Genreglering och riktad terapi i magsäckscancer Peritoneal metastaser: radiologiska fynd från Dual Energy CT och PET/CT
Summary
Det här protokollet beskriver värdet av dual energy CT och PET/CT imaging metoder i tumör imaging och effekt utvärdering. Denna artikel visar forskningsmetoder och resultat som förvärvats av dubbla energi CT och PET/CT att utvärdera genreglering och målinriktad behandling av magsäckscancer peritoneal metastaser.
Abstract
Magsäckscancer är fortfarande fjärde i cancerfall i världen med en fem års överlevnad av endast 20-30%. Peritoneal metastaser är mest frekventerar typ av metastaser som medföljer inoperabel ventrikelcancer och är en slutgiltig avgörande för prognosen. Att förebygga och kontrollera utvecklingen av peritoneal metastaser kan spela en roll i att hjälpa till att förlänga överlevnaden hos patienter med magsäckscancer. En icke-invasiv och effektiv bildteknik hjälper oss att identifiera invasionen och metastaser processen för peritoneal metastaser och övervaka förändringar i tumör knölar som svar på behandlingar. Detta gör det möjligt för oss att få en korrekt beskrivning av utvecklingsprocessen och molekylära mekanismer av ventrikelcancer. Vi har nyligen beskrivit experiment via dual energy CT (DECT) och positronemissionstomografi/beräknas tomografi (PET/CT) plattformar för detektion och uppföljning av magsäcken tumör metastasering i nakna möss-modeller. Vi har visat att veckovis kontinuerlig övervakning med DECT och PET/CT kan identifiera dynamiska förändringar i peritoneal metastaser. Den sFRP1-överuttryck i magsäckscancer möss modeller visade positiv radiologisk prestanda, en högre FDG-upptag och ökande förbättring och den SUVmax (standardiserade upptag värde) av knölar visat en uppenbar förändring trend i svar till målinriktad terapi av TGF-β1-hämmare. I denna artikel, vi beskrivs de detaljerade noninvasiva imaging förfarandena för att genomföra mer komplexa forskning om magsäckscancer peritoneal metastaser med hjälp av djurmodeller och gett representativa bildbehandling resultat. Användning av icke-invasiva avbildningstekniker bör göra det möjligt för oss att bättre förstå mekanismerna bakom uppkomst, övervaka tumörtillväxt och utvärdera effekten av terapeutiska interventioner för ventrikelcancer.
Introduction
Magsäckscancer (GC) förblir den fjärde vanligaste malignitet och andra ledande orsaken till cancer dödlighet i världen1. Även om riktigheten i diagnos och behandling av magsäckscancer har förbättrats avsevärt, peritoneal metastaser är den mest centrala punkten i magcancer prognosen eller återkommande och är en definitiv faktor för postoperative döden2. Det är allmänt accepterat att peritoneal spridning är en livshotande läge av metastaser, vari sjukdomen blir okontrollerbar och prognosen för patienten är dålig när peritoneal spridning är etablerad. Därför att upptäcka och terapeutisk effekt utvärdering av magsäckscancer peritoneal metastaser är avgörande för klinisk praxis.
Den ökande incidens och dödlighet för magcancer hade sporrat forskare att identifiera dess molekylära mekanismer. Hög uttrycket av gener som utsöndrade frizzled-relaterade protein 1 (sFRP1) kan leda till aktivering av signalvägen i de tidiga stadierna av magsäckscancer, främja processen för tumör tillväxt, proliferation, differentiering och apoptos3 , 4 , 5 , 6 , 7. sFRP1-överuttryck celler visade en ökning i uttrycket av TGFβ, nedströms mål och TGFβ-medierad EMT8. Tidigare studier har visat att nivån TGF-β1 är korrelerad med peritoneal metastaser och TNM stadier av magsäckscancer. Vi har beskrivit förändringarna i cancer cell spridning regleras av sFRP1 överuttryck och TGF-β1 hämning och etablerade djur modeller för peritoneal metastaser att visa resultatet för tumör imaging under påverkan av genreglering.
Djurmodeller för ventrikelcancer är oumbärliga verktyg för forska tumörutveckling och experimentera med olika terapeutiska strategier utan att behöva offra djur. Djurmodeller har visat sig användbara i studerar mekanismerna som bildandet av tumörer och celler av ursprung, att fastställa förekomsten av cancerstamceller och undersöka olika nya terapeutiska strategier. Därför en realtid icke-invasiv teknik kan ge en korrekt beskrivning av utvecklingen av gastric tumörer och tumör svar på behandlingar, som kan identifiera utvecklingen av peritoneal metastaser noduli i nakna möss och övervaka ändringarna av en tumör som svar på olika experimentella och terapeutiska insatser.
För närvarande, multi detektor CT (MDCT) spelar en viktig roll i TNM iscensättningen av gastric cancer och är användbart för att förutsäga tumör resekerbarhet preoperativt9. Radiologiska undersökningar av patienter med histologiskt beprövade gastriskt carcinom har dock främst baserats på Morfologi. DECT imaging utökar parametrarna för att återspegla funktionell information genom att tillhandahålla monokroma bilder och kan vara till hjälp för att förbättra N mellanstationer noggrannhet för gastric cancer. Dessutom möjliggör denna teknik förvärv av material-nedbrytning bilder, vilket kan vara praktiskt att skilja mellan differentierade och odifferentierade gastriskt carcinom, och metastaserande och icke-metastaserad lymfkörtlar10 . Med införandet av DECT, har den funktionella imaging aspekten av CT också lagts till kliniska tillämpningar, som bidrar till utvärderingar av terapeutisk effekt och att förutse patienten prognoser11,12,13. PET/CT är en användbar bildteknik för att upptäcka och iscensättning av magsäckscancer och kan utvärdera återfall av tumören effektivt14. Tumör cellproliferation och angiogenes var båda anses vara nödvändigt för utvecklingen av en påvisbar tumör15, tumör knölar visade ett positivt resultat med högre SUVmax på PET/CT. baserat på deras preferens för aerob glykolys, 18F-FDG, en glukos analog, har utnyttjats som lovande spårämne för diagnos av maligniteter, kombinerat med PET/CT16. Denna metod förlitar sig på snabba glukos förbrukning av tumörvävnad och har breda kliniska tillämpningar, inklusive bistå vid upptäckt, mellanlagring, och utvärdering av prognosen av tumörer, liksom övervakningen av tumörer svar till terapi17 , 18. som icke-invasiva metoder, DECT och PET/CT har utnyttjats att diagnostisera elakartade tumörer och att bedöma tumör svar på olika behandlingar.
Vår grupp har använt denna icke-invasiva bildgivande metod med DECT och PET/CT-skannrar att upptäcka och övervaka processen för tumörtillväxt och metastas i levande möss19. Vi utforskade imaging fynd induceras av den sFRP1-överuttryck i ventrikelcancer celler i vivo med naken möss, med DECT och PET/CT och beskrivs de ändringar av SUVmax värdet efter riktad terapi av den TGF-β1-hämmaren att bekräfta utvecklingen av tumör noduli i bukhinnan efter genen induktion, och även studerat förändringar i tumör knölar som svar på experimentella behandlingar. I detta papper presentera vi detaljerade förfaranden för modellering gastric tumören peritoneal metastaser i möss, och dess upptäckt och övervakning med DECT och PET/CT.
Protocol
Representative Results
Discussion
Djurmodeller har använts allmänt i studiet av molekylära mekanismer bakom magsäckscancer, och att experimentera med olika terapeutiska strategier23,24,25. I denna studie har vi beskrivit ett detaljerat protokoll för ventrikelcancer peritoneal metastaser naken möss modellering, med DECT och PET/CT att bilden gastric tumörer för att identifiera tumören cellproliferation i realtid och övervakning peritoneal metastaser och…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöds av NSFC (nr. U1532107) och Shanghai Jiao Tong University Biomedical Engineering projekt (nr. YG2014MS53). Författarna vill erkänna Jianying Li och Yan Shen för deras hjälpsamma kommentarer och teknisk supportinsatser utveckla DECT och PET/CT imaging metod.
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).
