RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Elizabeth Kenyon1,2, Erin K. Zaluzec1,3, Katherine Powell1,2, Maximilian Volk1,4, Shatadru Chakravarty2,5, Jeremy Hix2,6, Ripla Arora7,8, Jennifer J. Westerhuis9,10, Matti Kiupel11, Erik M. Shapiro2,6, Lorenzo F. Sempere1,2
1Precision Health Program,Michigan State University, 2Department of Radiology, College of Human Medicine,Michigan State University, 3Department of Pharmacology & Toxicology, College of Veterinary Medicine,Michigan State University, 4College of Osteopathic Medicine,Michigan State University, 5Advanced Materials Characterization Laboratory/Materials Research Center,Missouri University of Science and Technology, 6Institute for Quantitative (IQ) Health Science and Engineering Advanced Molecular Imaging Facility,Michigan State University, 7Department of Obstetrics Gynecology and Reproductive Biology, College of Human Medicine,Michigan State University, 8Institute for Quantitative (IQ) Health Science and Engineering,Michigan State University, 9Van Andel Research Institute, 10Miltenyi Biotec, 11Veterinary Diagnostic Laboratory, College of Veterinary Medicine,Michigan State University
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
İn vivo görüntüleme ve meme kanserini önleme için fare meme düktal ağacına etanol bazlı ablatif bir çözüm için reaktiflerin intradüktal enjeksiyon yöntemi açıklanmıştır. Doğrudan meme ucu açıklığına enjeksiyon, meme epitel hücrelerinin minimum kollateral doku hasarı ile hedeflenmesini sağlar.
Meme kanseri, ABD'de kadınlarda en yaygın kanser ve kansere bağlı ölümlerin ikinci nedenidir. Yüksek riskli kadınlar için profilaktik mastektomi en etkili birincil önleme stratejisidir. Profilaktik mastektomi, meme kanserinin çevre doku ile birlikte ortaya çıktığı meme epitel hücrelerini tamamen ortadan kaldıran agresif bir cerrahi işlemdir. Meme epitel hücrelerini malign hale gelmeden lokal olarak alevlendirmek için profilaktik mastektomiye alternatif olarak minimal invaziv bir intradüktal prosedür geliştirmeye çalışıyoruz. Biz ve diğerleri meme kanseri kemirgen modellerinde bu epitel hücrelerine ulaşmak ve tedavi etmek için intradüktal doğum prosedürü geliştirdik. Meme başında anastomosed olmayan tek bir düktal ağaç açıklığı olan fare meme bezi insan memesine göre çok daha az karmaşık ve işkenceli bir mimariye sahipken, meme kanserinin kimyasal olarak indüklenen ve genetik olarak tasarlanmış fare modelleri yeni önleyici stratejilerin kavram kanıtı çalışmalarını üretmek için değerlidir. Burada, meme kanserinin birincil önlenmesinin terapötik amacı için fare meme duktal ağacı içinde mikro-CT / X-ışını tantal bazlı kontrast madde içeren etanol bazlı bir ablatif çözeltinin intradüktal doğumu için bir prosedür açıklıyoruz. Sulu reaktiflerin intradüktal doğumu (örneğin, sitotoksik bileşikler, siRNA'lar, AdCre) daha önce fare modellerinde tanımlanmıştır. Bu nedenle, protokol açıklamamızı etanol sunumunu optimize etmek, etanol yönetiminin lokal ve sistemik yan etkilerini en aza indirmek ve mikro-CT/ floroskopi görüntüleme yoluyla duktal ağaç dolgusunun in vivo görselleştirilmesi için metodolojik değişikliklere ve benzersiz deneysel hususlara odaklıyoruz. Kontrast içeren bir çözeltinin enjeksiyonundan hemen sonra düktal ağacın görselleştirilmesi, tam dolum veya eksik doldurma veya aşırı doldurma gibi başarısız sonuçların onaylanmasını sağlar. Bu prosedür, tümör oluşumunu önlemeyi veya düktal ağaç üzerinden erişilebilen erken evre tümörleri lokal olarak tedavi etmeyi amaçlayan diğer ablatif bileşiklerin doğumu ve görüntülenmesi için uygulanabilir.
Meme kanseri, önleme için birkaç seçenek bulunan yaygın ve potansiyel olarak ölümcül bir hastalıktır1. En etkili müdahale profilaktik mastektomidir; ancak, sadece yüksek riskli bireyler, hayatı değiştiren büyük sonuçları olan bir ameliyat olduğu için bu prosedürü yaptırmayı tercih eder2. İşlem, meme kanserinin çevre doku ile birlikte ortaya çıktığı meme epitel hücrelerini tamamen ortadan kaldırır. Bu, birey için fiziksel, psikolojik ve sosyal strese neden olabilir ve genellikle bireyleri ilk birincil müdahale hattı olarak bu cerrahi prosedüre devam etme konusunda vazgeçirebilir.
%70 etanol (EtOH) içeren ablatif bir çözeltinin doğrudan duktal ağaca verilmesinin, sınırlı kollateral doku hasarı olan meme epitel hücrelerini öldürmede ve fare modellerinde meme tümörlerini önlemede etkili olduğunu göstermiş olduk3. EtOH uzun zamandır klinik olarak lokal tedavi için ablatif veya skleroz edici bir ajan olarak kullanılmaktadır. Perkütan EtOH enjeksiyonu, reekektif edilemeyen karaciğer tümörleri, böbrek ve böbreküstü neoplazmları ve pankreas kistik tümörleri için ablatif ajan olarak kullanılır4,5,6; ağrıyı azaltmak için çölyak pleksus nörolizi için7; ve meme psödoaneurysms8 tedavisi için. İntravasküler EtOH enjeksiyonu, arteriovenöz malformasyonlardan (AVM) kaynaklanan şişlik ve deformasyonu ortadan kaldırmak ve örümcek damarları ile varislerin kozmetik tedavisi için sklerozlama ajanı olarak kullanılır9,10,11,12,13. Profilaktik mastektomi gibi, ablatif bir çözeltinin lokal olarak verilmesiyle önlemenin başarısı, kanserin potansiyel olarak ortaya çıkabileceği tüm meme epitel hücrelerini tamamen çıkarma yeteneğine bağlıdır. Bu, ablatif maddenin düktal ağacı başarıyla doldurduğunun onaylanmasını gerektirir, böylece tüm meme epitel hücreleriyle doğrudan temas eder. Meme bezlerine madde enjekte etmek ve bunları görüntü güdümlü floroskopi veya kanalografi ile görselleştirmek için klinik araçlar hazır14,15; bu nedenle, bu prosedür klinik çalışmalarda değerlendirmeyi gerektirebileceği zaman başarılı doğumu hem sağlamak hem de onaylamak mümkün olacaktır.
Laboratuvar hayvanlarında bu görüntü güdümlü yaklaşımın fizibilitesini göstermek, meme kanseri için önleyici bir önlem olarak intradüktal (ID) ablasyonun etkinliğini ve çevirisel fizibilitesini belirlemede önemli bir adımdır. Laboratuvarımızda, hayvanın aşırı dozda EtOH'a yenik düşmemesini sağlamak için farelerdeki tüm meme bezlerini haftalık enjeksiyonlar sırasında kontrast madde içeren ablatif bir çözelti ile başarılı bir şekilde enjekte etmek için bir yöntem geliştirdik (Şekil 1, Şekil 2, referans nos.3,16). Bu prosedür, test çözeltisini enjekte etmek için izofluran anestezik bir farenin meme ucu açıklığı içine 34 G'lik bir iğne yerleştirir. Prosedürün bazı önemli iyileştirmeleri arasında sıvı ve gazlar için gaz geçirmez şırınnaların kullanımı, düktal ağaçlar başına daha yüksek hacimlerde enjeksiyon17 ve genişletilmiş antienflamatuar tedavi sayar. Bir NSAID olan 5 mg/kg carprofen'in, kimlik işleminden sonra 2 d'den 7 d'ye kadar preklinik tedavisi, AVM için klinik sklerozlama tedavisi ile uyumludur. Tipik olarak, sistemik anesteziden sonra, hastalar herhangi bir lokal iltihabı veya ağrıyı azaltmak için uzatılabilecek işlem sonrası 2 gün boyunca NSAID'ler gibi anti-enflamatuar ilaçlar alırlar12. Alkol zehirlenmesi, farelerde% 5 sakkaroz çözeltisinin intraperitoneal enjeksiyonu ile önemli ölçüde hafifletilir. Bu sakkaroz çözeltisinin yönetimi ile farelere% 70 EtOH'un 160 μL'ye kadar güvenli bir şekilde enjekte edilebilir (dört düktal ağaca kadar; kanda yaklaşık 0,4 g/ dL EtOH içeriği); hayvanlar kimlik enjeksiyonlarından sonra 4 saat içinde tamamen iyileşti. Farelerde dörtten fazla bezin ve/veya daha yüksek EtOH konsantrasyonlarının enjeksiyonu için, yeterli iyileşme süresi sağlamak için sıralı seanslar gerçekleştiriyoruz. Kadınlarda alkol zehirlenmesi, alkol miktarının vücut ağırlığına oranının daha düşük olması nedeniyle daha az endişe verici olacaktır. İnsan göğsündeki düktal ağaç sayısı 14,15, yaklaşık 16 ve her ağaç kanalını dolduracak tahmini hacim18,19 göz önüne alındığında, % 70 EtOH'un 32 mL'sine kadar uygulanacaktır. Bu miktar, diğer klinik prosedürlerde uygulanan% 95 EtOH'un 50 mL'sinden çok daha düşük olacaktır4,9. Tiamin ve glikoz çözeltisinin intravenöz yönetimi, özellikle daha büyük bir toplam EtOH hacminin enjekte edilmesi gerekebilecek durumlarda ve / veya alkol tüketimine daha düşük toleransı olan kadınlar için (örneğin, alkol veya aldehit dehidrogenazlardaki allelik varyantlar) EtOH zehirlenmesinin etkilerini daha da en aza indirmek için kullanılabilir.
Mikro-CT/floroskopi ile görüntüleme, her bezin başarılı dütal dolgusunu doğrulamamızı sağlar (Şekil 1, Şekil 2, Şekil 3). Bu, gelecekteki analizler için kaydedilebilir veya hayvana uygulanan genel radyasyon yükünü sınırlamak için klinik uygulamada yapılacağı gibi gerçek zamanlı floroskopi görüntüleme yoluyla şu anda değerlendirilebilir. Vivo gerçek zamanlı görüntü güdümlü teslimat için bu ablatif çözümün belirli özelliklerini daha da iyileştirmek için, daha önce FDA onaylı iyot içeren kontrastı Shapiro laboratuvarı tarafından sentezlenen nanopartikül içeren bir tantal oksit (TaOx) ile karşılaştırdık3,16. TaOx, düktal ağacın ilk dolgusunu görselleştirmek için mikro-CT kontrast maddesi olarak üstün performans göstermiştir (Şekil 2, Şekil 3). TaOx, diğer nanopartikül bazlı kan havuzu kontrast ajanlarının (örneğin, iyot, bizmut veya altın içeren) daha sistematik ve boyuna bir değerlendirmesini ve TaOx'un jelleşme ajanı olarak farklı etil selüloz konsantrasyonlarıyla uyumluluğunu gerçekleştirmek için referans kontrastı olarak kullanılabilir20,21.
Burada açıklanan tüm deneyler Michigan Eyalet Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylanan protokoller altında gerçekleştirildi.
1. Genişletilmiş antienflamatuar tedavi
2. Ameliyat öncesi hazırlık
NOT: Bu adım enjeksiyondan 2-3 gün önce gerçekleşecektir.
3. İntradüktal enjeksiyon
NOT: Bu adım ameliyat öncesi hazırlık sonrası 2-3 gün sonra gerçekleşecektir.
4. mikro BT görüntüleme
5. Görüntü analizi
Dişi fareler, meme ucu deliği22'de açılan tek bir ductal ağaca sahip beş çift meme bezine sahiptir. Gelişmekte olan düktal ağacın uçlarında, büyümeyi ve dallanmayı yönlendiren proliferatif yapılar olan terminal uç tomurcukları (TEB'ler) bulunmaktadır. Uzama aşaması tamamlandığında ergenlikten sonra, TEB'ler geriler ve fonksiyonel ve anatomik olarak terminal kanallarından veya alveolar tomurcuklardan ayırt edilemez hale gelir23. Terminal düktal lobuler üniteler, insanlarda TEB'lerin farelerde olduğu gibi benzer bir işlev görür ve meme kanserinin ağırlıklı olarak ortaya çıktığı bölgelerdir24,25. 9 haftalık FVB/N, NSG ve diğer fare suşlarının tüm duktal torasik ve abdominal meme bezleri ağacının tamamını doldurmak için p EtOH çözeltisinin 50 μL'sine kadar enjekte edebiliriz (Şekil 1, Şekil 2, Şekil 3, bkz. referanslar3,16). Tipik bir deneyde, hayvan iyileşmesine izin vermek için 7 gün ile ayrılmış iki ardışık kimlik prosedüründe% 70 EtOH ve 100 mM TaOx ablatif çözelti ile sekiz meme bezi enjekte edebiliriz (Şekil 2). Hayvanlar, çözeltinin tüm ductal ağacına başarılı bir şekilde teslimini değerlendirmek için son kimlik enjeksiyonundan hemen sonra mikro-CT ile görüntülenir (Şekil 2). Deneyimlerimize göre, kasık bezlerinin meme uçları hayvanların yaklaşık% 60'ında enjeksiyon için uygundur ve servikal bezlerin meme uçları yaklaşık% 40'ında. Uygun olduğunda, servikal ve kasık meme bezlerinin tüm duktal ağacını doldurmak için% 70 EtOH çözeltisinin 30 μL'sine kadar enjekte edebiliriz (Şekil 2). FVB ve NSG suşları genellikle enjeksiyon için C57BL/6J veya karışık genetik arka plan suşlarına göre daha uygun meme uçları sunar. Tüm montaj çift boyama protokolü veya 3D konfokal mikroskopi, düktal ağacın ne ölçüde doldurduğunu doğrulamak için iyi ortogonal yöntemlerdir (Şekil 3). Bu doku korelasyon analizleri in vivo görüntüleme ile uyumludur ve sonrasında yapılabilir. Bu ortogonal yöntemlerin bariz sınırlaması, doku toplama ve analiz için hayvan sonlandırması gerektirmeleridir; ancak, yeni bir ablatif formülasyonun optimizasyon aşamasında, bağımsız doğrulama sağlarlar.

Şekil 1: İntradüktal prosedür ve görüntü analizi iş akışı. Kimlik yordamının önemli adımları vurgulanır. Daha fazla ayrıntı için lütfen videoya bakın. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Başarılı canülasyon ve ablatif çözeltinin birden fazla meme bezine verilmesi. (A) FVB ve NSG fare suşlarında temsili meme ucu değişkenliği. Uzun meme uçlarının kolaylaşabilmesi kısa meme uçlarına göre daha kolaydır, oysa çok kısa veya vestigial meme uçları konserve edilemez. Bir kez konserve, meme ucu boyutu başarılı intradüktal doğumu etkilemez. (B) Mavi boyanın ablatif bir çözeltide brüt anatomik analizi, düktal ağaç dolgusu ve doğum başarısı için ex vivo kanıt sağlar. (C,D) Gerçek zamanlı floroskopi ve görüntü alma sonrası 3D mikro BT yorumlaması, teslimat başarısının in vivo kanıtını sağlar. (D) Hem karın hem de kasık bezlerinin başarılı enjeksiyonu ve dört torasik bezden üçü (beze yağ pedi enjeksiyonu #2). Ölçek çubukları, farklı büyütmedeki görüntülerde 1 mm'ye karşılık gelir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Düktal ağaç dolgusunun in vivo ve ex vivo gösterimi. p EtOH/100 mM TaOx nanopartikül/Evans Blue çözeltisi intradüktle fare karın meme bezine enjekte edildi ve hemen mikro BT ile görüntülendi ve çift tam montaj lekesi için işlendi. Ductal ağacı bir görüntü analizi yazılım paketi kullanılarak yeniden inşa edildi. Çözelti tamamen karmin alum lekeli düktal ağacı doldurur. E-Cadherin (Cdh1) için ayrı bir bez immünostain edildi, Benzyl Alcohol:Benzyl Benzoate kullanılarak temizlendi ve confokal mikroskopi ile tanımlandı26. Düktal ağacı görüntü analiz yazılımı kullanılarak yeniden inşa edildi. Görüntü düzenleme yazılımının görüntü ters işlevi ile konfokal görüntünün sahte renklendirme işlemesi (yani siyah arka plandan beyaza, yeşil işaretleyici sinyalden macenta'ya) elde edildi. Ölçek çubukları, farklı büyütmedeki görüntülerde 1 mm'ye karşılık gelir. Bu şekil referans no.3'ten değiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Sorun | Görünüş | Çözüm |
| Kısa meme ucu (Şek. 2) | Meme ucu düşük profilli - kapmak zor | Bazen cildi meme ucuna yakın tutmak ve iğne ile meme ucunun merkezini hedeflemek daha kolaydır. İğne muhtemelen derinin altına dalar. Yavaşça yukarı çekmek meme ucunun iğnenin ucundan hafifçe fazla olduğunu ortaya çıkarabilir ve geri kalan yolda iğnenin üzerine tutup çekmek için yer açabilir. İğnenin açısı hakkında derinin altına dalarken çok dikkatli olun. Yanlışlıkla yanlış açıdan bıçaklayarak yağ pedi enjeksiyonu yaptırmak kolaydır. |
| Yağ meme ucu | Az soyulabilir ölü derili diğer meme uçlarından çok daha büyük - kapsam olmadan kolayca görülebilir | Bu meme uçlarına yağ pedi enjeksiyonu yaptırmak çok kolaydır. Meme ucuna sokarken iğnenin açısı konusunda çok dikkatli olun. |
| Yağ pedi enjeksiyonu (Şek. 2) | Meme ucu etrafında şişmiş ve muhtemelen meme ucu kendisinde - enjeksiyon çözeltisine renk eklenmediğini görmek en kolayı | Meme ucu ilk birkaç ül enjekte ile şişiyorsa, iğneyi çıkarın ve açıya daha fazla özen görenerek tekrar yerleştirmeye çalışın. Enjeksiyona tekrar başlayın ve daha fazla şişmeye dikkat edin. Şişlik devam ederse, denemeyi terk edin. Yağ pedi enjeksiyonu olarak başlayan bir meme ucuna başarılı bir şekilde enjekte etmek çok nadirdir. |
| Yaralar/kınılama | EtOH çözeltisinin enjeksiyon bölgesinin yakınında açık yara veya scabbing | Açık yaralara üçlü antibiyotik merhem uygulayın, ancak kınılı yaraları yalnız bırakın. Kabuklara merhem uygulamak, hayvanın kabuğu rahatsız etme ve çıkarma olasılığını artırabilir. Yaranın şiddetine bağlı olarak iyileşene kadar her 1-2 günde bir kontrol edin. Carprofen normal pencerenin ötesinde bile iyileşene kadar verilmelidir. |
Tablo 1: Sorun giderme ve yararlı ipuçları.
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
İn vivo görüntüleme ve meme kanserini önleme için fare meme düktal ağacına etanol bazlı ablatif bir çözüm için reaktiflerin intradüktal enjeksiyon yöntemi açıklanmıştır. Doğrudan meme ucu açıklığına enjeksiyon, meme epitel hücrelerinin minimum kollateral doku hasarı ile hedeflenmesini sağlar.
Bu çalışma kısmen, Ulusal Kanser Enstitüsü R21 CA226579 ve R01 CA258314 hibeleri tarafından LFS'ye ve Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü R01 EB029418 hibesi tarafından desteklendi. MSU Institute for Quantitative (IQ) Health Science and Engineering Imaging Core tesisine görüntüleme sistemlerinin kullanımı ve teknik uzmanlıkları için teşekkür ederiz. Dr. Danielle Ferguson'a videonun içeriğini ve hayvan refahı kurallarına uyduklarından dolayı rakamları incelediği için teşekkür ederiz.
| AnalyzeDirect v12.0 | Kaliper | n/a | Mikro-CT görüntü işleme için |
| Carprieve, Carprofen 50 mg/mL | Allivet | 50647 | Anti-inflamatuar tedavi için |
| Evans blue | Sigma | E2129-50G | Enjeksiyon görselleştirme için |
| Sıcak su banyosu | Toolots | Yidu_HH-S2 | Carprofen bardakları hazırlamak için |
| Imaris | Bitplane | n/a | Konfokal görüntü işleme için |
| MediGel Sukraloz Kapları | ClearH2O | 74-02-5022 | Carprofen teslimatı için |
| Model 1705 RN Şırınga, 50μ L | Hamilton | 7655-01 | İntraductal enjeksiyon için |
| Photoshop 2021 | Adobe | n/a | Görüntü işleme için |
| Quantum GX2 microCT Görüntüleme Sistemi | Perkin Elmer | CLS149276 | Mikro-CT görüntü alımı için |
| Küçük Hub RN İğnesi, 34 ölçü, özel (12 derece eğim açısı, 0.375 inç, nokta stili 4) | Hamilton | 207434 | İntraduktal enjeksiyon için |
| Stereo Mikroskop SZM Serisi | AmScope | SM-4TPZ-144 | İntraductal enjeksiyon için |
| Steril mavi gıda boyası | McCormick | 930641 | Enjeksiyon görselleştirme için |
| Steril fosfat tamponlu salin (PBS) | ThermoFisher | 14190250 | Çözelti hazırlama için |
| Çıkartmalar | DOT Scientific | DOTSCI-C50 | Carprofen kapları hazırlamak için |
| Sükroz | Calbiochem | 8550-5KG | İntraduktal enjeksiyon |
| için Şırıngalar | Fisher | 14-826-79 | Carprofen bardakları hazırlamak için |
| Vortex | VWR | 10153-834 | Carprofen bardakları hazırlamak için |
| Isıtma pompası/ped(ler)iBraintree | Scientific | HTP-1500 120V; AP-R 26E | İntraduktal enjeksiyon/preoperatif hazırlık için |