Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Cancer Research

Magnetische resonantie beeldvorming beoordeling van carcinogeen-geïnduceerde lymfkliertest blaas tumoren

doi: 10.3791/59101 Published: March 29, 2019

Summary

Lymfkliertest blaas tumoren zijn geïnduceerd met de kankerverwekkende stof van N-butyl-N-(4-hydroxybutyl), nitrosamine (BBN). Blaas tumor generatie is heterogeen; Daarom is een nauwkeurige beoordeling van tumor last nodig voordat randomisatie aan experimentele behandeling. Hier presenteren we een snelle, betrouwbare MRI-protocol om de grootte van de tumor en stadium te beoordelen.

Abstract

Lymfkliertest blaas tumor modellen zijn van cruciaal belang voor de beoordeling van nieuwe therapeutische opties. Tumoren van de blaas geïnduceerde met de N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) nitrosamine (BBN) kankerverwekkend zijn voordelige over cel regel-gebaseerde modellen omdat ze nauw de genomic profielen van menselijke tumoren repliceren, en, in tegenstelling tot cel modellen en xenografts, ze bieden een goede gelegenheid voor de studie van immuuntherapie. Echter de blaas tumor generatie is heterogeen; Daarom is een nauwkeurige beoordeling van tumor last nodig voordat randomisatie aan experimentele behandeling. Hier beschreven is een muismodel van BBN en protocol blaas kanker tumor last om te evalueren in vivo met behulp van een snelle en betrouwbare magnetische resonantie (MR) volgorde (ware FISP). Deze methode is eenvoudig en betrouwbaar omdat, in tegenstelling tot ultrasound, MIJNHEER is exploitant-onafhankelijk en het mogelijk maakt eenvoudig na overname van de beeldverwerking en beoordeling. Met behulp van axiale beelden van de blaas, analyse van regio's van belang langs de wand van de blaas en de tumor toestaan voor de berekening van de blaas muur en tumor gebied. Deze meting correleert met ex vivo blaas gewicht (rs= 0.37, p = 0.009) en tumor stadium (p = 0.0003). Kortom, BBN genereert heterogeen tumoren die ideaal voor de evaluatie van immuuntherapie zijn en MRI kan snel en betrouwbaar beoordelen last van de tumor voorafgaand aan de randomisatie experimentele behandeling wapens op te pakken.

Introduction

Blaaskanker is de vijfde meest voorkomende kanker algemene, verantwoordelijk voor ongeveer 80.000 nieuwe gevallen en 16.000 sterfgevallen in de Verenigde Staten in 20171. Na ongeveer 30 jaar zonder aanzienlijke vooruitgang in de systemische behandeling van blaas kanker2, recente anti-PD-1 en anti-PD-L1 checkpoint remmer proeven hebben aangetoond dat spannend en soms duurzaam reacties bij patiënten met geavanceerde urothelial carcinoom3,4,5. Echter, slechts ongeveer 20% van de patiënten tonen een objectief antwoord op deze behandelingen, en verdere studies zijn nodig om uit te breiden van het effectieve gebruik van immunotherapie bij patiënten met blaaskanker.

Lymfkliertest blaas kanker modellen zijn essentiële instrumenten in preklinische evaluatie van nieuwe behandelingen6,7. Om te controleren voor de grootte van de tumor als randomizing muizen op verschillende behandelingen, moet tumor lasten worden beoordeeld en gecontroleerd tussen behandelgroepen. Eerdere studies hebben echografie of bioluminescentie gebruikt om te evalueren van de orthotopic cel regel-gebaseerd blaas kanker modellen8,9,10,11. Echter, beide technieken presenteren verschillende nadelen. Echografie metingen kunnen worden beïnvloed door de vaardigheden van de operator en gebrek aan driedimensionale functies en hoge ruimtelijke resolutie. Bioluminescentie methoden kunnen alleen voorzien in semi-kwantitatieve evaluatie van de tumorcellen en sta niet voor visualisatie van blaas anatomie en morfologie. Bioluminescentie kan bovendien alleen worden gebruikt met cel regel-gebaseerde modellen, die bioluminescente genen in haarloze muizen of muizen met witte jassen uitdrukken.

Magnetische resonantie beeldvorming (MRI), aan de andere kant, biedt unieke flexibiliteit in de verwerving van anatomische resolutieafbeeldingen, exposeert een breed scala van weefsel contrast waarmee nauwkeurige visualisatie en kwantitatieve beoordeling van tumor last zonder de noodzaak om het uiten van bioluminescente eigenschappen. MIJNHEER beelden zijn gemakkelijker kunnen worden gereproduceerd met de passende analyse pijpleidingen en gegarandeerd van 3D-visualisatie van de blaas. De grootste beperkingen van MRI zijn de lengte van de tijd die nodig is voor een onderzoek en bijbehorende hoge kosten die hoge throughput assays beperken. Verschillende studies hebben echter aangetoond dat MIJNHEER sequenties kunnen bieden kwalitatief hoogwaardige diagnostische afbeeldingen die gebruikt kunnen worden om effectief te detecteren en volgen van cel regel-gebaseerd blaas tumoren; Dus, ze mogen worden gebruikt voor hoge-doorvoer analyse9,12.

Hier beschrijven we een niet-invasieve heer gebaseerde methode betrouwbaar en efficiënt karakteriseren carcinogeen-geïnduceerde blaas tumoren in muizen. Om dit te bereiken, gebruiken we een snelle beeldbewerking met steady-state precessie heer techniek (ware FISP), dat korte scannen sessies garandeert terwijl nog het verstrekken van hoge kwaliteit en hoge ruimtelijke resolutie (~ 100 micron) voor de detectie en meting van de blaas tumoren13. Bovendien, om te bevestigen de juistheid van deze niet-invasieve test van de MRI, beschrijven we de correlatie tussen MRI-afgeleide parameters, evenals ex vivo blaas gewicht en pathologisch bevestigd tumor stadium.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle methoden die hier worden beschreven zijn goedgekeurd door de institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) van de Northwestern University.

1. de inductie van tumoren met BBN

  1. Verkrijgen van mannelijke C57/BL6 muizen, elk ten minste 6 weken oud.
    Opmerking: Mannelijke muizen ontwikkelen blaaskanker meer snel en consistent dan vrouwelijke muizen14,15.
  2. Toevoegen N-nitrosobutyl(4-hydroxybutyl) amine (BBN) in een dosis van 0,05% aan het drinkwater. Opslaan in een ondoorzichtige container en het ad libitum als drinkwater te muizen16verstrekken.
    Opmerking: De BBN-oplossing op te slaan in een duidelijke container zal degraderen de kankerverwekkende stof17.
  3. De 0,05% BBN water tweemaal per week veranderen.
  4. De dieren controleren door te inspecteren op tekenen van nood tumoren van de blaas met inbegrip van hematurie, stevige blaas en massa's zijn gekoppeld. Inspecteer de muizen tweemaal per week of in overeenstemming met lokale IACUC richtsnoeren.
  5. Verwachten dat de tumoren te ontwikkelen tussen de 16 en 24 weken van blootstelling18.

2. MRI setup

  1. Uitvoeren van een subcutane injectie van steriele zoutoplossing (0,1-0,2 mL met behulp van een naald en 1 mL spuit van 25-27 G) 10 minuten voordat de MRI om de vulling van de blaas.
  2. Anesthetize elke muis met een gasmengsel van 100% O2 en Isofluraan (2 – 4% als nodig). Controleer of u een voldoende vlak van verdoving door het testen van de terugtrekking reflex (Teen snuifje) voordat u verdergaat. Steriele oog zalf toepassen op het dier.
  3. Overdracht van de muis aan de beeldvorming houder uitgerust met een neuskegel voor levering van geïnhaleerde Isofluraan (0,5%-3%).
  4. Monitor lichaamstemperatuur en ademhaling met behulp van een rectale temperatuurvoeler aangesloten op de computer van de fysiologische opname.
    Opmerking: Normale lichaamstemperatuur (36 – 37 ° C) wordt bijgehouden met behulp van de recirculatie warm watercircuit ingebouwd in de dierlijke heer houder. Temperatuur is gemeten door een sensor in rectale en opgenomen op de fysiologische controle computer met behulp van speciale fysiologische monitoring software. Hetzelfde systeem wordt gebruikt voor het opnemen van de ademhaling en elektrocardiogram signalen gemeten door middel van een pneumatische kussen onder de ribbenkast en via 3-voorsprong elektrocardiogram elektroden geplaatst. Het ademhalingssignaal wordt ook gebruikt voor triggering MRI acquisitie en het verminderen van artefacten die is gekoppeld aan de beweging van de ademhaling.

3. MRI Beeldacquisitie

  1. Gebruik een quadrature lichaam spoel voor excitatie.
  2. Een 4-kanaals ontvanger spoel plaats op de onderbuik van de muis wordt gescand zodat geoptimaliseerde detectie van signalen uit de regio van belang.
  3. Het starten van automatische aanpassingen via de geïntegreerde imaging software aan te schaffen een tri-axiale set van beelden van het hele muis lichaam. Identificeren van deze verwijzing set van beelden, de regio van belang (in dit geval, de regio van de blaas).
  4. Drie sets van orthogonale-gesneden beelden langs de axiale, coronale en Sagittaal vliegtuigen met behulp van radiologische referentiekaders verwerven.
  5. Gebruik maken van de ware FISP imaging sequentie (opgenomen als één van de functies van de geïntegreerde imaging software) met de volgende parameters van de heer: TR = 900 msec, TE = 2 ms, FA = 70, 14 gemiddelden.
    Opmerking: Deze set van parameters zorgt voor snelle weergave met hoge diagnostische kwaliteit, met inbegrip van T1/T2 weging in < 10 min per muis.
  6. Ruimtelijke resolutie en segment dikte worden bepaald door geometrische parameters geselecteerd door de gebruiker via de grafische interface van het geïntegreerde imaging platform. Dit resulteert in een aantal segmenten over de hele blaas van 0.5 mm dikte met een in-plane resolutie van 0.148 mm.

4. de heer beeldanalyse

  1. Het identificeren van de verzameling van segmenten van 0.5 mm dikte en in-plane resolutie van 0.148 mm die betrekking hebben op de hele blaas.
  2. Exporteren naar de software van de analyse van de medische beeldvorming door het selecteren van de map met bijbehorende afbeeldingen in de indeling analyseren.
  3. Selecteer "representatieve axiale weergave" in het midden van de blaas voor kwantitatieve analyse door scrollen door de gegenereerde beelden en het identificeren van een segment in het middelpunt van de blaas, die het mogelijk voor visualisatie van de muur van de blaas en de lumen maakt.
    Opmerking: Het midden-segment moet de uitverkorene met de grootste diameter.
  4. De regio van belang (ROI) zorgvuldig af te bakenen door het handmatig traceren de grenzen rond de buitenste rand van de blaas (BLAuit) en rond de binnenste lumen (BLAin) van de blaas (Zie schematische en representatieve cijfers in Figuur 2) in de geselecteerde representatieve axiale weergave.
  5. Aftrekken van de innerlijke lumen van de buitenste rand voor het berekenen van de oppervlakte van de wand van de blaas.
    BLAmuur = BLAuit - BLAin
    Opmerking: De oppervlakte van de blaas van een besturingselement met geen tumor moet kleiner zijn dan die met een blaas tumor.

5. euthanasie en dissectie van de blaas

  1. Na 20 weken van BBN blootstelling, euthanaseren de muizen met behulp van operationele standaardprocedures volgens lokale IACUC richtsnoeren.
  2. Reinig het gebied van de incisie met 70% ethanol, dan begrijpen en til de huid van de buikwand met een tang.
  3. Maak een incisie van de middellijn van de symphysis pubica aan het proces van de xiphoid.
  4. Scherp incise de peritoneale holte door grijpen met een tang en gebeuren met een schaar.
  5. Het identificeren van de blaas, die zich in de schouderstreek onderbuik bevindt.
  6. Identificeren en snijd het mediane navelstreng ligament aansluiten van de koepel van de blaas naar de navel en de buikwand.
  7. Pak de koepel van de blaas met een tang om countertraction en ontleden de blaas weg van omringende structuren, met inbegrip van de zaadblaasjes, endeldarm en vet.
  8. Identificeren van de urineleiders, de blaas invoeren en knippen met een schaar dicht bij de blaas.
  9. De blaas craniale tillen, snijd de urethra met een schaar en verwijderen van de blaas.
  10. Weeg onmiddellijk de blaas na het spoelen met PBS.

6. histologische onderzoek van weefsel van de blaas

  1. Corrigeer de blaas weefsel in 10% neutraal gebufferde formaline 36 – 48 uur bij kamertemperatuur (RT).
  2. Het weefsel inbedden in paraffineblokken, knippen van de dia's voor onderzoek achteraf plaatsvindt en vlekken van de dia's met haematoxyline en eosine voor microscopisch onderzoek zoals eerder beschreven19,20.
  3. Uitvoeren van een microscopisch onderzoek van de blaas van de muis bij lage (2,5 x en 10 x) en hoog (20 x en 40 x) vergrotingen, onderzoeken voor macroscopische letsels, hyperplasie, carcinoma in situ, papillomas, papillaire tumoren en invasieve gezwellen19 , 21.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Met behulp van het protocol beschreven (Figuur 1), zijn blaas tumoren geïnduceerd in C57/B6 mannelijke muizen. MRI werd uitgevoerd op 16 weken, en muizen werden euthanized bij 20 weken. Ex vivo blaas gewichten (BW) voor elke muis werden geregistreerd. Dia's werden gekleurd met haematoxyline en eosine en alle dia's van de histologie werden herzien voor tumor stadium.

Voor het analyseren van de last van de tumor met behulp van de heer, was de blaas muur innerlijke lumen (BLAin) afgetrokken van de blaas muur buitenste lumen (BLAuit) voor het berekenen van de dikte van de wand van de blaas (BLAmuur) (Figuur 2). Representatieve waar FISP heer afbeeldingen, blaas muur 3D-reconstructies en pathologische beelden van een controle muis (dat wil zeggen, geen tumor) worden weergegeven in figuur 3A-F, en een muis met een grote tumor wordt weergegeven in Figuur 3 g-L.

De MRI-afgeleide parameter BLAmuur correleert zwak met ex vivo BW (rs = 0.37, p = 0.009; Figuur 4). Onderzoek van de MRI-afgeleide BLAmuur parameter- en BW blijkt een associatie met tumor stadium (Kruskal-Wallis testen MRI p = 0.0003, figuur 5A; BW p = 0.0006; Figuur 5B), evenals een vereniging als pathologie door niet-spier-invasieve blaaskanker en spier-invasieve blaaskanker stratificatie (Mann-Whitney U testen MRI p = 0.0002, figuur 5C; BW p < 0,0001, figuur 5D). De prestaties van BLAmuur en BW om spier-invasieve blaaskanker is afgebeeld in figuur 5E. Het gebied onder de curve (AUC) voor BLAmuur (AUC = 0.81, 95% CI, 0.68-093) is statistisch vergelijkbaar met AUC voor BW (AUC = 0,89, 95% CI 0,80-0.98; p = 0.30).

Figure 1
Figuur 1: Schema voor blaas tumor-inductie met BBN en timing van MRI en euthanasie. BBN is door de overheid gereguleerde ad libitum bij een concentratie van 0,05% in drinkwater. Muizen ondergaan MRI op 16 weken. Muizen zijn euthanized op 20 weken en blazen van elk worden onderzocht met immunohistochemie. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2: Schematische grafische afbeelding van werkwijze te halen BLAmuur en representatieve heer beeld met bijbehorende omtrekken. Met behulp van intensiteit van MRI beelden, de buitenste muur van een blaas werd geïdentificeerd en een overzicht werd getekend in het rood (BLAuit). De hyperintense blaas lumen werd geschetst in het groen (BLAin) en het bijbehorende blaas lumen gebied is verkregen. Aftrekken van deze twee grootheden leverde de BLAmuur parameter, die overeenkomt met de licht grijze schijf in de grafische afbeelding. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3: vertegenwoordiger waar FISP heer afbeeldingen, blaas muur 3D-reconstructies en pathologische beelden van een controle muis (dat wil zeggen, geen tumor) (A-F) en een muis met een grote tumor (G-L). (A) vertegenwoordiger de heer afbeelding van een muis met geen tumor. (B) segmentatie van blaas muur ruimte (BLAmuur), geschetst in het rood, omschreven als de ruimte tussen de blaas lumen (BLAin) en de buitenste blaas muur (BLAuit). (C) 3D-weergave van de muur van de blaas van een controle muis, gegenereerd door het definiëren van BLAmuur op elk segment via de blaas. Groene pijlen illustreren de blaas op een 2D-afbeelding vertaald naar 3D-rendering. (D) 3D-weergave van een uitsparing van BLAmuur van een controle muis. (E) laag vermogen (2,5 x) en (F) hoog vermogen (10 x) beelden van de dezelfde muis blaas. (G) vertegenwoordiger de heer afbeelding van een muis met een grote tumor. (H) segmentatie van blaas muur ruimte (BLAmuur), geschetst in het rood, omschreven als de ruimte tussen de blaas lumen (BLAin) en de buitenste blaas muur (BLAuit). (I) 3D-weergave van de wand van de blaas van een muis met een grote tumor. (J) 3D-weergave van een uitsparing van de blaas van een muis met een grote tumor, gegenereerd door het definiëren van BLAmuur op elk segment via de blaas. Groene pijlen illustreren de blaas op een 2D-afbeelding vertaald naar 3D-rendering. (K) laag vermogen (2,5 x) en (L) hoog vermogen (10 x) beelden van de dezelfde muis blaas. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 4
Figuur 4: Spearman correlatie tussen de MRI afkomstige BLAmuur en definitieve blaas gewicht. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 5
Figuur 5: Vergelijkingen van pathologische stadium en MRI-afgeleide parameter BLAmuur in 47 muizen. (A) vergelijking van alle pathologische etappes en MRI BLAmuur (Kruskal-Wallis-test). (B) vergelijking van alle pathologische stadia en blaas gewicht (Kruskal-Wallis-test). (C) vergelijking van niet-spier-invasieve blaaskanker (stadium ≤T1) en spier-invasieve blaaskanker (stadium ≥T2) met MRI BLAmuur (Mann-Whitney U test). (D) vergelijking van niet-spier-invasieve blaaskanker (stadium ≤T1) en spier-invasieve blaaskanker (stadium ≥T2) met blaas gewicht (Mann-Whitney U test). ROC-curve (E) van de MRI-afgeleide blaas en definitieve blaas gewicht bij het bepalen van de spier-invasieve blaaskanker (stadium ≥T2). De beursgenoteerde p-waarde is het verschil tussen de twee AUCs. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Nauwkeurige beeldvorming van tumor modellen is noodzakelijk voor de juiste pre euthanasie fasering en dierlijke randomisatie voorafgaand aan de inleiding van experimentele behandeling. Met behulp van de procedure die hier gepresenteerd, tonen wij methodologie om (1) het genereren van tumoren van de blaas met behulp van de BBN carcinogeen en (2) stratificeren blaas tumor last door middel van een heer MR. afkomstige gebied meting (BLAmuur) correlaten aanzienlijk met ex vivo blaas gewicht en wordt geassocieerd met pathologische tumor stadium.

Door een snelle beeldvorming aanpak met korte overname keer op hoge ruimtelijke resolutie (ware FISP) en hoogwaardige diagnostische, voeren wij hoge throughput assays van muizen in tussentijdse stadia van ontwikkeling van de tumor, voorafgaand aan de behandeling randomisatie. Ons verslag strookt met voorafgaande verslagen voor MR beeldvorming van cel regel-gebaseerd tumor implantaten9,12 en bevestigt haar potentieel als een instrument voor het optimaliseren van grote onderwerp nummer drug studies.

In dit protocol MRI is het van cruciaal belang om het imago van de muis met een volle blaas te verkrijgen van afbeeldingen van hoge kwaliteit en de verschillen tussen de tumor en blaas lumen af te bakenen. Wij vinden dat elke muis injecteren met zoute 10 minuten vóór imaging voor adequate beeldvorming van de blaas zorgt. Verdere omvatten kritische stappen betrouwbare triggering van MRI overname met behulp van het ademhalingssignaal gedetecteerd met een pneumatische kussen onder de muis ribbenkast en de verwerving van een voldoende aantal heer segmenten waarmee de dekking van de hele blaas geplaatst.

Andere opties voor beeldbewerking ontwikkeling en progressie van de tumoren lymfkliertest blaas omvatten echografie8 en bioluminescentie10,11. Micro-echografie beeldvorming van geïmplanteerde MBT-2 cellen gedetecteerd tumoren in 15 muizen, 13 daarvan werden histologisch bevestigd dat tumoren8. Echografie volume significant gecorreleerd met stereoscopische omvang van de tumor, maar gewicht van de tumor en de fase waren niet onderzochte8. Bioluminescentie is gebruikt voor het nauwkeurig controleren cel tumor regel-gebaseerd implantaten, maar het kan niet worden gebruikt om te controleren carcinogeen-geïnduceerde kankers zonder verplanten carcinogeen afkomstige tumoren van één muisklik naar de andere. De mogelijkheid om nauwkeurig controleren carcinogeen-geïnduceerde kankers is van cruciaal belang, aangezien deze modellen verschillende voordelen ten opzichte van de cel line-modellen hebben. Cel regel-gebaseerde modellen zijn genetisch homogene en afgeleid van tumoren die al immunosurveillance hebben ontdoken en geïmplanteerde tumoren groeien snel zonder een chronische inflammatoire communicatie22. De BBN-model is gebruikt met succes al meer dan 30 jaar, en het blijft een kritieke model voor het begrijpen van de ontwikkeling van de kanker van de blaas en behandeling23,24,25. Bovendien, de BBN model toont vogelgriepvirus en genexpressie profielen vergelijkbaar met menselijke blaaskanker, met behoud van het intact immuunsysteem te maken voor de studie van potentiële immunotherapeutische agenten26,27 .

Beschikbaarheid van speciale klein dier MRIs als gedeelde bronnen bij meerdere instellingen maakt deze technieken voordelig en praktisch voor fundamenteel onderzoek en screening van nieuwe therapieën. Er zijn echter enkele beperkingen. Muizen werden beeld alleen op één timepoint, niet continu tijdens de ontwikkeling van tumoren. Echter, op basis van onze statistische resultaten, wij stellen voor dat de waarde van één timepoint vermag nauwkeurig stratificeren muizen in groepen door de grootte van de tumor en de fase, en daarmee een ideale, niet-invasieve parameter voor het classificeren en toewijzen van onderwerpen aan verschillende groepen. Meerdere stadia van tumor werden gegenereerd met behulp van BBN, variërend van Ta naar T4. Echter, deze kunnen worden gelaagde (zoals voorgesteld in figuur 5C-D) als spier-invasieve (T2 of groter) en niet-spier invasieve (T1 of minder), aangezien dit standaard beheer in menselijke blaas kanker28.

Een andere mogelijke beperking is dat de parameter BLAmuur was afgeleid met behulp van een enkel sneetje via elke blaas en niet alle beschikbare segmenten bedekken. Deze criteria werden gekozen om analyse pijpleiding eisen (dat wil zeggen, verplichting van meerdere ROIs tekening over meerdere segmenten) en voldoende voor een snelle, kwantitatieve assay werden geacht. Meer complexe volumetric analyse kan worden uitgevoerd op de onderwerpen (dat wil zeggen, weergegeven voor illustratieve doeleinden in Figuur 3) maar onvermijdelijk meer inspanning en kosten vereisen zou. Geautomatiseerde beeld processing algoritmes kan worden gebruikt voor automatische afbakening van blaas regio; echter, deze methoden lijden van intrinsieke variabiliteit van blaas vorm en grootte onder individuele muizen en vereisen aanzienlijke testen en valideren voorafgaand aan betrouwbare aanneming in een preklinische studie29.

Kwalitatieve beoordeling van volumetrische gegevens suggereren dat deze methode enkel sneetje volstaat voor dit type van test. Het is echter mogelijk dat meer geavanceerde tests dat deze aanvullende gegevens/image processing stap verlangen kunnen. Vanuit het oogpunt van de verwerving zijn er verschillende extra scans die kon worden verkregen, die kunnen worden versterkt het vermogen om te voorspellen van progressie van de tumoren terwijl ook onthullen meer subtiele tumor communicatie veranderingen. Deze aanvullende technieken omvatten dynamisch contrast enhanced MRI, diffusie gewogen MRI en andere reeksen30 waarmee een uitgebreide, multi parametrische karakterisering van de muur van de blaas. Echter, vergoeding van kosten en efficiëntie leidde ons naar beperken onze assay aan degene die zijn beschreven in dit protocol.

Kortom, beschrijven we de methodologie voor T1/T2-gewogen snelle beeldvorming heer sequenties (ware FISP) te verwerven multi segment beelden die betrekking hebben op de gehele muis blaas. We laten zien dat deze beelden kunnen worden gebruikt om te bepalen van de omvang van de tumor in een carcinogeen gebaseerde model van lymfkliertest blaaskanker. MRI gegevens correleert met blaas weefsel gewichten en wordt geassocieerd met het stadium van de tumor. Deze resultaten ondersteunen het gebruik van deze snelle en betrouwbare bepaling van de MRI te stratificeren muizen voorafgaand aan experimentele behandeling randomisatie.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

J. J. M. wordt gefinancierd door de Veterans Health Administration verdienste verlenen van BX0033692-01. J. J. M. wordt ook ondersteund door de John P. Hanson Foundation for Cancer Research aan de Robert H. Lurie uitgebreide kanker centrum van Noordwestelijke Universiteit. Wij danken het centrum voor translationeel Imaging voor de verlening van de MRI-acquisitie en verwerking. Financieringsbronnen had geen rol in het schrijven van het manuscript of de beslissing tot het indienen voor publicatie.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
C57BL/6 mice The Jackson Laboratory 664 Mice
N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine carcinogen (BBN) TCI American B0938 Carcinogen
0.9% normal saline Hospira, Inc NDC 0409-488-02
Isoflurane Piramal HealthCare 60307-120-25 Anesthetic
7Tesla ClinScan MRI Bruker NA Dedicated Small Animal Imaging MRI
Syngo Siemens NA MR Integrated Imaging Software
Model 1030 Monitoring & Gating System Small Animal Instruments, Inc. (SAII) NA Small animal physiologic monitoring
Formalin, Neutral Buffered, 10% Sigma HT501128 Fixative
Eosin Y Fisher Scientific NC1093844 Histologic staining agent
Hematoxylin Fisher Scientific 23-245651 Histologic staining agent
Jim7 Xinapse Systems NA Medical image analysis software
GraphPad Prism v7.04 Graphpad NA Graphing software
R v3.4.2 The R Project for Statistical Computing NA Statistical software
R package pROC v1.10.0. The R Project for Statistical Computing NA ROC analysis

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer Statistics, 2017. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 67, (1), 7-30 (2017).
  2. Abdollah, F., et al. Incidence, survival and mortality rates of stage-specific bladder cancer in United States: a trend analysis. Cancer Epidemiology. 37, (3), 219-225 (2013).
  3. Rosenberg, J. E., et al. Atezolizumab in patients with locally advanced and metastatic urothelial carcinoma who have progressed following treatment with platinum-based chemotherapy: a single-arm, multicentre, phase 2 trial. The Lancet. 387, (10031), 1909-1920 (2016).
  4. Sharma, P., et al. Nivolumab monotherapy in recurrent metastatic urothelial carcinoma (CheckMate 032): a multicentre, open-label, two-stage, multi-arm, phase 1/2 trial. The Lancet Oncology. 17, (11), 1590-1598 (2016).
  5. Bellmunt, J., et al. Pembrolizumab as Second-Line Therapy for Advanced Urothelial Carcinoma. New England Journal of Medicine. 376, (11), 1015-1026 (2017).
  6. Chan, E., Patel, A., Heston, W., Larchian, W. Mouse orthotopic models for bladder cancer research. BJU International. 104, (9), 1286-1291 (2009).
  7. Zhang, N., Li, D., Shao, J., Wang, X. Animal models for bladder cancer: The model establishment and evaluation (Review). Oncology Letters. 9, (4), 1515-1519 (2015).
  8. Patel, A. R., et al. Transabdominal micro-ultrasound imaging of bladder cancer in a mouse model: a validation study. Urology. 75, (4), 799-804 (2010).
  9. Chin, J., Kadhim, S., Garcia, B., Kim, Y. S., Karlik, S. Magnetic resonance imaging for detecting and treatment monitoring of orthotopic murine bladder tumor implants. The Journal of Urology. 145, (6), 1297-1301 (1991).
  10. Jurczok, A., Fornara, P., Soling, A. Bioluminescence imaging to monitor bladder cancer cell adhesion in vivo: a new approach to optimize a syngeneic, orthotopic, murine bladder cancer model. BJU International. 101, (1), 120-124 (2008).
  11. Vandeveer, A. J., et al. Systemic Immunotherapy of Non-Muscle Invasive Mouse Bladder Cancer with Avelumab, an Anti-PD-L1 Immune Checkpoint Inhibitor. Cancer Immunology Research. 4, (5), 452-462 (2016).
  12. Kikuchi, E., et al. Detection and quantitative analysis of early stage orthotopic murine bladder tumor using in vivo magnetic resonance imaging. Journal of Urology. 170, 1375-1378 (2003).
  13. Chung, H. W., et al. T2-weighted fast MR imaging with true FISP versus HASTE: comparative efficacy in the evaluation of normal fetal brain maturation. American Journal of Roentgenology. 175, (5), 1375-1380 (2000).
  14. Miyamoto, H., et al. Promotion of bladder cancer development and progression by androgen receptor signals. Journal of the National Cancer Institute. 99, (7), 558-568 (2007).
  15. Bertram, J. S., Craig, A. W. Specific induction of bladder cancer in mice by butyl-(4-hydroxybutyl)-nitrosamine and the effects of hormonal modifications on the sex difference in response. European Journal of Cancer. 8, (6), 587-594 (1972).
  16. Nagao, M., et al. Mutagenicity of N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine, a bladder carcinogen, and related compounds. Cancer Research. 37, 399-407 (1977).
  17. Hirose, M., Fukushima, S., Hananouchi, M., Shirai, T., Ogiso, T. Different susceptibilities of the urinary bladder epithelium of animal species to three nitroso compounds. Gan. Gann; The Japanese Journal of Cancer Research. 67, (2), 175-189 (1976).
  18. Shin, K., et al. Cellular origin of bladder neoplasia and tissue dynamics of its progression to invasive carcinoma. Nature Cell Biology. 16, (5), 469-478 (2014).
  19. Epstein, J. I. Chapter 17: Immunohistology of the Bladder, Kidney, and Testis. Diagnostic Immunohistochemistry. Fifth Edition, 624-661 (2019).
  20. Cohen, S. M., Ohnishi, T., Clark, N. M., He, J., Arnold, L. L. Investigations of rodent urinary bladder carcinogens: collection, processing, and evaluation of urine and bladders. Toxicologic Pathology. 35, (3), 337-347 (2007).
  21. Wood, D. P. Jr Tumors of the bladder. Campbell-Walsh Urology. 11, (92), 2184-2204 (2016).
  22. Zitvogel, L., Pitt, J. M., Daillere, R., Smyth, M. J., Kroemer, G. Mouse models in oncoimmunology. Nature Reviews Cancer. (2016).
  23. Kaneko, S., Li, X. X chromosome protects against bladder cancer in females via a KDM6A-dependent epigenetic mechanism. Science Advances. 4, (6), eaar5598 (2018).
  24. Smilowitz, H. M., et al. Biodistribution of gold nanoparticles in BBN-induced muscle-invasive bladder cancer in mice. International Journal of Nanomedicine. 12, 7937-7946 (2017).
  25. Dai, Y. C., et al. The interaction of arsenic and N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine on urothelial carcinogenesis in mice. PLoS One. 12, (10), e0186214 (2017).
  26. Williams, P. D., Lee, J. K., Theodorescu, D. Molecular Credentialing of Rodent Bladder Carcinogenesis Models. Neoplasia. 10, (8), (2008).
  27. Fantini, D., et al. A Carcinogen-induced mouse model recapitulates the molecular alterations of human muscle invasive bladder cancer. Oncogene. 37, (14), 1911-1925 (2018).
  28. Network, N. C. C. NCCN Guidelines in Clinical Oncology - Bladder Cancer 5.2018. Available from: https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/bladder.pdf (2018).
  29. Costa, M. J., Delingette, H., Novellas, S., Ayache, N. Automatic segmentation of bladder and prostate using coupled 3-D deformable models. Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. 10, (Pt 1), 252-260 (2007).
  30. Rosenkrantz, A. B., et al. Utility of quantitative MRI metrics for assessment of stage and grade of urothelial carcinoma of the bladder: preliminary results. American Journal of Roentgenology. 201, (6), 1254-1259 (2013).
Magnetische resonantie beeldvorming beoordeling van carcinogeen-geïnduceerde lymfkliertest blaas tumoren
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Glaser, A. P., Procissi, D., Yu, Y., Meeks, J. J. Magnetic Resonance Imaging Assessment of Carcinogen-induced Murine Bladder Tumors. J. Vis. Exp. (145), e59101, doi:10.3791/59101 (2019).More

Glaser, A. P., Procissi, D., Yu, Y., Meeks, J. J. Magnetic Resonance Imaging Assessment of Carcinogen-induced Murine Bladder Tumors. J. Vis. Exp. (145), e59101, doi:10.3791/59101 (2019).

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