Ortotopik Pankreas Kanseri Fare Modeli Dinamik Kontrast Geliştirilmiş Manyetik Rezonans Görüntüleme
Summary
The goal of this protocol is to apply dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) for orthotopic pancreatic tumor xenografts in mice. DCE-MRI is a non-invasive method to analyze microvasculature in a target tissue, and useful to assess vascular response in a tumor following a novel therapy.
Abstract
Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) has been limitedly used for orthotopic pancreatic tumor xenografts due to severe respiratory motion artifact in the abdominal area. Orthotopic tumor models offer advantages over subcutaneous ones, because those can reflect the primary tumor microenvironment affecting blood supply, neovascularization, and tumor cell invasion. We have recently established a protocol of DCE-MRI of orthotopic pancreatic tumor xenografts in mouse models by securing tumors with an orthogonally bent plastic board to prevent motion transfer from the chest region during imaging. The pressure by this board was localized on the abdominal area, and has not resulted in respiratory difficulty of the animals. This article demonstrates the detailed procedure of orthotopic pancreatic tumor modeling using small animals and DCE-MRI of the tumor xenografts. Quantification method of pharmacokinetic parameters in DCE-MRI is also introduced. The procedure described in this article will assist investigators to apply DCE-MRI for orthotopic gastrointestinal cancer mouse models.
Introduction
Bu yöntemin genel amacı farelerde ortotopik pankreas tümörü xenografts için dinamik kontrastlı manyetik rezonans görüntüleme (DCE-MRI) uygulamaktır. DCE MR enjeksiyonundan sonra belli bir süre boyunca MR kontrast değişiklik izlenerek veya hedeflenen bir dokuda mikrovaskuleterini değerlendirmek için invazif olmayan bir yöntemdir. DCE-MRI habis tümörler teşhis etmek ve çeşitli terapiler 1-4 tümör yanıtı değerlendirmek için kullanılmıştır. Kantitatif DCE-MRG yüksek tekrarlanabilirlik 5 sunmuştur. Bir hedef dokuda bir MR kontrast maddenin farmakokinetik parametrelerini ölçmek için, kontrast madde önce elde edilen farklı zaman noktalarında, T1 haritasına alınan tüm DCE MR görüntüleri 6 coregistered gerekir. Ancak, karın bölgesinde solunum ve peristaltik hareketlere, kantitatif DCE-MRI, gastrointestinal tümörler için sınırlı bir uygulama olmuştur.
Ortotopik pankreatik tümör modelleri değerlendirmek için kullanılmıştırBiyolojik tedaviler ve kemoterapi 7,8 aşağıdaki pankreas-tümör yanıtı. Orijinal tümör sitesinde mikroçevresinin yansır ve tedaviye böylece insan tümör yanıtı daha doğru tahmin edilebilir çünkü Ortotopik tümör modelleri, klasik subkutan modellere üstün kabul edilir. Ancak, fare pankreas karnın sol üst kadranda bulunan, farelerde ortotopik pankreas tümörü ksenograftlarının nedenle nicel DCE-MRI kolayca uygulamaya konmamıştır.
Biz göğüs bölgesi 9 dan hareket transferini engellemek için bir dik bükülmüş plastik tahta kullanarak tümörleri tespit farelerde tümörlerin karın DCE-MRI bir protokol kurduk. Bu kurul tarafından uygulanan basınç karın bölgesinde lokalize edilmiş ve solunum güçlüğü sonuçlandı değil. Otomatik görüntü coregistration tekniği serbest nefes modunda karın içi organların DCE-MRI valide edilmiş, ancak effectivel gerçekleştiriry sadece hedef bölgeleri yavaş yavaş ve düzenli 10 taşıdığınızda. Hayvanların Solunum hızı görüntüleme sırasında değişkendir, karın bölgesinde çok fiziksel kısıtlama ortotopik pankreas tümörü fare modellerinde güvenilir farmakokinetik parametrelerini almak için gerekli olacaktır. Biz başarıyla DCE-MRI 11-13 yılında dik bükülmüş plastik tahta kullanarak ortotopik pankreas tümörü ksenograftlarda bir MR kontrast maddenin farmakokinetik parametreleri quantitated var. Burada ortotopik pankreas tümörü modelleme ayrıntılı prosedürü sunmak, tümör farelerde xenografts ve farmakokinetik parametrelerin ölçümü ve DCE-MRI.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu immunodefisiyan fareler, fare abdominal tümörlerin DCE MRG ve kinetik parametrelerinin ölçümü ile ortotopik pankreas tümörü modelleme ayrıntılı olacak şekilde kullanılır. Pankreas kuyruk içine bir iğne takarken ortotopik pankreas tümörü modellemede, dikkatli olunmalıdır. Eğer başarılı olursa, hücreler, küçük bir kabarcık oluşturma pankreas başı transfer edilecek. Bir dik bükülmüş plastik kurulu uygularken, tümör kurulu üst ucunun altında bulunduğunu doğrulamak için kritik …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Authors thank Jeffrey Sellers to assist orthotopic pancreatic cancer mouse modeling. This work was supported by Research Initiative Pilot Awards from the Department of Radiology at UAB and NIH grants 2P30CA013148 and P50CA101955.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| DMEM | Invitrogen | 11965-118 | |
| Fetal bovine serum | Harlan Laboratories | BT-9501 | |
| Betadine | Purdue products | 67618-153-01 | |
| 5-0 Prolene sutures | Ethicon | 8720H | |
| 9.4T MR scanner | Bruker Biospin Corporation | BioSpec 94/20 USR | |
| Gadoteridol | Bracco Diagnostics Inc | NDC 0270-1111-03 | |
| Micro-polyethelene tube | Strategic Applications, Inc | #PE-10-25 | |
| 30G blunt tip needle | Strategic Applications, Inc | 89134-194 | |
| Monitoring and gating system | SA instruments, Inc | Model 1030 | This is an MR compatiable system to measure resiratory rating and body temperature of small animals at the same time. |
| Syringe pump | New Era Pump Systems, Inc. | NE-1600 |
References
- Ergul, N., et al. Assessment of multifocality and axillary nodal involvement in early-stage breast cancer patients using 18F-FDG PET/CT compared to contrast-enhanced and diffusion-weighted magnetic resonance imaging and sentinel node biopsy. Acta Radiol. , (2014).
- Park, J. J., et al. Assessment of early response to concurrent chemoradiotherapy in cervical cancer: value of diffusion-weighted and dynamic contrast-enhanced MR imaging. Magn Reson Imaging. , (2014).
- Nguyen, H. T., et al. Prediction of chemotherapeutic response in bladder cancer using K-means clustering of dynamic contrast-enhanced (DCE)-MRI pharmacokinetic parameters. J Magn Reson Imaging. 10, (2014).
- Teo, Q. Q., Thng, C. H., Koh, T. S., Ng, Q. S. Dynamic Contrast-enhanced Magnetic Resonance Imaging: Applications in Oncology. Clin Oncol (R Coll Radiol). , (2014).
- Zhang, X., Pagel, M. D., Baker, A. F., Gillies, R. J. Reproducibility of magnetic resonance perfusion imaging. PLoS One. 9 (2), e89797 (2014).
- Kim, H., et al. Pancreatic adenocarcinoma: a pilot study of quantitative perfusion and diffusion-weighted breath-hold magnetic resonance imaging. Abdominal imaging. , (2014).
- Derosier, L. C., et al. Combination Treatment with TRA-8 Anti Death Receptor 5 Antibody and CPT-11 Induces Tumor Regression in an Orthotopic Model of Pancreatic Cancer. Clin Cancer Res. 13 (18), 5535s-5543s (2007).
- Derosier, L. C., et al. TRA-8 anti-DR5 monoclonal antibody and gemcitabine induce apoptosis and inhibit radiologically validated orthotopic pancreatic tumor growth. Mol Cancer Ther. 6 (12), 3198-3207 (2007).
- Kim, H., et al. Early therapy evaluation of combined anti-death receptor 5 antibody and gemcitabine in orthotopic pancreatic tumor xenografts by diffusion-weighted magnetic resonance imaging. Cancer Res. 68 (20), 8369-8376 (2008).
- Klein, S., Staring, M., Murphy, K., Viergever, M. A., Pluim, J. P. elastix: a toolbox for intensity-based medical image registration. IEEE Trans Med Imaging. 29 (1), 196-205 (2010).
- Kim, H., et al. Early therapy evaluation of combined cetuximab and irinotecan in orthotopic pancreatic tumor xenografts by dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging. Mol Imaging. 10 (3), 153-167 (2011).
- Kim, H., et al. Antagonistic effects of anti-EMMPRIN antibody when combined with chemotherapy against hypovascular pancreatic cancers. M Mol Imaging Biol. 16 (1), 85-94 (2014).
- Kim, H., et al. Dual combination therapy targeting DR5 and EMMPRIN in pancreatic adenocarcinoma. Mol Cancer Ther. 11 (2), 405-415 (2012).
- Moyher, S. E., Vigneron, D. B., Nelson, S. J. Surface coil MR imaging of the human brain with an analytic reception profile correction. J Magn Reson Imaging. 5 (2), 139-144 (1995).
- Voigt, T., Nehrke, K., Doessel, O., Katscher, U. T1 corrected B1 mapping using multi-TR gradient echo sequences. Magn Reson Med. 64 (3), 725-733 (2010).
- Liu, H., Liu, Y., Zhao, Z., Zhang, L., Qiu, T. A new background distribution-based active contour model for three-dimensional lesion segmentation in breast DCE-MRI. Medical physics. 41 (8), 082303 (2014).
- Sarkar, S., Das, S. Multilevel image thresholding based on 2D histogram and maximum Tsallis entropy–a differential evolution approach. IEEE Trans Image Process. 22 (12), 4788-4797 (2013).
- Yankeelov, T. E., et al. Quantitative pharmacokinetic analysis of DCE-MRI data without an arterial input function: a reference region model. Magn Reson Imaging. 23 (4), 519-529 (2005).
- Cardenas-Rodriguez, J., Howison, C. M., Pagel, M. D. A linear algorithm of the reference region model for DCE-MRI is robust and relaxes requirements for temporal resolution. Magn Reson Imaging. 31 (4), 497-507 (2013).
- Tofts, P. S., et al. Estimating kinetic parameters from dynamic contrast-enhanced T(1)-weighted MRI of a diffusable tracer: standardized quantities and symbols. J Magn Reson Imaging. 10 (3), 223-232 (1999).
- Yankeelov, T. E., et al. Comparison of a reference region model with direct measurement of an AIF in the analysis of DCE-MRI data. Magn Reson Med. 57 (2), 353-361 (2007).
- Cao, R. Y., Amand, T., Ford, M. D., Piomelli, U., Funk, C. D. The Murine Angiotensin II-Induced Abdominal Aortic Aneurysm Model: Rupture Risk and Inflammatory Progression Patterns. Front Pharmacol. 1 (9), (2010).
- Parker, G. J., et al. Experimentally-derived functional form for a population-averaged high-temporal-resolution arterial input function for dynamic contrast-enhanced MRI. Magn Reson Med. 56 (5), 993-1000 (2006).
- Tseng, W., Leong, X., Engleman, E. Orthotopic mouse model of colorectal cancer. J Vis Exp. (10), 484 (2007).
- Bhullar, J. S., et al. A true orthotopic gastric cancer murine model using electrocoagulation. J Am Coll Surg. 217 (1), 64-70 (2013).
