doble energía CT (DECT) y computada de emisión de positrones/tomografía (PET/CT) para la detección y seguimiento de metástasis de tumor gástrico en modelos de ratones desnudos. Hemos demostrado que el monitoreo continuo semanal con DECT y PET/CT puede identificar cambios dinámicos en metástasis peritoneal. La sobreexpresión de sFRP1 en modelos de ratón de cáncer gástrico mostró positiva resultados radiológicos, una mayor captación FDG y mejora creciente y el SUVmáximo (valor de captación estandarizado) de nódulos demostraron una tendencia de alteración evidente en respuesta a la terapia dirigida de inhibidor del TGF-β1. En este artículo, se describen los procedimientos detallados de imagen no invasivo para investigar metástasis peritoneal del cáncer gástrico usando los modelos animales más complejos y resultados imagen representativa. El uso de técnicas de imagen no invasiva debería permitirnos mejor entender los mecanismos de la tumorigénesis, monitorear el crecimiento del tumor y evaluar el efecto de las intervenciones terapéuticas para el cáncer gástrico.
Introduction
Cáncer gástrico (CG) sigue siendo la neoplasia más frecuente en cuarto lugar y la segunda causa de mortalidad de cáncer en todo el mundo1. Aunque ha mejorado la precisión en el diagnóstico y tratamiento del cáncer gástrico, metástasis peritoneal es el punto mas clave de pronóstico de cáncer gástrico o de repetición y es un determinante definitivo de muerte postoperatoria2. Está generalmente aceptado que la diseminación peritoneal es un modo peligroso para la vida de la metástasis, en donde la enfermedad se vuelve incontrolable y el pronóstico del paciente es pobre una vez establecida la diseminación peritoneal. Por lo tanto, la detección y evaluación del efecto terapéutico de metástasis peritoneal del cáncer gástrico es crucial para la práctica clínica.
La creciente incidencia y mortalidad del cáncer gástrico habían estimulado los investigadores a identificar sus mecanismos moleculares. La alta expresión de genes tales como proteína secretada de crispado-relacionada 1 (sFRP1) podría conducir a la activación de la vía de señal en las primeras etapas del cáncer gástrico, promover el proceso de crecimiento, proliferación, diferenciación y apoptosis de tumor3 , 4 , 5 , 6 , 7. sobreexpresión de sFRP1 células demostraron un aumento en la expresión de TGFβ, sus objetivos downstream y TGFβ-mediada EMT8. Estudios anteriores han demostrado que el nivel de la TGF-β1 se relaciona con metástasis peritoneal y las etapas TNM del cáncer gástrico. Hemos descrito los cambios en la proliferación celular de cáncer regulado por sobreexpresión de sFRP1 y la inhibición de TGF-β1, y modelos animales establecidos para que metástasis peritoneal mostrar el funcionamiento de la proyección de imagen de tumor bajo los efectos de la regulación génica.
Modelos animales de cáncer gástrico son herramientas imprescindibles para la investigación desarrollo del tumor y experimentar con diversas estrategias terapéuticas sin tener que sacrificar animales. Modelos animales han demostrado ser útiles en el estudio de los mecanismos de formación de tumores y células de origen, determinar la presencia de células madre del cáncer y examinar diversas estrategias terapéuticas novedosas. Por lo tanto, una técnica no invasiva en tiempo real puede proporcionar una descripción exacta del desarrollo de tumores gástricos y respuesta del tumor a tratamientos, que pueden identificar el desarrollo de nódulos de metástasis peritoneales en ratones desnudos y supervisar los cambios de un tumor en respuesta a diversas intervenciones experimentales y terapéuticas.
En la actualidad, Multi-detector CT (MDCT) desempeña un papel importante en la estadificación TNM de los cánceres gástricos y es útil para predecir la resecabilidad del tumor antes de la operación9. Sin embargo, los estudios radiológicos de pacientes con carcinoma gástrico histológicamente probado principalmente se han basado en la morfología. Proyección de imagen de DECT extiende los parámetros para reflejar información funcional proporcionando imágenes monocromáticas y puede ser útil para la mejora de la N escenificando la exactitud para los cánceres gástricos. Además, esta técnica permitirá la adquisición de imágenes de descomposición de material, que puede ser útil para diferenciar entre carcinoma gástrico diferenciado e indiferenciado y entre los nodos de linfa de metastásicos y no metastásico10 . Con la introducción de las DECT, el aspecto funcional de la proyección de imagen de CT también se ha añadido a las aplicaciones clínicas, contribuyendo a las evaluaciones de eficacia terapéutica y predictores pronósticos paciente11,12,13. PET/CT es una técnica de imagen útil para la detección y estadificación del cáncer gástrico y puede evaluación la recurrencia del tumor con eficacia14. Proliferación de la célula tumoral y la angiogénesis fueron estime necesarias en el desarrollo de un tumor detectable15, nódulos del tumor mostraron un desempeño positivo con mayor SUVmáximo en PET/CT. basado en su preferencia por aerobios glucólisis, 18F-FDG, un análogo de la glucosa, se ha explotado como un trazador de prometedor en el diagnóstico de tumores malignos, combinado con PET/CT16. Este método se basa en el consumo de glucosa rápida del tejido del tumor y tiene amplias aplicaciones clínicas, ayudar en la detección, estadificación y evaluación del pronóstico de los tumores, así como control de respuesta de los tumores al tratamiento17 , 18. como métodos no invasivos, DECT y PET-TAC se han utilizado para diagnosticar tumores malignos y para evaluar la respuesta del tumor a varias terapias.
Nuestro grupo ha utilizado este método imagenológico no invasivo con DECT y PET/CT escáneres para detectar y monitorear el proceso de crecimiento tumoral y metástasis en la vida de ratones19. Se analizó los resultados de la inducida por la sobreexpresión de sFRP1 en cáncer gástrico células en vivo usando ratones desnudos, con DECT y PET/CT y se describe la terapia de cambios del SUVmáximo valor después dirigidos por el inhibidor del TGF-β1 para confirmar el desarrollo de nódulos tumorales en el peritoneo después de la inducción de genes y también estudió los cambios en los nódulos tumorales en respuesta a los tratamientos experimentales. En este trabajo, presentamos los procedimientos detallados para modelado de metástasis peritoneal del tumor gástrico en ratones y su detección y seguimiento con DECT y PET/CT.
Protocol
Representative Results
Discussion
Modelos animales se han utilizado ampliamente en el estudio de los mecanismos moleculares subyacentes a cáncer gástrico y experimentar con diversas estrategias terapéuticas23,24,25. En este estudio, hemos descrito un protocolo detallado para ratones desnudos de cáncer gástrico metástasis peritoneal modelado, utilizando DECT y PET/CT para tumores gástricos imagen para identificar la proliferación de la célula del tumor e…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por la NSFC (no. U1532107) y proyecto de Ingeniería Biomédica de Shanghai Jiao Tong University (no. YG2014MS53). Los autores desean reconocer la Li Jianying y Yan Shen por sus útiles comentarios y esfuerzos de apoyo técnico en el desarrollo de los DECT y método de la proyección de imagen PET/CT.
Materials
| 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 |
References
- 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).
- Kobayashi, D., Kodera, Y. Intraperitoneal chemotherapy for gastric cancer with peritoneal metastasis. Gastric Cancer. 20, 111-121 (2017).
- 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).
- Sugai, T., et al. Molecular analysis of gastric differentiated-type intramucosal and submucosal cancers. Int J Cancer. 127 (11), 2500-2509 (2010).
- 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).
- Amin, N., Vincan, E. The Wnt signaling pathways and cell adhesion. Front Biosci (Landmark Ed). 17, 784-804 (2012).
- Jones, S. E., Jomary, C. Secreted Frizzled-related proteins: searching for relationships and patterns. Bioessays. 24 (9), 811-820 (2002).
- 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).
- Pan, Z., et al. Determining gastric cancer resectability by dynamic MDCT. Eur Radiol. 20 (3), 613-620 (2010).
- Pan, Z., et al. Gastric cancer staging with dual energy spectral CT imaging. PLoS One. 8 (2), 53651 (2013).
- 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).
- Maeda, H., Kobayashi, M., Sakamoto, J. Evaluation and treatment of malignant ascites secondary to gastric cancer. World J Gastroenterol. 21 (39), 10936-10947 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Cheson, B. D. Role of functional imaging in the management of lymphoma. J Clin Oncol. 29 (14), 1844-1854 (2011).
- 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).
- 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).
- Cadena-Herrera, D., et al. Validation of three viable-cell counting methods: Manual, semi-automated, andautomated. Biotechnol Rep (Amst). 7, 9-16 (2015).
- 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).
- Grootjans, W., et al. Performance of 3DOSEM and MAP algorithms for reconstructing low count SPECT acquisitions. Z Med Phys. 26 (4), 311-322 (2016).
- Chang, H. R., et al. Improving gastric cancer preclinical studies using diverse in vitro and in vivo model systems. BMC Cancer. 16, 200 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Brepoels, L., et al. Effect of corticosteroids on 18F-FDG uptake in tumor lesions after chemotherapy. J Nucl Med. 48 (3), 390-397 (2007).
- 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).
