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Regulación génica y la terapia dirigida en metástasis Peritoneal del cáncer gástrico: resultados radiológicos del doble de energía de CT y 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

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.

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Protocol

Este trabajo se realizó en estricta conformidad con las normas establecidas por las directrices para el cuidado y uso de laboratorio animales de la Universidad Shangai Jiao Tong y fue aprobado por el laboratorio Animal Comité de ética del Hospital de Ruijin.

1. Modelo Animal de cáncer gástrico metástasis Peritoneal

  1. Dividir una línea de células de cáncer gástrico humano SGC-7901 moderadamente diferenciada en un grupo de SGC-7901/sFRP1 y un grupo de SGC-7901, vector. Grupos de cultura los dos de las células en RPMI 1640 suplementado con suero bovino fetal 10%, estreptomicina unidades/mL 100 y 100 μg/mL de penicilina a 37 ° C en una atmósfera humidificada con 5% CO2.
  2. Utilizar 4-6 semanas-viejo athymic femeninos ratones desnudos BALB/c con peso corporal de 25 a 30 animales de lugar de g. en condiciones libres de patógeno específicos en un centro de animales.
  3. Dividir ratones aleatoriamente en el grupo de la sobreexpresión de sFPR1 y el grupo de carga vacía sFPR1.
    Nota: Cada grupo tenía diez ratones desnudos; veinte ratones fueron divididos aleatoriamente en el grupo de tratamiento de TGF-β1 y grupo de control de TGF-β1, con hasta 5 ratones desnudos por jaula.
  4. Establecer el grupo de modelos de xenoinjerto de metástasis peritoneal de sobreexpresión de sFPR1 administrando 150 suspensiones μl (2 x 106 células/mL) de células de SGC-7901/sFRP1 a través de la cavidad abdominal; SGC-7901, vector células se administran para establecer el grupo de carga vacía.
    Nota: Utilizar un hemocitómetro método de conteo para determinar la concentración de células20.
  5. Establecer el grupo de modelos de xenoinjerto de metástasis peritoneal mediante la administración de suspensiones de (2 x 106 células/mL) de 150 μL de células de SGC-7901 a través de la cavidad abdominal. Administrar la terapia blanco de inhibidor del TGF-β1 SB431542 después de un período de dos semanas de crecimiento por inyección intraperitoneal en dosis de 100 μl/10 g de peso corporal cada día a los ratones en el grupo de tratamiento.
    1. Administrar solución salina normal a la misma dosis a los ratones del grupo control.
  6. Realizar la DECT y PET/CT exploración 1 día antes del tratamiento y 1 día, 7 días, 14 días y 21 días después del tratamiento.

2. DECT para el modelo Animal de metástasis Peritoneal

Nota: El animal de experimento se logró en el tomógrafo dual de la energía (véase Tabla de materiales). Se creó el protocolo de imagen DECT relacionado según los estudios previos.

  1. Configuración de imagen protocolo DECT
    1. En el equipo proyección de imagen de la consola, seleccione el icono "gestión de protocolo" para entrar en la siguiente interfaz, luego haga clic en la opción "gestión de protocolo" para ver la pantalla de gestión de protocolo.
    2. En la interfaz de 'Protocolo de usuario', seleccione el área del abdomen para entrar en la lista de protocolos de abdomen.
    3. El espacio en blanco en las listas de protocolo, haga clic en y seleccione el botón "Nuevo" para escribir el nombre de un nuevo protocolo: "Animal DECT Scan". Pulse la tecla "Enter" del teclado y seleccione el botón "Explorador" en la ventana emergente, haga clic en "Aceptar" para iniciar la serie scout (primera serie).
    4. Seleccione el modo "XY" para "Punto de referencia anatómico" y "cabeza-primera posición supina" 'Orientación a paciente'. Haga clic en la opción de "transferencia automática" y seleccione la ubicación de la estación de trabajo donde se cargarán la imagen de la serie. Nombre de "Fase de Scout" en la descripción de la serie.
    5. En la pantalla 'Editar vista', asegúrese de que los parámetros de análisis relevantes son como el siguiente: "Posición inicial" y "Situación final" opciones se fijan en "S50" y "I50" respectivamente, "KV" a "100", "mA" a "80", "90°" por "La posición de scout de Lateral", "0°" por "posición de scout de AP "y" WW/WL scout""400/40".
    6. A continuación, cree la segunda serie sin mayor análisis. Haga clic en "Crear nueva serie", en la ventana emergente para seleccionar los iconos de "Axial" y "Crear después".
    7. Nombre de la serie como "-fase C" en la descripción de la serie y a su vez "Show localizador" en. En el tipo de interfaz de exploración, seleccione el tipo de exploración "helicoidal" y 0.5 s para "Tiempo de rotación", haga clic en la opción "Espesor velocidad" para definir los parámetros (Detector de cobertura en 40 mm, espesor helicoidal de 0,625 mm, Pitch y velocidad en 0.516:1/20.62, tiempo de rotación en 0,5 s) en la ventana emergente ventana, intervalo de 0,625 mm, Tit de pórtico en 0, seleccione cuerpo pequeño SFOV, kV a 100, haga clic en "mA" a continuación, escriba 600 para Manual mA.
    8. Haga clic en el icono de "Parámetros de reconocimiento" y abrir la ventana emergente de la "opción de renovado". Seleccionar "más" en el modo de reconocimiento; Haga clic en el icono de "Slice" para seleccionar el modo "ss50 cortar 50%" en la pantalla de' configuración de ASiR'. Establecer los parámetros restantes como sigue: DFOV en 25 cm, R/L y A P centro en 0 cm, tipo Recon seleccionar "MQO", tamaño de la matriz en 512.
    9. Crear la tercera serie de análisis para mayor exploración, repitiendo el paso 2.1.8, como el nombre "+ fase C del control de calidad" y activar "Mostrar localizador"; el primer grupo es la configuración de serie de la fase arterial.
    10. En la 'exploración de tipo' de interfaz, haga clic en "GSI (proyección de imagen espectral de piedras preciosas)" y seleccione tipo de exploración "helicoidal", seleccione el protocolo "GSI-52" en la ventana de 'Selección de Preset de la GSI de Abdomen'. Ubicación de inicio y fin ubicación según la exploración no mejorado.
      1. Haga clic en el icono de "Parámetros de reconocimiento" y abrir la ventana emergente de la "opción de renovado". En el modo de reconocimiento, seleccione "Plus" y en 'Opción de GSI' haga clic en "Control de calidad"; los parámetros restantes son los mismos que paso 2.1.8.
    11. Haga clic en el icono de "R2" y seleccione "Sí" en la ficha "Reconocimiento habilitado" seleccione "grueso" en 0.625 y tipo 0.625 "Intervalo". Abrir la ventana emergente de la "opción de renovado", en el renovado modo seleccione "Plus"; en opciones de GSI, haga clic en "Mono" y keV a 70 keV; en la ventana de configuración de ASiR, seleccione la "GS40 40%" modo para la configuración de GSI ASiR. Los parámetros restantes se fijan con paso 2.1.8. Nombre este paso como "+ C 70keV fase".
    12. Haga clic en el icono de "R3" y seleccione "Sí" en la ficha "Reconocimiento con" ajuste "grueso" en tipo 0.625 y 1.25 "Intervalo". Abrir la ventana emergente de la "opción de renovado", en el renovado modo seleccione «Plus» y «IQ mejorada»; en las opciones de GSI, haga clic en "Mono", keV a 70 keV y haga clic en "Archivo de datos de GSI"; Asegúrese de que la configuración de GSI ASiR es según Paso 13. Los parámetros restantes se definen como en el paso 2.1.8. Esto como nombre "+ etapa Mono C".
    13. Haga clic en "Agregar grupo" para crear dos análisis grupos para representar la fase portal y la fase de retraso, respectivamente. Asegúrese de que los rangos de "empezar" y "final" de cada fase de exploración son constantes y los parámetros restantes son los mismos que la fase arterial. Escriba el tiempo de retardo en "Preparación de grupo": el primer grupo (fase arterial) en 0 s, el segundo grupo (fase portal) en 8 s y el tercer grupo (fase de retardo) en 16 s.
    14. Haga clic en la opción "Aceptar" para guardar el protocolo después de establecer todos los ajustes.
  2. Proceso de proyección de imagen de DECT
    1. Seleccione los ratones desnudos al azar en los grupos tratamiento y control antes de cada exploración. Colocar los animales seleccionados en jaulas nuevas y márquelos por separado.
    2. Rápidamente los ratones durante 4 h con agua pero sin comida ni ropa de cama.
    3. Eliminar los ratones experimentales desde el centro de experimentación animal 1 h antes de la exploración y asegúrese de que los ratones se colocan en un nuevo ambiente cálido hasta que comience la exploración.
    4. Anestesiar a todos los ratones experimentales con una inyección intraperitoneal de 2.5% pentobarbital sódico (1,0 mL/kg de peso corporal) antes de DECT escanear imagen y confirmar la profundidad de la anestesia por el reflejo del pellizco del dedo del pie. Use ungüento en los ojos para evitar la sequedad mientras esté bajo anestesia.
      Nota: Asegúrese de que la cabeza de cada ratón desnudo es en la posición inferior al inyectarse drogas, reduciendo así el daño a los órganos internos. Fíjese en el sitio de inyección y la profundidad de la inyección. Coloque la punta de la jeringa a un ángulo de 45° en el interior del abdomen inferior derecha/izquierda y asegúrese de que la profundidad de la aguja es tal que se evita la inyección en el intestino y otros órganos.
    5. Haga clic en el icono "Nuevo paciente", la información básica sobre el mouse como su paciente ID y nombre de la entrada. En el protocolo de usuario haga clic en "Protocolo de abdomen" y seleccionar el protocolo "Animal DECT Scan" para entrar en la interfaz de la operación.
    6. Una vez que se induce la anestesia, mueva cada ratón en una plataforma de accesorio animal en la posición supina y fije la cola con cinta para asegurarse de que no doble. Esterilizar la cola con alcohol para la inyección del agente de contraste posterior en la vena de la cola.
    7. Mueva la cama de exploración por TAC para que el láser de línea posicionamiento externo es en la parte inferior del abdomen del animal. Terminada la colocación, haga clic en el botón "reset".
      Nota: La colocación de líneas externas colocación sobre el abdomen del animal asegura que los animales se encuentran lo más lejos posible en el exterior de la máquina para la administración de agente fácil contraste en la vena de la cola.
    8. Haga clic en el icono "Confirmar" y seguir el orden intermitente de los botones en el teclado para completar al scout exploración. Seleccione "siguiente serie" icono después el scout análisis se ha completado y entrar en la interfaz sin mayor análisis.
    9. En la pantalla derecha, encuentra el "Inicio" y "final" en el scout vistas a definir el rango de exploración. Mantener la misma gama en 'scout Lateral' y 'AP scout' y cubrir el volumen de todo el cuerpo del animal.
    10. Haga clic en el icono "Confirmar" y seguir el orden intermitente de los botones en el teclado para completar al scout exploración.
    11. Inyectar cada ratón con iopamidol en dosis de 0,2 mL/100 g en la vena de la cola.
      Nota: Elegimos administrar medio de contraste manualmente y mantener la tasa de inyección tan estable como sea posible. Es más propicio para capturar el realce temprano del tumor durante la proyección de imagen.
    12. Haga clic en "siguiente serie" realizar escaneo mejorada. Fije "empezar" y "extremo" según la exploración no mejorado. Haga clic en el icono "confirmar" y seguir el orden intermitente de los botones en el teclado para completar las exploraciones de mayor dinámicas, includingarterial fase, fase portal y fase retrasada.
      Nota: Pulse el icono "Confirmar" inmediatamente para iniciar la exploración después de inyecta el medio de contraste. Esto es esencial y crucial para el escaneo mejorado para garantizar que la mejor imagen de la fase arterial es capturada. Sin embargo, algunos el tiempo de retardo después de hacer clic en el icono "confirmar" puede asegurar que el personal experimental ha retirado con seguridad desde la sala de exploración.
    13. Haga clic en "Examen final" para salir de la interfaz de exploración después de la exploración es completa; la serie de la imagen se subirá automáticamente a la estación de trabajo.
    14. Coloque el animal en una jaula vacía después de la terminación de la exploración con todos los ratones y observarlos hasta que ha recuperado la conciencia. No descuide un animal hasta que ha recuperado la conciencia suficiente para mantener el recumbency esternal. Entonces transfiera los ratones en una sala limpia de animales.
  3. Post DECT análisis de imagen
    1. Ubicar la serie de ratones en el workstationinterface DECT (véase Tabla de materiales) y seleccione el "+ etapa Mono C" listas de la serie. Abrir el "Visor de volumen de GSI" y seleccionar "GSI VV General" Protocolo en la interfaz ' GSI Protocol Manager'.
    2. La anotación activa de "tipo vista" en la esquina superior izquierda de las vistas de la imagen, haga clic en y seleccione orientación "coronal" en el menú desplegable.
    3. Vista de una imagen, la anotación activa "Volumen 1" en la esquina superior izquierda, haga clic en y seleccione volúmenes de "Mono" en el menú desplegable. Del mismo modo, en otra ventana de imagen, seleccione volúmenes "Yodo (agua)". Haga clic y mantenga pulsado el botón izquierdo del ratón, arrastre la imagen desde la ventana de "Yodo (agua)" en "Mono" y marque la casilla "mezclar los puntos de vista" para obtener las imágenes de color fundido.
    4. Haga clic y arrastre desde el centro del icono de "Imagen Scroll" para observar imágenes. Guardar las imágenes que muestran resultados positivos como imágenes de color fundido.

3. PET/CT para el modelo Animal de metástasis Peritoneal

Nota: Consulte la tabla de materiales para el reproductor de imágenes PET/CT USA. Creamos el PET/CT relacionados con protocolo de acuerdo con este artículo21de la proyección de imagen.

  1. Configuración de protocolo de la proyección de imagen Micro-PET/CT
    1. Para un cuerpo entero TC, ajuste actual en 500 μA, voltaje de 80 kV, tiempo de exposición en ms de 200 y 240 pasos giro de 240°. Detector de rayos x, seleccione resolución "aumento bajo sistema" con el campo imagen axial 78 mm y modo de cama. Utilice el método de "Reconstrucción común de Cone-Beam" y seleccionar la opción de "en tiempo real la reconstrucción", para que la PC del anfitrión pueda conectarse con el equipo de reconstrucción del tiempo real dedicado (Cobra) para iniciar la tarea.
    2. Para mascota adquisición, en la opción de "adquirir por tiempo" set "tiempo de la exploración fija" 600 s (10 min). Conjunto "estudio isótopo" F-18 y "nivel de energía" keV 350-650.
    3. Para obtener el histograma de PET, establecer la "estructura dinámica" como "negro" para datos de proceso como un marco para todo el tiempo alcanzar análisis estático. Establezca tipo de histograma a "3D" y seleccionar la opción "ninguna corrección de la dispersión".
    4. Para la reconstrucción de la mascota, reconstrucción de imágenes utilizando un algoritmo de OSEM3D seguido por mapa o rápido mapa22 proporcionada por PET/CT workstationsoftware (véase Tabla de materiales).
  2. Preparación antes de la proyección de imagen PET/CT
    1. Rápidamente los ratones que han sido sometidos a experimentos DECT de 4 h y transferir a los ratones a nuevas jaulas animales 30 min antes de la proyección de imagen.
    2. Pesan los ratones y registrar su peso.
    3. Siga los procedimientos de seguridad del Instituto para adquirir y llevar el paquete que contiene materiales radiactivos (RAM). Usar un escudo protector para llevar los 18F-FDG (5 mCi), y medir la radiactividad del total 18F-FDG con un calibrador de dosis.
    4. Diluir los 18F-FDG con solución salina normal a la radiactividad medida apropiada de la inyección de ratones.
      Nota: La actividad diluida de 18F-FDG debe ser disponible en 100-200 μCi/100 μl de cada ratón.
      1. Sacar 200 μL 18solución F-FDG en una jeringa de 1 mL. Medir la radiactividad de la jeringa entera con un calibrador de dosis y registrar el tiempo de preparación de 18F-FDG.
    5. Inyectar cada ratón con 200 μL 18solución F-FDG vía la inyección intravenosa de cola y registrar el tiempo de inyección de 18F-FDG. Después de la inyección de todos los ratones, medir la radiactividad residual de la jeringa con el calibrador de la dosis inmediatamente y registrar la hora en que las medidas fueron tomadas después de la terminación de la inyección.
    6. Calcular la actividad inyectada 18F-FDG para cada ratón mediante la siguiente fórmula: inyección de actividad (μCi) = actividad de la jeringa antes de la inyección - actividad en la jeringa después de la inyección.
  3. Proceso de la proyección de imagen PET/CT
    1. Poner el animal en una cámara de inducción de la anestesia; anestesiar el ratón utilizando 3% inhalado isoflurano en oxígeno después de la terminación de la inyección de 18F-FDG.
      Nota: Siga todas las pautas de bienestar animal adecuadas para la operación; calentarse a los ratones mediante el uso de la almohada. Use ungüento en los ojos para evitar la sequedad mientras esté bajo anestesia.
    2. Una vez que se induce la anestesia, mueva el ratón en la cama de exploración micro-CT mientras mantiene la anestesia continua y calentamiento. Posición de la cabeza del ratón dentro de una máscara de cara de cono que continuamente ofrece isoflurano (2%) en oxígeno a un caudal de 2 L/min Coloque el ratón en la posición supina para asegurar que la postura es consistente con en las exploraciones DECT.
    3. Mover el animal a la entrada del escáner PET/CT, haga clic en el icono de "láser" desde el visor de la barra de herramientas y utilizar la interfaz de control del touchpad para mover la cama para que el abdomen del ratón está ubicado en el centro de la PET y CT campo de visión (FOV) durante la exploración. En la ventana "Alinee el Laser", seleccione "primer análisis tipo" "CT scan", como "Animal doméstico adquisición incluido flujo de trabajo" como la opción.
    4. Abra la ventana de "Scout View" y adquirir una visión scout radiografía de rayos x. Ajustar la posición de la cama del animal para que el campo centro de la vista de la CT se encuentra en el centro del cuerpo del ratón.
    5. Seleccionar el protocolo establecido previamente (en el paso 3.1). Introducir el número de ratones para ser reflejada (sucesivamente) en la ventana emergente y haga clic en la opción "Configuración", luego introduce el peso. Luego haga clic en la opción "Configuración" de nuevo y siga las instrucciones de la ventana emergente para completar la configuración.
    6. Haga clic en el icono "Iniciar flujo de trabajo" para iniciar la exploración.
    7. Evaluar la calidad de las imágenes de CT y PET adquiridas después de los análisis sean completados. Transferir los datos a través de la red a lo post de análisis para el estudio adicional.
      Nota: Ajuste el ancho de ventana y nivel de ventana de la imagen para asegurar que el contraste de los órganos se muestra correctamente. Compruebe la resolución de los órganos en las imágenes para confirmar la calidad de imagen.
    8. Quitar el animal del reproductor de imágenes y eutanasia inmediatamente por dislocación cervical. Utilizar el sistema de proyección de imagen para el animal siguiente sucesivamente.
  4. Post análisis de imagen PET/CT
    1. Abra el software de estación de trabajo del PET/CT, importar los datos de la serie de imagen CT y PET en el software. En la ventana de "Registro", haga clic en la opción "Análisis General" para registrar imágenes de CT y PET juntos y elegir el modelo de "Cielo" en la ventana "Revisión" para mostrar una alineación perfecta entre las imágenes de CT y PET.
    2. Identificar los nódulos peritoneales con referencias proporcionadas por las imágenes de co registradas en la ventana de "Región de interés (ROI) cuantificación".
    3. En la ventana de "Región de interés (ROI) cuantificación", dibujar ROI con herramientas sobre las imágenes fusionadas, editar el tamaño y la forma de ROI, expediente el valormáximo de SUV, de salida y guardar las imágenes fusionadas.

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Representative Results

DECT y la exploración PET-TAC fueron realizados en ratones desnudos tras dos semanas de inyecciones de línea celular. Imágenes GSI rindieron excelentes resultados para mostrar metástasis subcutánea más allá del contorno del abdomen para el grupo de sobreexpresión de sFRP1 y metástasis con realce periférico fue confirmada por la imagen de escala de color (figura 1-c). Imágenes PET/CT muestra absorción focal anormal de FDG de metástasis, incluyendo en las metástasis peritoneales y subcutáneas (figura 1d). La metástasis peritoneal y metástasis subcutánea grande que se muestra en las imágenes DECT y PET-TAC más fueron ilustrados por muestra bruta y sección histológica (figura 1e-f). En comparación con el grupo de expresión positiva, no había lesiones visibles, evidentes mejoras anormales o alta absorción de FDG en la cavidad abdominal en el grupo de sFRP1 carga vacía de imágenes DECT y PET/CT (figura 2a-b). Aunque las imágenes de la muestra bruta y resultados histológicos confirmaron el éxito de la implantación de este grupo (figura 2c-d).

El tratamiento de intervención de inhibidor del TGF-β1 y placebowere realizado en ratones desnudos después de dos semanas de inyecciones de línea celular, y DECT y PET-CT la exploración fueron realizados en ratones desnudos después de dos semanas de tratamiento. Para confirmar el proceso de la formación de nódulos de metástasis peritoneales en ratones de la iniciación de la terapia de destino, seguimiento DECT y PET/CT exploraciones fueron realizadas. Se realizaron exploraciones por imágenes no invasivos para evaluar el efecto del TGF-β1 dirigido tratamiento. Las imágenes de los ratones en el grupo de tratamiento TGF-β1 representan mejora obvia y absorción FDG anormal focal de metástasis en las imágenes fusionadas coronales de DECT y PET/CT (figura 3a-b). Muestras brutas ilustran sólo 8 nódulos de metástasis peritoneales (figura 3c), con distribución en la cavidad abdominal. Cuantitativamente, figura 3 demostraron el realce periférico moderado DECT y reducida absorción de FDG, con un SUVmáximo cerca de 0,83. Por otro lado, los ratones del grupo control que recibieron solución salina normal también demostraron las lesiones visibles y absorción focal anormal de las metástasis en las imágenes fusionadas coronales de DECT y PET/CT (figura 4a-b). Muestras brutas ilustran 22 nódulos de metástasis peritoneales (figura 4c), y los nódulos de metástasis locales eran adherentes a la cavidad abdominal. Los valores de SUVmax en los tumores no cambiaron (a 1.26) para los ratones del grupo control que recibieron solución salina normal.

Es de destacar que a veces el tracto intestinal puede causar ingestión leve de FDG y la región brillante en las imágenes produce resultados falsos positivos. El corazón y la vejiga también reunirá a un montón de FDG, que puede mostrar como un punto brillante en las imágenes. Es necesario evitar las imágenes pertinentes de nivel para determinar el área de captación FDG real del tumor.

Figure 1
Figura 1 : Tomografía de sFRP1 sobreexpresión grupo metástasis peritoneal modelo DECT, PET/CT y él la coloración correspondiente. (una–c) Imágenes monocromáticas de GSI en fase portal: (una) imagen monocromática transversal, (b) transversal fusionados con el color de imagen, imagen de escala de color coronal (c); (d) coronal fundido imágenes de PET/CT, muestra bruta (e) (f) sección histológica. Las flechas indican los nódulos metastásicos peritoneales, mientras que cabezas de flecha indican la metástasis subcutánea. Figura 1 f es el resultado de tinción patológico de un nódulo tumoral; la imagen muestra la morfología y la distribución de las células del tumor; Barra de escala = 100 μm. Esta figura se ha modificado de la referencia19. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2 : Tomografía de vacío carga del modelo de metástasis peritoneales del grupo de DECT, PET/CT y análisis histológico de sFRP1. (un) GSI color-escala fundió imágenes obtenidas en la fase portal, (b) fundido de imagen PET/CT, muestra bruta (c) y (d) sección histológica. No hay lesión visible, evidente realce anormal o alta absorción de FDG fue demostrada en la cavidad abdominal. (c) y (d) confirmó el éxito de la implantación. Las cabezas de la flecha en la figura 2c señalaron los nódulos metastáticos peritoneales causados por las líneas celulares de SGC-7901, vector. El corazón y la vejiga mostraron evidente elevación de FDG en la figura 2b. Figura 2 d es el resultado de tinción patológico de un nódulo tumoral; la imagen muestra la morfología y la distribución de las células del tumor; Barra de escala = 100 μm. Esta figura se ha modificado de la referencia19. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3 : Tomografía de TGF-β1 tratamiento grupo metástasis peritoneal modelo DECT y PET/CT y la muestra bruta correspondiente. (a) la guirnalda fusionados con imagen de DECT, (b) las imágenes fusionadas de la PET/TC (c) muestra bruta. El corazón y mostrando evidente elevación de FDG en la figura 3bde la vejiga. Muestra bruta había ilustrado 8 nódulos de metástasis peritoneales. Las flechas señalaron los nódulos metastáticos correspondiente al encontrar radiográfico. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4 : Tomografía de TGF-β1 control grupo metástasis peritoneal modelo DECT y PET/CT y la muestra bruta correspondiente. (a) la guirnalda fusionados con imagen de DECT, (b) el fundido de imágenes de PET/CT y la muestra bruta (c). Muestra bruta había ilustrado 22 nódulos de metástasis peritoneales. Las flechas señalaron los nódulos metastáticos correspondiente al encontrar radiográfico. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Supplementary Figure 1
Suplementario figura 1: imagen de color fundido transversal muestra. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Supplementary Figure 2
Suplementario figura 2: imagen de fundido de color coronal muestra. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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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 en tiempo real y monitoreo metástasis peritoneal y respuestas a las intervenciones terapéuticas en modelos animales de cáncer gástrico. Este método podría permitir a los investigadores que participan en el estudio de los mecanismos moleculares del cáncer gástrico, o experimentos de tumores, para establecer más integrados y precisa planes de proyección de imagen. Además, describimos el uso de dispositivos DECT y PET/CT que puede servir como plataformas para descubrir resultados con terapia génica Regulación y objetivo la proyección de imagen del tumor. Por lo tanto, el método puede utilizarse por los científicos para entender y explorar los procesos biológicos de la recurrencia del cáncer y la progresión. Hemos demostrado que la modalidad de proyección de imagen no invasiva podría detectar tumorigenesis aumento por la sobreexpresión de genes con resultados positivos en DECT y PET/CT. simultáneamente, metástasis peritoneal después de intervención terapéutica con el objetivo inhibidor mostró negativa rendimiento de captación FDG en el PET/CT. El SUVmax de nódulos del tumor presenta una tendencia descendente por la extensión del ciclo de tratamiento.

En nuestro estudio, utilizamos el cambio en la absorción de FDG como un indicador de evaluación de efectos terapéuticos para la metástasis peritoneal. Se ha puesto mucho esfuerzo para demostrar que la absorción de FDG se asocia con tumor agresividad26. Carcinomas gástricos progresivos, representados por la profundidad de la invasión, permeación linfática, invasión vascular y tamaño del tumor, muestran mayor captación FDG27. En cuanto a la evaluación cuantitativa, los estudios sugirieron que el SUVmáximo tiene una correlación positiva con la proliferación en diversos tumores malignos15,28. Nuestros resultados demuestran que en comparación con el grupo control, sobreexpresión de sFRP1 positivamente inducida visiblemente más grandes nódulos con aumentando significativamente la mejora y mayor captación FDG en tumores peritoneales, como fue evidenciado en la figura 1. Además, el SUVmax demostró una tendencia de alteración evidente en los grupos destinatarios tratados, en contraste con ningún cambio en el grupo control. Estos resultados fueron demostrados en la figura 3 con una disminución en la captación FDG, con un SUVmax cerca de 0.83 para el grupo de tratamiento, en comparación con un valor sin cambios de SUVmax de cerca de 1,26 para los ratones del grupo control que recibieron solución salina normal (figura 4 ). Nuestros resultados indican que técnicas de imagen no invasivas, como DECT y PET/CT, ofrecen la posibilidad de utilizar la tecnología de imagen para evaluar la información a nivel molecular en las células tumorales y demostraron la validez de la combinación de las aplicaciones de DECT y PET/CT para proporcionar una estrategia de proyección de imagen viable, reproducible y no invasivo para seguimiento de nódulos del tumor inducida por la modulación del gene para la investigación del cáncer gástrico. Desde la captación FDG se asocia con tumor agresividad26, la utilización de la PET/CT la proyección de imagen para evaluar el grado de invasión del tumor y el tratamiento es factible.

En nuestros estudios anteriores, hemos encontrado que el tiempo de inyección y método podría influir en los resultados imagenológicos de DECT exploración. Como la circulación cambios rápidamente en ratones y la mejora de la metástasis peritoneal ocurre principalmente en la fase arterial, los nódulos de metástasis peritoneales pueden no visualizarse completamente si la exploración comienza significativamente más tarde que el tiempo de inyección. Los ratones desnudos deben colocarse en un ambiente cálido y limpio después de la examinación, dejando que los ratones a reposar 12 h antes de PET/CT la proyección de imagen para evitar los efectos sobre la absorción de los nódulos de 18F-FDG en la proyección de imagen PET/CT con contraste excesivo residual en el cuerpo. Debe prestarse atención a la actividad en la preparación y la inyección de FDG y tiempo de inyección. La concentración de actividad óptima de 18F-FDG para la PET-TAC fue de 100-200µCi/100μl de cada inyección. Demasiado alto de concentración podría aumentar la carga del sistema circulatorio y resultado en la muerte de los ratones, mientras que demasiado bajo una concentración podría interferir con la proyección de imagen de captación tumoral. Por lo tanto, es fundamental para garantizar la eficiencia y la exactitud de la configuración de 18F-FDG. Asegúrese de que la PET-TAC imagen posición de ratones desnudos es coherente con la de las imágenes DECT para facilitar la coincidencia de las imágenes del tumor.

Hay varias limitaciones a nuestro estudio. La limitada resolución de DECT puede contribuir a la actuación negativa para la visibilidad como algunos tumores peritoneales pueden exhibir escaso aumento del tamaño. Se ha sabido que PET/CT tiene baja especificidad y la falta de localización anatómica y la apoptosis y la necrosis de las células tumorales inducida por las intervenciones de drogas quimioterapéuticas podrían influir los 18F-FDG captación29,30 . Además, la actividad fisiológica normal en asas intestinales y 18retención F-FDG en los uréteres y la vejiga puede contribuir a falsos positivos en PET/CT imágenes31. El proceso de metástasis peritoneal en modelos de ratones desnudos es difícil de detectar y controlar, por lo que es particularmente importante la elección del momento adecuado en la intervención terapéutica y los experimentos de imagen. Por lo tanto, el diagnóstico precoz de tumores pequeños sigue siendo un problema a resolver.

En conclusión, hemos descrito un método que explota DECT y tecnología para la precisa detección y evaluación de la eficacia de la terapia dirigida de imagen PET/CT. Nuestros resultados demuestran que la proyección de imagen no invasiva utilizando los protocolos descritos permite la supervisión y evaluación de la progresión de metástasis peritoneal usando los modelos animales. Aplicaciones de este método se adaptará fácilmente para investigación preclínica con el objetivo de descubrir metástasis peritoneal del cáncer gástrico, que puede ser útil para evaluar las modalidades diagnóstico o terapéutica de la enfermedad.

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Disclosures

Los autores no tienen conflictos de intereses.

Acknowledgments

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

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

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Medicina número 131 cáncer gástrico metástasis peritoneal modelo animal regulación génica terapia dirigida la proyección de imagen doble energía CT PET/CT
Regulación génica y la terapia dirigida en metástasis Peritoneal del cáncer gástrico: resultados radiológicos del doble de energía de CT y PET/CT
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