간세포 암종의 동소 마우스 모델에서 비침습적 PET/MR 이미징
Summary
여기에서 우리는 간동맥 결찰을 포함하거나 포함하지 않는 동소 간세포 암종 이종이식편을 만들고 [18 F]플루오로미소니다졸([18 F]FMISO) 및 [18F]플루오로데옥시글루코스([18F]FDG).
Abstract
인간 질병을 요약하는 간세포 암종(HCC)의 전임상 실험 모델은 종양 형성을 연구하고 새로운 치료 접근법을 평가하는 중요한 도구입니다. 양전자 방출 단층 촬영(PET)을 사용한 비침습적 전신 영상은 분자 수준에서 조직의 생체 내 특성에 대한 중요한 통찰력을 실시간으로 제공합니다. 우리는 여기에서 종양 저산소증을 유도하기 위한 간동맥 결찰술(HAL)을 동반하거나 동반하지 않는 동소 간세포암종 이종이식 생성을 위한 프로토콜과 [18 F]플루오로미소니다졸([18 F]FMISO) 및 [18 F]플루오로데옥시글루코스([18F]FDG) PET/자기 공명(MR) 영상. 종양 저산소증은 저산소증 마커 [18F]FMISO를 사용하여 쉽게 시각화할 수 있었고, [18F]FMISO 흡수는 HAL을 받은 HCC 마우스에서 비 HAL 그룹보다 더 높았지만 [18F]FDG는 두 그룹 간의 종양 저산소증을 구별할 수 없었습니다. HAL 종양은 또한 저산소증에 대한 반응으로 더 높은 수준의 저산소증 유도 인자 (HIF)-1α 발현을 나타냈다. HAL 종양의 정량화는 표준화된 값 흡수(SUV) 접근법에 기초하여 [18F]FMISO 흡수의 2.3배 증가를 보여주었다.
Introduction
간세포 암종(HCC)은 전 세계적으로 6번째로 많이 진단된 암이자 3번째로 흔한 암 사망 원인으로, 2020년에 900,000명 이상의 새로운 사례와 800,000명 이상의 사망자가 발생했습니다1. 주요 위험 인자는 바이러스 감염(B형 및 C형 간염 바이러스), 알코올 남용, 당뇨병 및 비알코올성 지방간염2의 결과로 발생하는 간경변입니다. 간세포암종의 관리는 다소 복잡하며, 병기 병기에 따라 외과적 절제술, 열적 또는 화학적 절제술, 이식, 경동맥 화학색전술, 방사선 및 화학요법을 포함한 여러 치료 옵션을 이용할 수 있다 2,3. 간세포암종은 화학요법 불응성 종양으로, 치료 요법 후 환자의 최대 70%에서 질병이 재발한다2.
높은 수준의 종양 이질성에도 불구하고, 간세포암종은 두 가지 일반적인 결과와 관련이 있다: (i) 간세포암은 매우 저산소성이고, (ii) 종양 저산소증은 더 큰 종양 공격성 및 치료 실패와 관련이 있다. HCC 세포의 통제되지 않은 증식은 혈관 형성에 앞서 높은 산소 소비율을 초래하여 저산소 미세 환경을 만듭니다. 낮은 종양 내 산소 수치는 종양 공격성 및 치료 반응에 영향을 미치는 다양한 생물학적 반응을 유발합니다. 저산소증 유발 인자(HIF)는 종종 저산소증에 대한 반응에서 필수 전사 조절자로 인식됩니다 2,3. 따라서 저산소증을 감지하는 능력은 종양 조직을 시각화하고 침습적 절차가 필요한 접근하기 어려운 부위를 식별하는 데 중요합니다. 또한 종양 공격성으로 이어지는 분자 변화를 더 잘 이해하고 환자 치료 결과를 개선하는 데 도움이 됩니다.
양전자 방출 단층 촬영(PET)을 사용한 분자 영상은 HCC를 포함한 많은 암의 진단 및 병기 결정에 일반적으로 사용됩니다. 특히, [18F]플루오로데옥시글루코스([18F]FDG)와 [11C]아세테이트를 포함하는 이중 추적자 PET 이미징을 함께 사용하면 HCC 진단에서 전반적인 민감도를 크게 높일 수 있습니다 4,5. 반면에 저산소증의 영상은 일반적으로 사용되는 저산소 마커 [18F]플루오로미소니다졸([18F]FMISO)을 사용하여 달성할 수 있습니다. 임상적 실습에서 저산소증의 비침습적 평가는 방사선 치료 계획을 위해 다양한 유형의 종양과 부위를 구별하는 데 중요하다6.
전임상 영상은 다양한 질병에 대한 마우스 모델의 비침습적 및 종단적 평가에 없어서는 안될 도구가 되었습니다. 강력하고 재현성이 높은 HCC 모델은 인간 HCC의 병태생리학 및 새로운 치료법 평가에 대한 전임상 및 중개 연구를 위한 중요한 플랫폼을 나타냅니다. PET 이미징과 함께 생체 내 행동을 설명하여 주어진 시점에 대한 분자 수준에서 중요한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 여기에서 우리는 [18F]FMISO 및 [18F]FDG PET/MR을 사용하여 간동맥 결찰(HAL) 동소 HCC 이종이식편 생성 및 생체 내 종양 대사 분석을 위한 프로토콜을 설명합니다. HAL의 혼입은 생체 내에서 종양 저산소증을 유도하기 위해 동맥혈 공급을 효과적으로 차단할 수 있기 때문에, 생체 내에서 종양 저산소증을 연구하기 위해 형질전환 또는 화학적으로 유도된 HCC 마우스 이종이식편의 적합한 모델을 만든다 7,8. 또한, 피모니다졸을 사용한 생체 외 면역조직화학 염색과 달리, 저산소증으로 인한 종양 대사의 변화를 쉽게 시각화하고 PET 이미징을 사용하여 비침습적으로 정확하게 정량화할 수 있어 치료 반응의 종단적 평가 또는 내성 출현 측정이 가능합니다 3,7,8 . 여기에 표시된 우리의 방법을 사용하면 생체 내에서 HCC 생물학을 연구하기 위해 PET/MR 이미징을 사용하여 종양 저산소증의 비침습적 모니터링과 함께 강력한 저산소 HCC 모델을 만들 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 연구에서 우리는 [18F]FMISO 및 [18F]FDG PET/MR을 사용하여 동소 이종 이식편에서 종양 저산소증의 비침습적 모니터링 방법과 함께 피하 종양을 사용하여 간 동소 HCC 이종이식편에 HAL을 수행하는 절차를 설명했습니다. 우리의 관심은 조기 진단 및 치료 반응 평가를 위한 다양한 암 및 질병 모델의 대사 영상에 있습니다11,13,14,15<sup c…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 작은 동물 이미징 실험에 대한 홍콩 항암 신탁 기금, 홍콩 연구 보조금 위원회 공동 연구 기금(CRF C7018-14E)의 지원을 인정합니다. 또한 [18F]FMISO 및 [18F]FDG를 제공한 홍콩 대학교의 MIMCC(Molecular Imaging and Medical Cyclotron Center)의 지원에 감사드립니다.
Materials
| 0.9% sterile saline | BBraun | N/A | 0.9% sodium chloride intravenous infusion, 500 mL |
| 10# Scalpel blade | RWD Life Science Co.,ltd | S31010-01 | Animal surgery tool |
| 10% povidone-iodine solution | Banitore | 6.425.678 | For disinfection |
| 25G needle with a 1 mL syringe | BD PrecisionGlide | N/A | 1 mL syringe with 25G needle for cell suspensions injections |
| 5 mL syringe | Terumo | SS05L | 5 mL syringe Luer Lock |
| 70% Ethanol | Merck | 1.07017 | For disinfection |
| Automated Cell Counter | Invitrogen | AMQAF2000 | For automated cell counting |
| Buprenorphine | HealthDirect | N/A | Subcutaneous injection (0.05-0.2 mg/kg/12 hours) for analgesic after surgery |
| Cell Culture Dish (60 mm diameter) | Thermo Scientific | 150462 | For tumor tissue processing |
| Centrifuge | Sigma | 3-16KL, fixed-angle rotor 12311 | For cell suspensions collection |
| Centrifuge Conical Tube | Eppendorf | EP0030122151 | For cell suspensions collection |
| Culture media (Dulbecco’s modified Eagle’s medium) | Gibco | 10566024 | high glucose, GlutaMAX™ Supplement |
| Digital Caliper | RS PRO | 841-2518 | For subcutaneous tumor size measurement |
| Direct heat CO2 incubator | Techcomp Limited | NU5841 | For cell culture |
| Dose calibrator | Biodex | N/A | Atomlab 500 |
| DPBS (Dulbecco’s phosphate-buffered saline) | Gibco | 14287072 | For cell wash and injection |
| Eye lubricant | Alcon Duratears | N/A | Sterile ocular lubricant ointment, 3.5 g |
| Fetal bovine serum (FBS) | Gibco | A4766801 | Used for a broad range of cell types, especially sensitive cell lines |
| Forceps (curved fine and straight blunt) | RWD Life Science Co.,ltd | F12012-10 & F12011-13 | Animal surgery tool |
| Heating pad | ALA Scientific Instruments | N/A | Heat pad for mice during surgery |
| Insulin syringe | Terumo | 10ME2913 | 1 mL insulin syringe with needle for radiotracer injections |
| InterView fusion software | Mediso | Version 3.03 | Post-processing and image analysis software |
| Inverted microscope | Yu Lung Scientific Co., Ltd | BM-209G | For cells morphology visualization |
| Isoflurane | Chanelle Pharma | N/A | Iso-Vet, inhalation anesthetic, 250 mL |
| Ketamine | Alfasan International B.V. | HK-37715 | Ketamine 10% injection solution, 10 mL |
| Medical oxygen | Linde HKO | 101-HR | compressed gas, 99.5% purity |
| nanoScan PET/MR Scanner | Mediso | N/A | 3 Tesla MR |
| Needle holder | RWD Life Science Co.,ltd | F31026-12 | Animal surgery tool |
| Nucline nanoScan software | Mediso | Version 3.0 | Scanner operating software |
| Nylon Suture (6/0 and 5/0) | Healthy Medical Company Ltd | 000524 & 000526 | Animal surgery tool |
| Penicillin- Streptomycin | Gibco | 15140122 | Culture media for a final concentration of 50 to 100 I.U./mL penicillin and 50 to 100 µg/mL streptomycin. |
| Pentabarbital | AlfaMedic | 13003 | Intraperitoneal injection (330 mg/kg) to induce cessation of breathing of mice |
| Sharp scissors | RWD Life Science Co.,ltd | S14014-10 | Animal surgery tool |
| Spring Scissors | RWD Life Science Co.,ltd | S11005-09 | Animal surgery tool |
| Trypan Blue Solution, 0,4% | Gibco | 15250061 | For cell counting |
| Trypsin-ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA, 0.25%), phenol red. | Gibco | 25200072 | For cell digestion |
| Xylazine | Alfasan International B.V. | HK-56179 | Xylazine 2% injection solution, 30 mL |
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