Waiting
Login processing...

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

Medicine

Genreglering och riktad terapi i magsäckscancer Peritoneal metastaser: radiologiska fynd från Dual Energy CT och 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

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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Detta arbete utfördes i strikt överensstämmelse med de normer som fastställs i riktlinjerna för vård och användning av laboratorium djur av Shanghai Jiao Tong University och godkändes av laboratoriet etiska kommittén av Mansion djursjukhus.

1. magsäckscancer Peritoneal metastaser djurmodell

  1. Dela en måttligt differentierade SGC-7901 mänskliga gastric cancer cell fodrar i ett SGC-7901/sFRP1 och ett SGC-7901/vektor-gruppen. Kultur två grupper av celler separat i RPMI 1640 kompletteras med 10% fetalt bovint serum, 100 enheter/mL streptomycin och 100 µg/mL penicillin vid 37 ° C i en fuktad atmosfär med 5% CO2.
  2. Använd 4-6 vecka-gammal kvinnlig atymiska BALB/c naken möss med 25 till 30 g. plats djurens villkor specifikt patogenfria i en djuranläggningen kroppsvikt.
  3. Dela upp möss slumpmässigt i sFPR1 överuttryck gruppen och gruppen sFPR1 tom lastning.
    Obs: Varje grupp hade tio naken möss; tjugo möss delades slumpmässigt in i TGF-β1 behandlingsgrupp och kontrollgrupp för TGF-β1, med upp till 5 naken möss per djur bur.
  4. Upprätta gruppen sFPR1-överuttryck peritoneal metastaser xenograft-modeller genom att administrera 150 µL (2 x 106 celler/mL) suspensioner av SGC-7901/sFRP1 celler via bukhålan; SGC-7901/vektor celler administreras för att upprätta gruppen tom lastning.
    Obs: Använd en hemocytometer räknande metod för att bestämma koncentrationen av celler20.
  5. Upprätta gruppen peritoneal metastaser xenograft-modeller genom att administrera 150 µL (2 x 106 celler/mL) suspensioner av SGC-7901 celler via bukhålan. Administrera mål terapin av TGF-β1-hämmare SB431542 efter en period av två veckor av tillväxt av intraperitoneal injektion med en dos på 100 µL/10 g kroppsvikt varannan dag till möss i behandlingsgruppen.
    1. Administrera fysiologisk koksaltlösning med samma dos till mössen i kontrollgruppen.
  6. Utföra DECT och PET/CT scanning 1 dag innan behandlingen och 1 dag, 7 dagar, 14 dagar och 21 dagar efter behandling.

2. DECT för Peritoneal metastaser djurmodell

Obs: Djuret imaging experiment uppnåddes på dubbla energin datortomografen (se Tabell för material). Vi skapade relaterade DECT imaging protokollet enligt tidigare studier.

  1. Installationsprogrammet för DECT protokoll
    1. På imaging konsolen datorn, Välj ikonen ”protokoll management” för att ange nästa gränssnittet, klicka på ”protokoll hantering” alternativet att visa skärmen protokollet hantering.
    2. I 'User protocol' interface, markera buken området Ange listan buken protokoll.
    3. Klicka på det tomma utrymmet i listorna protokoll och välj ”nytt” för att ange namnet på ett nytt protokoll: ”djur DECT Scan”. Tryck på ”Enter” på tangentbordet och välj knappen ”Scout” i popup-fönstret, klicka på ”OK” för att ställa in scout serien (första serien).
    4. Välj ”XY” läge för 'Anatomiska referenspunkt' och ”huvudet först ryggläge” för 'Patienten läggning'. Klicka på alternativet ”automatisk överföring” och välj den arbetsstation plats där bilden serien kommer att laddas upp. Namnet ”Scout fas” i serien beskrivning.
    5. I 'Visa redigera' skärmen, se till att de relevanta parametrarna anges som följande: ”startplats” och ”slutet läge” alternativ är inställda på ”S50” och ”I50” respektive ”KV” vid ”100”, ”mA” på ”80”, ”90°” för ”Lateral scout position”, ”0°” för ”AP scout position ”, och den” scout WW/WL ”på” 400/40 ”.
    6. Skapa sedan den andra serien för icke-förbättrad skanning. Klicka på ”skapa nya serien”, i popup-fönstret och välj ikonerna ”axiella” och ”skapa efter”.
    7. Namn serien som ”-C fas” i serien beskrivning och sväng ”Show localizer” på. I Scan typ gränssnittet, Välj den ”spiralformade” skanningstypen och 0,5 s för ”Rotation Time”, klicka på ”tjocka Speed” alternativet att ställa in parametrar (detektor täckning på 40 mm, spiralformade tjocklek vid 0,625 mm, tonhöjd och hastighet på 0.516:1/20.62, rotationstid på 0,5 s) i popup-fönstret fönster, intervallet vid 0,625 mm, Gantry Tit på 0, SFOV Välj liten kropp, kV på 100, klicka ”mA” och Skriv 600 för manuell mA.
    8. Klicka på ikonen ”Recon parametrar” och öppna ”Recon alternativet” popup-fönstret. Välj ”Plus” i Recon läge; Klicka på ikonen ”Slice” för att välja ”ss50 skiva 50%” läge i skärmen' ASiR Setup'. Ange återstående parametrar enligt följande: DFOV vid 25 cm, R/L och A / P Center på 0 cm, Recon typ Välj ”Stnd”, matrisstorlek på 512.
    9. Skapa den tredje scan-serien för förbättrad skanning genom att upprepa steget 2.1.8, namnge det som ”+ C QC fas” och aktivera ”Visa localizer”; den första gruppen är inställningen av arteriell fas-serien.
    10. I 'Skanningstyp' gränssnitt, klicka på ”GSI (ädelsten Spectral Imaging)” och välj ”spiralformade” Skanningstyp, Välj protokollet ”GSI-52” i fönstret 'Buken GSI förinställda val'. Startplats och avsluta läge enligt icke-förbättrad skanning.
      1. Klicka på ikonen ”Recon parametrar” och öppna ”Recon alternativet” popup-fönstret. I Recon-läge, Välj ”Plus” och i 'GSI option' och klicka på ”QC”; de återstående parametrarna är samma som steg 2.1.8.
    11. Klicka på ikonen ”R2” och markera ”Ja” i fliken ”Recon aktiverat” välj ”tjocklek” på 0,625 och Skriv 0,625 för ”intervall”. Öppna fönstret ”Recon alternativet”, i Recon-läge Välj ”Plus”; i GSI alternativ, klicka på ”Mono” och ange keV till 70 keV; i fönstret inställningar för ASiR väljer den ”GS40 40%” läge för GSI ASiR setup. De återstående parametrarna är inställda med steg 2.1.8. Namnge detta steg som ”+ C 70keV fas”.
    12. Klicka på ikonen ”R3” och välj ”Ja” i fliken ”Recon aktiverat” Set ”tjocklek” på 1.25 och typ 0,625 för ”intervall”. Öppna fönstret ”Recon alternativet”, i Recon-läge Välj ”Plus” och ”IQ enhanced”; i alternativen för GSI Klicka ”Mono”, ange keV till 70 keV och klicka ”GSI datafil”; Kontrollera inställningen för GSI ASiR är i enlighet med steg 13. De återstående parametrarna är inställda som i steg 2.1.8. Namnge detta som ”+ C Mono fas”.
    13. Klicka på ”Lägg till gruppen” för att skapa Skanna två grupper för att representera den portal fasen och fasen försening respektive. Kontrollera att ”starta” och ”slutplats” spänner av varje scan fas är konsekvent och återstående parametrar är desamma som i arteriell fas. Skriv fördröjningstiden i ”förberedelse” gruppen: den första gruppen (arteriell fas) vid 0 s, den andra gruppen (portal fas) på 8 s, och den tredje gruppen (dröjsmål fas) 16 s.
    14. Klicka på alternativet ”acceptera” att spara protokollet efter alla inställningar görs.
  2. DECT avbildningsprocessen
    1. Välj de naken möss slumpmässigt från grupperna behandling och kontroll före varje skanning. Placera de Markera djur i nya burar och markera dem separat.
    2. Snabbt på möss för 4 h med vatten men utan mat eller sängkläder.
    3. Ta bort de experimentella möss från djurförsök center 1 h före genomsökningen och kontrollera möss är placerade i en ny varm miljö tills skanningen börjar.
    4. Söva alla experimentella möss med en intraperitoneal injektion av 2,5% pentobarbital natrium (1,0 mL/kg kroppsvikt) innan DECT Skanna imaging och bekräfta djup anestesi av tå nypa reflexen. Använda salva på ögonen för att förhindra torrhet under anestesi.
      Obs: Se till att chefen för varje naken mus i det nedre läget när du injicerar narkotika, vilket minskar skador på inre organ. Var uppmärksam på injektionsstället och djupet av injektion. Placera spetsen på sprutan i 45° vinkel på insidan av höger/vänster nedre delen av buken, och se till att nålen djupet är sådan att injektion i tarmen och andra organ undviks.
    5. Klicka på ikonen ”ny Patient”, mata in grundläggande information om musen inklusive dess patient-ID och namn. I 'User protocol', klicka på ”buken protokollet” och välj ”djur DECT Scan” protokoll ange gränssnittet drift.
    6. När anestesi induceras, varje musen på ett djurs fixtur plattform i ryggläge och fixa sin svans med tejp för att kontrollera att det inte böjer. Sterilisera svansen med alkohol för efterföljande kontrast agent injektion i svans-ven.
    7. Flytta datortomografi sängen så att den externa positionering linjelaser är över nedre delen av magen på djuret. Klicka på knappen ”Återställ” när positioneringen är klar.
      Obs: Placering av externa positionering linjer över nedre delen av magen på djuret säkerställer att djuren är placerade så långt som möjligt på utsidan av maskinen för enkel kontrast agent administration i svansen venen.
    8. Klicka på ”bekräfta”-ikonen och följ blinkande ordningen på knapparna på tangentbordet för att slutföra den scout skanning. Välj ”nästa serie” ikonen efter scouten avsökningen är klar och ange gränssnittet för icke-förbättrad skanning.
    9. I högra skärmen, anger du ”starta läge” och ”slutet läge” på scouten utsikt att definiera intervallet scan. Underhålla samma intervall i 'Lateral scout' och 'AP scout' och täcka hela kroppen volymen av djuret.
    10. Klicka på ”bekräfta”-ikonen och följ blinkande ordningen på knapparna på tangentbordet för att slutföra den scout skanning.
    11. Injicera varje mus jopamidol vid en dosering av 0,2 mL/100 g genom svansen.
      Obs: Vi valde att administrera kontrastmedel manuellt och hålla injektionshastigheten så stabilt som möjligt. Det är mest gynnsamt att fånga tidiga förbättrande av tumören under imaging.
    12. Klicka på ”nästa serie” att utföra förbättrad skanning. Ange ”starta läge” och ”slutet läge” enligt icke-förbättrade genomsökningen. Klicka på ”bekräfta”-ikonen och följ den blinkande ordningen på knapparna på tangentbordet för att slutföra den dynamiska utökade sökningar, includingarterial fas, portal fas och fördröjd fas.
      Obs: Klicka på ”bekräfta” ikonen omedelbart att börja skanna efter kontrastmedel injiceras. Detta är viktigt och avgörande för förbättrad skanning att säkerställa den bästa bilden av arteriell fas samlas. Dock fördröjningstid några efter att klicka på ikonen ”bekräfta” kan säkerställa att experimentella personalen har dragit tillbaka säkert från skanning rummet.
    13. Klicka på ”avsluta tentamen” att avsluta inläsningsgränssnitt efter skanningen är färdig; bild serien kommer att automatiskt laddas upp till arbetsstationen.
    14. Placera djuret i en tom bur efter avslutad skanningen med alla möss och observera dem tills de har återfått medvetandet. Lämna inte ett djur utan uppsikt tills den har återfått tillräcklig medvetande för att upprätthålla sternala koordinationsrubbning. Sedan överföra möss in en ren djur rummet.
  3. Bokför DECT imaging analys
    1. Leta upp möss serien på den DECT-workstationinterface (se Tabell av material) och välj den ”+ C Mono fas” serie listor. Öppna ”GSI volym Viewer” och välj ”GSI VV allmänt” protokoll från ' GSI Protocol Manager-gränssnittet.
    2. Klicka på ”Visa typ” aktiva annotering i övre vänstra hörnet av den bilden vyportar och välj ”koronalt” orientering från droppa-ned menyn.
    3. För en bild visningsområde, klicka på ”Volume 1” aktiva anteckningen på det övre vänstra hörnet och välj ”Mono” volymer från droppa-ned menyn. På samma sätt i en annan bild vyport, Välj ”jod (vatten)” volymer. Klicka och håll vänster MUSKNAPP, dra bilden från ”jod (vatten)” vyport till ”Mono” och markera rutan ”blanda vyerna” för att få bilder i färg smält.
    4. Klicka och dra från mitten av ikonen ”bild Bläddra” att iaktta bilder. Spara bilderna som visar positiva resultat som smält färgbilder.

3. PET/CT för Peritoneal metastaser djurmodell

Obs: Se tabellen av material för PET/CT kameran används. Vi skapade relaterade PET/CT protokoll enligt denna artikel21.

  1. Ställa in mikro-PET/CT Imaging protokoll
    1. För en hela kroppen datortomografi, ange nuvarande på 500 µA, spänning på 80 kV, exponeringstid vid 200 ms och 240 steg för 240° rotation. Välj upplösning vid ”låg system förstoring” med 78 mm axial bildfältet och enkelsäng läge för röntgen detektor. Använd metoden ”gemensamma kon-Beam återuppbyggnad” och alternativet ”realtid återuppbyggnad”, så att värddatorn kan ansluta med dedikerad realtid återuppbyggnad datorn (Cobra) att inleda uppgiften.
    2. För husdjur förvärv, i alternativet ”förvärva av tid” inställt ”fast söktiden” 600 s (10 min). Ange ”studie isotopen” f-18 och ”energinivån” till 350-650 keV.
    3. För att producera PET histogrammet, ange den ”dynamiska ram” som ”svart” att bearbeta data som en ram för hela den tid att uppnå statisk scan. Ange histogrammet till ”3D” och markera alternativet ”Ingen scatter korrigering”.
    4. För PET återuppbyggnad, rekonstruera bilder med hjälp av en OSEM3D algoritm följt av karta eller snabbt karta22 som tillhandahålls av PET/CT workstationsoftware (se Tabell för material).
  2. Förberedelser innan PET/CT imaging
    1. Snabbt de möss som har genomgått DECT experiment för 4 h och överföra möss till nya djurburar 30 min innan imaging.
    2. Väga möss och spela in sin vikt.
    3. Följ institutets säkerhetsrutiner för att förvärva och bära den förpackning som innehåller radioaktiva ämnen (RAM). Använda en skyddande sköld för att bära den 18F-FDG (5 mCi), och mäta radioaktiviteten av totalt 18F-FDG med en dos kalibrator.
    4. Späd den 18F-FDG med fysiologisk koksaltlösning till lämpliga radioaktiviteten i möss injektion.
      Obs: 18F-FDG utspädda verksamhet bör vara tillgängliga på 100-200 µCi/100 µL för varje mus.
      1. Dra 200 µL 18F-FDG lösning i en 1 mL spruta. Mät radioaktiviteten i hela sprutan med en dos kalibrator och anteckna 18F-FDG förberedelsetiden.
    5. Injicera varje mus med 200 µL 18F-FDG lösning via svans intravenös injektion rutten och registrera den 18F-FDG injektion tid. Efter injektion av alla möss, mäta kvarvarande radioaktiviteten i sprutan med dos kalibratorn omedelbart och registrera den tid som mätningarna togs efter avslutad injektion.
    6. Beräkna den injicerade 18F-FDG aktiviteten för varje mus genom följande formel: injiceras aktivitet (µCi) = aktivitet i sprutan före injektion - aktivitet i spruta efter injektion.
  3. PET/CT Imaging Process
    1. Sätta djuret i en anestesi induktion kammare; söva mus med inhalerade 3% isofluran i syre efter slutförandet av 18F-FDG injektion.
      Obs: Följ alla djurskydd riktlinjer lämplig för drift; hålla mössen varm genom att använda en värmedyna. Använda salva på ögon för att förhindra torrhet under anestesi.
    2. När anestesi induceras, flytta musen till mikro-CT scanning sängen bibehållen kontinuerlig anestesi och uppvärmningen. Placera huvudet av musen inom en kon-ansiktsmask som levererar kontinuerligt isofluran (2%) i syrgas med en flödeshastighet av 2 L/min. plats musen i ryggläge att säkerställa kroppshållning är överens med DECT skanningar.
    3. Flytta djuret till ingången av PET/CT-skannern, klicka på ikonen ”laser” från verktygsfältet betraktaren och använda pekplattan styrgränssnittet för att flytta sängen så att magen av musen är beläget i centrum av den PET och CT-av-synfält (FOV) under avsökningen. I fönstret ”Laser Align” Välj ”först Skanna typ” som ”CT scan” och ”sällskapsdjur förvärv ingår i arbetsflödet” alternativet.
    4. Öppna fönstret ”Scout View” och förvärva en scout Visa röntgen röntgenbild. Justera positionen för djur sängen så att fältet center syn på CT ligger i mitten av musen kroppen.
    5. Välj det protokoll som fastställts tidigare (i steg 3.1). Skriv in antalet möss till avbildas (successivt) i popup-fönstret och klicka på alternativet ”Setup” och sedan ange vikt. Klicka på alternativet ”Setup” igen och följ instruktionerna popup-fönster för att slutföra installationen.
    6. Klicka på ”Starta arbetsflöde”-ikonen för att starta skanningen.
    7. Utvärdera kvaliteten på de förvärvade CT och PET bilderna efter alla skannar är slutförda. Överföra data via nätverket till inlägget imaging analys för vidare studier.
      Obs: Justera fönstrets bredd och fönster av bilden för att se till att kontrasten av organen visas korrekt. Kontrollera resolutionen i organ i bilderna att bekräfta imaging kvaliteten.
    8. Ta bort djuret från kameran och omedelbart avliva av cervikal dislokation. Använd det imaging systemet för nästa djuret successivt.
  4. Bokför PET/CT imaging analys
    1. Öppna programvaran för PET/CT-arbetsstation, importera CT och PET bild seriedata till programvaran. I fönstret ”Registration”, klicka på alternativet ”allmän analys” att registrera CT och PET bilder tillsammans och välja ”Sky” modellen under fönstret ”granskning” att visa en perfekt anpassning mellan CT och PET-bilder.
    2. Identifiera de peritoneal noduli med referenser som tillhandahålls av DT bilderna i fönstret ”regionen av intresse (ROI) kvantifiering”.
    3. I fönstret ”regionen av intresse (ROI) kvantifiering” Rita ROI med verktyg över smält bilder, redigera storlek och form av ROI, posten SUVmax värdet, sedan utgång och spara de markerade sammanfogade bilderna.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

DECT och PET/CT scanning utfördes på naken möss efter två veckors cell linje injektioner. GSI bilder gett utmärkta resultat för visning av subkutan metastas utöver konturen av buken för gruppen sFRP1 överuttryck och metastaser med perifer enhancement bekräftades av färgskalan bild (figur 1a-c). PET/CT bilder skildras focally onormala FDG upptag av metastaser, inklusive i de peritoneal och subkutana metastaser (figur 1d). De peritoneal metastaser och stora subkutan metastas visas på DECT och PET/CT bilderna illustrerades ytterligare av brutto förlagan och histologiska avsnitt (figur 1e-f). Jämfört med gruppen positiva uttryck, fanns det inga synliga lesioner, uppenbara onormal förbättringar eller hög FDG upptag i bukhålan i gruppen sFRP1 tom lastning från DECT och PET/CT-bilder (figur 2a-b). Men bilderna av brutto förlagan och histologiska resultat bekräftade den lyckad implantationen för denna grupp (figur 2c-d).

Intervention behandling av TGF-β1-hämmare och placebowere utföras på naken möss efter två veckors cell linje injektioner och DECT och PET-CT scanning utfördes på naken möss efter två veckors behandling. För att bekräfta processen för bildandet av peritoneal metastaser noduli i möss från inledandet av behandling med mål, utfördes uppföljning DECT och PET/CT-scanningar. Icke-invasiv imaging genomsökningar utfördes för att utvärdera effekten av TGF-β1 riktad behandling. Bilderna för mössen i behandlingsgruppen TGF-β1 skildrade uppenbara förbättring och fokal onormal FDG upptag av metastaser i de koronala smält bilderna av DECT och PET/CT (figur 3a-b). Brutto exemplar illustreras endast 8 knölar av peritoneal metastaser (figur 3c) med diffust distribution i bukhålan. Kvantitativt, visade figur 3 måttlig perifer förbättring på DECT och reducerat FDG upptag, med en SUVmax nära 0,83. Å andra mössen i kontrollgruppen fick vanlig koksaltlösning visade också synliga lesioner och focally onormalt upptag av metastaser i de koronala smält bilderna av DECT och PET/CT (figur 4a-b). Brutto exemplar illustreras 22 knölar av peritoneal metastaser (figur 4c), och de lokala metastaser noduli var anhängare till bukhålan. SUVmax värdena i tumörer har inte ändrats (på 1,26) för mössen i kontrollgruppen fick vanlig koksaltlösning.

Det är anmärkningsvärt att ibland tarmkanalen kommer att orsaka FDG mild förtäring och ljusa regionen i bilder kommer att producera falska positiva resultat. Hjärtat och urinblåsan kommer också samla en hel del FDG, som kan visa som en ljuspunkt i bilder. Det är nödvändigt att undvika de relevanta nivå bilderna för att bestämma området verkliga FDG upptag av tumör.

Figure 1
Figur 1 : Tomogram av sFRP1 överuttryck gruppen peritoneal metastaser modell från DECT, PET/CT och motsvarande han färgning. (en–c) GSI monokroma bilder i portalen fas: (en) tvärgående monokrom bild, (b) tvärgående färg-smält bild, (c) koronalt färg-skala bild; (d) koronala smält bilder av PET/CT, (e) brutto exemplaret, (f) histologiska avsnitt. Pilarna anger de peritoneal metastaserande noduli, medan pilen huvuden anger den subkutana metastaser. Figur 1 f är patologiska färgning resultatet av en tumör knöl; bilden visar på Morfologi och distribution av tumörceller. Skalstapeln = 100 µm. Denna siffra har ändrats från referens19. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2 : Tomogram av sFRP1 tom laddar gruppen peritoneal metastaser modell från DECT, PET/CT och histologisk analys. (en) GSI-färgskala smält bilder tagna i portalen fas, (b) smält PET/CT bild, (c) brutto preparatet och (d) histologiska avsnitt. Ingen synlig lesion, uppenbara onormal förbättring eller hög FDG upptag visades i bukhålan. (c) och (d) bekräftade den lyckad implantationen. Pilen huvuden i figur 2c påpekade de peritoneal metastaserande knölar som orsakas av cellinjer som SGC-7901/vektor. Hjärtat och urinblåsan visade uppenbara FDG höjd i figur 2b. Figur 2 d är patologiska färgning resultatet av en tumör knöl; bilden visar på Morfologi och distribution av tumörceller. Skalstapeln = 100 µm. Denna siffra har ändrats från referens19. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3 : Tomogram av TGF-β1 behandling gruppen peritoneal metastaser modell av DECT och PET/CT och motsvarande brutto specimen. (en) koronala fixerade bilden av DECT, (b) smält bilderna av PET/CT. (c) brutto exemplar. Hjärta och urinblåsan som visar uppenbara FDG höjd i figur 3b. Brutto exemplar illustreras 8 knölar av peritoneal metastaser. Pilar påpekade de metastaserad knölar som motsvarar det röntgenologiska fyndet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4 : Tomogram av TGF-β1 kontroll gruppen peritoneal metastaser modell av DECT och PET/CT och motsvarande brutto specimen. (en) koronala fixerade bilden av DECT, (b) den smält bilder av PET/CT, och (c) brutto exemplar. Brutto exemplar illustreras 22 knölar av peritoneal metastaser. Pilar påpekade de metastaserad knölar som motsvarar det röntgenologiska fyndet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Supplementary Figure 1
Kompletterande figur 1: tvärgående färg-smält exempelbild. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Supplementary Figure 2
Kompletterande figur 2: koronalt färg-smält exempelbild. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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 Svaren till terapeutiska interventioner i magsäckscancer djurmodeller. Denna metod gör att forskare som är engagerade i att studera molekylära mekanismer för magsäckscancer eller experiment imaging tumörer, för att upprätta mer integrerade och exakta planer. Dessutom beskrev vi användningen av DECT och PET/CT-enheter som kan fungera som plattformar för att upptäcka tumören Leveransprovning med genterapi förordning och mål. Metoden kan därför användas av forskare att förstå och utforska de biologiska processerna av återfall och progression. Vi har visat att noninvasiv bildgivande modalitet kunde upptäcka ökad uppkomst av överuttryck av gener med positiva resultat på DECT och PET/CT. samtidigt, peritoneal metastaser efter terapeutisk intervention med riktade hämmare visade negativa FDG upptag prestanda på PET/CT. SUVmax av tumör knölar presenteras en nedåtgående trend av förlängning av behandlingscykeln.

I vår studie använde vi förändringen i FDG upptag som bedömning indikator av terapeutiska effekter för peritoneal metastaser. Stor möda har lagts fram för att visa att FDG upptag är associerade med tumör aggressivitet26. Progressiv gastriskt carcinom, företrädd av djupet av invasion, lymfatiska genomträngning, vaskulär invasion och tumörens storlek, visar högre FDG upptag27. När det gäller kvantitativ utvärdering tydde studier på att den SUVmax har en positiv korrelation med spridning i olika maligniteter15,28. Våra resultat visade att jämfört med kontrollgruppen, sFRP1 överuttryck positivt inducerad synbart större noduli med avsevärt öka förstärkningen och högre FDG-upptag i peritoneal tumörer, vilket var framgår i figur 1. Dessutom visade SUVmax en uppenbar förändring trend i behandlade målgrupperna, i motsats till ingen förändring i kontrollgruppen. Dessa resultat visades i figur 3 med en minskad FDG-upptag, med en SUVmax nära 0,83 för behandlingsgruppen, i motsats till en oförändrad SUVmax värde av nära 1,26 för mössen i kontrollgruppen fick vanlig koksaltlösning (figur 4 ). Våra resultat visade att icke-invasiv avbildningstekniker, såsom DECT och PET/CT, ger möjligheten att använda bild teknik för att bedöma information på molekylär nivå i tumörceller och visat giltighet att kombinera tillämpningar av DECT och PET/CT att tillhandahålla en livskraftig, reproducerbar och icke-invasiv tänkbar strategi för att övervaka tumör knölar framkallas av genen modulering för ventrikelcancer forskning. Eftersom FDG upptag är associerade med tumör aggressivitet26, är utilizationen av PET/CT imaging för att bedöma graden av tumör invasionen och behandling möjlig.

I våra tidigare studier, har vi funnit att injektion tiden och metoden kan påverka imaging resultaten av DECT skanning. Som cirkulationen uppstår chanages snabbt i möss och förbättrande av peritoneal metastaser huvudsakligen i arteriell fas, de peritoneal metastaser knölar inte visas kanske helt om skanningen börjar betydligt senare än tid som injektion. Naken möss bör placeras i en varm och ren miljö efter undersökningen, att låta mössen vila 12 h innan PET/CT imaging för att undvika effekter på de knölar upptag av 18F-FDG i PET/CT imaging med överdriven kvarstående kontrastmedel i den kroppen. Uppmärksamhet bör ägnas injektion tid och aktivitet i beredning och injektion av FDG. Optimal aktivitetskoncentrationen 18F-FDG för PET/CT var ungefär 100-200µCi/100 µl för varje injektion. Alltför hög av en koncentration kan öka bördan av cirkulationssystemet och resultatet i döden av möss, medan för låg av en koncentration kan störa tumör upptag imaging. Så, är det viktigt att säkerställa effektiviteten och precisionen av 18F-FDG-konfigurationen. Kontrollera att PET/CT imaging position naken möss är konsistent med den DECT imaging för att underlätta matchningen av tumör bilder.

Det finns flera begränsningar för vår studie. DECT begränsad upplösning kan bidra till negativa prestanda för synlighet som vissa peritoneal tumörer kan uppvisa otillräckligt ökande storlek. Det har varit känt att PET/CT har låg specificitet och brist på anatomiska lokalisering och de apoptos och nekros av tumörceller som induceras av kemoterapeutiska läkemedel insatser skulle kunna påverka den 18F-FDG upptag29,30 . Den normala fysiologiska aktiviteten i tarm loopar och 18F-FDG retention i urinledare och urinblåsa kan dessutom bidra till falska positiva framväxande i PET/CT bilder31. Processen för peritoneal metastaser i nakna möss-modeller är svårt att upptäcka och övervaka, så valet av lämplig tid i terapeutisk intervention och imaging experiment är särskilt viktigt. Tidig diagnos av små tumörer är därför fortfarande ett problem ska lösas.

Sammanfattningsvis har vi beskrivit en metod som utnyttjar DECT och PET/CT bildteknik för korrekt upptäckt och utvärdering av effekten av riktad terapi. Våra resultat visar att icke-invasiv imaging med protokollen beskrivs möjliggör övervakning och utvärdering av peritoneal metastaser progression med hjälp av djurmodeller. Tillämpningar av denna metod kommer att anpassas lätt för preklinisk forskning som syftar till att upptäcka magsäckscancer peritoneal metastaser, som kan vara användbara för att utvärdera sjukdom diagnostiska eller terapeutiska formerna.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inga intressekonflikter att deklarera.

Acknowledgments

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

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 fråga 131 Gastric cancer peritoneal metastaser djurmodell genreglering riktad terapi imaging dual energy CT PET/CT
Genreglering och riktad terapi i magsäckscancer Peritoneal metastaser: radiologiska fynd från Dual Energy CT och 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