דימות תהודה מגנטית הערכה של גידולים המושרה מסרטן שלפוחית השתן מאתר
Summary
גידולים בשלפוחית השתן מאתר הם המושרה עם גורם מסרטן nitrosamine N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) (BBN). שלפוחית השתן גידול דור הוא. הטרוגניות; לכן, הערכה מדויקת של נטל הגידול יש צורך לפני אקראיות לטיפול ניסיוני. כאן אנו מציגים פרוטוקול MRI מהיר, אמין כדי להעריך את גודל הגידול ועל הבמה.
Abstract
מודלים גידול שלפוחית השתן מאתר הם קריטיים עבור הערכת אפשרויות טיפוליות חדשות. גידולים בשלפוחית השתן המושרה עם מסרטן nitrosamine (BBN) N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) הם יתרון על מודלים מבוססי-קו תא כי הם לשכפל מקרוב את הפרופילים גנומית של גידולים אנושיים, ו, בניגוד מודלים של התא, xenografts, הם מספקים הזדמנות טובה עבור המחקר של immunotherapies. עם זאת, דור גידול שלפוחית השתן היא הטרוגנית; לכן, הערכה מדויקת של נטל הגידול יש צורך לפני אקראיות לטיפול ניסיוני. המתוארים כאן הוא דגם העכבר BBN פרוטוקול כדי להעריך את שלפוחית השתן סרטן גידול הנטל ויוו באמצעות רצף תהודה מגנטית מהירה ואמינה (MR) (נכון FISP). שיטה זו היא פשוטה ואמינה כי, שלא כמו אולטרסאונד, מר אינו תלוי-המפעיל והיא מאפשרת עיבוד תמונה שלאחר רכישה ישירה של סקירה. באמצעות תמונות ההדמיה של שלפוחית השתן, ניתוח של אזורים מעניינים לאורך קיר השלפוחית, הגידול מאפשרים החישוב של קיר השלפוחית ואזור הגידול. מדידה זו עולה בקנה אחד עם ex-vivo שלפוחית השתן משקל (rs= 0.37, p = 0.009), שלב הגידול (p = 0.0003). לסיכום, BBN גידולים הטרוגנית הינם אידיאליים עבור הערכה של immunotherapies ולאחר MRI יכול במהירות ולהעריך באופן אמין נטל הגידול לפני אקראיות לנשק טיפול ניסיוני.
Introduction
סרטן שלפוחית השתן הוא הסרטן השכיח ביותר החמישי. באופן כללי, אחראי כ 80,000 מקרים חדשים 16,000 מקרי מוות בארה ב 20171. לאחר 30 שנה ללא התקדמות משמעותית בטיפול מערכתי של סרטן שלפוחית השתן2, האחרונות מחסום אנטי-PD-1 ו- anti-PD-L1 מעכב ניסויים הראו תגובות מרגשות ועמיד מדי פעם בחולים עם מתקדם urothelial קרצינומה של3,4,5. עם זאת, רק כ-20% מהחולים להציג מענה אובייקטיבי טיפולים אלה, עוד יותר נדרשים מחקרים כדי להרחיב את השימוש היעיל חיסוני בחולים עם סרטן שלפוחית השתן.
מודלים סרטן שלפוחית השתן מאתר הם כלים קריטיים בהערכה פרה של טיפולים חדשניים6,7. על מנת לשלוט על גודל הגידול בעת סידור אקראי של עכברים לטיפולים שונים, נטל הגידול חייב להיות מוערך ומבוקר בין קבוצות הטיפול. מחקרים קודמים השתמשו אולטראסאונד או ביולומינסנציה להעריך orthotopic תא מבוססי-קו שלפוחית השתן סרטן מודלים8,9,10,11. עם זאת, בשתי הטכניקות להציג מספר חסרונות. מדידות אולטרסאונד שיכול להיות מושפע מיומנויות של המפעיל, חוסר רזולוציה מרחבית גבוהה ותכונות תלת מימדי. ביולומינסנציה שיטות רק יכול לספק הערכה כמותית למחצה של תאי הגידול, אינם מאפשרים ויזואליזציה של שלפוחית השתן אנטומיה, מורפולוגיה. יתר על כן, ניתן להשתמש ביולומינסנציה רק עם תא מבוססי-קו דגמים, המבטאים גנים מייצרים אור עכברים שיער או עכברים עם חלוק לבן.
דימות תהודה מגנטית (MRI), מצד שני, מציע גמישות ייחודית על רכישת תמונות אנטומיות ברזולוציה גבוהה, המציגות מגוון רחב של ניגודיות רקמות המאפשרת הדמיה מדויקת והערכה כמותית של נטל הגידול ללא צורך להביע את מאפייני ביולומנאסן. מר תמונות בקלות רבה יותר לשחזור עם הצינורות ניתוח המתאים, מובטח ויזואליזציה תלת-ממדי של שלפוחית השתן. המגבלות הגדולות של MRI הן משך הזמן הדרוש בדיקה, עלויות גבוהות המגבילות מבחני תפוקה גבוהה. עם זאת, מספר מחקרים הראו כי מר רצפים יכול לספק תמונות אבחון באיכות גבוהה יכול לשמש ביעילות לאתר ולפקח על גידולים בשלפוחית השתן מבוססי-קו תא; לפיכך, הם עשויים לשמש תפוקה גבוהה-ניתוח-9,–12.
כאן, אנו מתארים שיטה לא פולשנית המבוססת על מר לאפיין בצורה אמינה ויעילה גידולים המושרה מסרטן שלפוחית השתן בעכברים. כדי לעשות זאת, אנו משתמשים הדמיה מהיר עם מצב יציב נקיפה מר טכניקה (נכון FISP), אשר מבטיח הפעלות סריקה קצרה תוך מתן באיכות גבוהה, רזולוציה מרחבית גבוהה (~ 100 מיקרון) זיהוי, מדידה של שלפוחית השתן גידולים13. יתר על כן, כדי לאשר את הדיוק של זה וזמינותו MRI לא פולשנית, נתאר את המתאם בין פרמטרים נגזר MRI ו- ex-vivo שלפוחית השתן משקל, כמו גם שלב הגידול אישר באופן פתולוגי.
Protocol
Representative Results
Discussion
הדמיה מדויקת של מודלים הגידול הוא הכרחי עבור המתאים היערכות מראש המתת חסד, אקראיות בעלי חיים לפני אתחול של טיפול ניסיוני. באמצעות ההליך המובאת כאן, נדגים מתודולוגיה ליצירה (1) גידולים בשלפוחית השתן באמצעות גורם מסרטן את BBN (2) stratify נטל גידול בשלפוחית השתן באמצעות מר מר-derived אזור בקורלציה מדיד…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ג’יי ג’יי מ ממומן על ידי ותיקי בריאות המינהל בזכות להעניק BX0033692-01. ג’יי ג’יי מ נתמך גם על ידי קרן הנסון ג’ון פ לחקר הסרטן באוניברסיטת רוברט ה’ לוריא מקיף סרטן מרכז באוניברסיטת נורת’ווסטרן. אנו מודים למרכז הדמיה Translational מתן רכישת MRI ועיבוד. מקורות מימון היה אין תפקיד בכתב של כתב היד או ההחלטה להגיש לפרסום.
Materials
| 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 |
References
- Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. Cancer Statistics, 2017. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 67 (1), 7-30 (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
- Bellmunt, J., et al. Pembrolizumab as Second-Line Therapy for Advanced Urothelial Carcinoma. New England Journal of Medicine. 376 (11), 1015-1026 (2017).
- Chan, E., Patel, A., Heston, W., Larchian, W. Mouse orthotopic models for bladder cancer research. BJU International. 104 (9), 1286-1291 (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Nagao, M., et al. Mutagenicity of N-butyl-N-(4-hydroxybutyl)nitrosamine, a bladder carcinogen, and related compounds. Recherche en cancérologie. 37, 399-407 (1977).
- 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).
- 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).
- Epstein, J. I. Chapter 17: Immunohistology of the Bladder, Kidney, and Testis. Diagnostic Immunohistochemistry. , 624-661 (2019).
- 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).
- Wood, D. P. Tumors of the bladder. Campbell-Walsh Urology. 11 (92), 2184-2204 (2016).
- Zitvogel, L., Pitt, J. M., Daillere, R., Smyth, M. J., Kroemer, G. Mouse models in oncoimmunology. Nature Reviews Cancer. , (2016).
- Kaneko, S., Li, X. X chromosome protects against bladder cancer in females via a KDM6A-dependent epigenetic mechanism. Science Advances. 4 (6), eaar5598 (2018).
- 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).
- 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).
- Williams, P. D., Lee, J. K., Theodorescu, D. Molecular Credentialing of Rodent Bladder Carcinogenesis Models. Neoplasia. 10 (8), (2008).
- 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).
- . NCCN Guidelines in Clinical Oncology – Bladder Cancer 5.2018 Available from: https://www.nccn.org/professionals/physician_gls/pdf/bladder.pdf (2018)
- 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).
- 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).
