Cerenkov Luminescentie Imaging (CLI) voor kankertherapie Monitoring
Summary
Het gebruik van Cerenkov Luminescentie Imaging (CLI) voor de bewaking van preklinische behandeling van kanker wordt hier beschreven. Deze methode maakt gebruik van Cerenkov Straling (CR) en optische beeldvorming (OI) om radioactief gemerkt sondes visualiseren en biedt dus een alternatief voor PET in preklinische therapeutische monitoring en screening van geneesmiddelen.
Abstract
In moleculaire beeldvorming, positron emissie tomografie (PET) en optische (OI) zijn twee van de belangrijkste en dus meest gebruikte modaliteiten 1-3. PET wordt gekenmerkt door zijn uitstekende gevoeligheid en kwantificering mogelijkheid tijdens OI is opmerkelijk voor niet-straling, relatief lage kosten, korte scantijd, high throughput, en ruime beschikbaarheid tot basisvoorzieningen onderzoekers. Echter, beide modaliteiten hebben hun tekortkomingen ook. PET lijdt aan een slechte ruimtelijke resolutie en hoge kosten, terwijl de OI is meestal beperkt tot preklinische toepassingen omwille van de beperkte penetratie, samen met prominente verstrooiing optische signalen door de dikte van levende weefsels.
Onlangs is een brug tussen PET en OI heeft zich met de ontdekking van Cerenkov Luminescentie Imaging (CLI) 4-6. CLI is een nieuwe beeldvormende modaliteit die Cerenkov Straling (CR) maakt gebruik van om de afbeelding radionucliden met OI instrumenten. Russische Nobel LaurEATE Alekseyevich Cerenkov en zijn collega's oorspronkelijk ontdekt CR in 1934. Het is een vorm van elektromagnetische straling bij een geladen deeltje beweegt met een snelheid superluminale in een diëlektrisch medium 7,8. Het geladen deeltje, of positron of elektron verstoort het elektromagnetische veld van het medium door het verplaatsen van de elektronen in de atomen. Na het passeren van de verstoring fotonen worden uitgezonden als de verplaatste elektronen terug naar de grondtoestand. Zo werd een 18 F verval schatting gemiddeld 3 fotonen produceren in water 5.
Sinds de opkomst is CLI onderzocht voor het gebruik in verschillende toepassingen, zoals preklinische in vivo tumor imaging, reportergen beeldvorming, radiotracer ontwikkeling multimodale beeldvorming onder andere 4,5,9,10,11. De belangrijkste reden waarom CLI heeft genoten veel succes tot nu toe is dat deze nieuwe technologie gebruik maakt van de lage cost en ruime beschikbaarheid van OI om de afbeelding radionucliden, die vroeger af te beelden alleen door duurdere en minder beschikbare nucleaire beeldvormende technieken zoals PET.
Hier geven we de methode waarbij CLI kanker therapie te volgen. Onze groep heeft onlangs onderzocht deze nieuwe toepassing en gevalideerd de haalbaarheid van een proof-of-concept studie 12. We hebben aangetoond dat CLI en PET uitstekende correlaties tentoongesteld in verschillende tumor xenotransplantaten en probes voor medische beeldvorming. Dit is in overeenstemming met het algemene beginsel van CR dat CLI wezen dezelfde radionucliden PET visualiseert. We selecteerden Bevacizumab (Avastin; Genentech / Roche) als onze therapeutisch middel omdat het een bekende angiogeneseremmer 13,14. Rijping van deze technologie in de nabije toekomst kan worden beoogd een significant effect op preklinische ontwikkeling, screening, alsook therapie controle van patiënten die behandelingen.
Protocol
Discussion
CLI is in opkomst als een veelbelovende moleculaire beeldvormende techniek die mogelijkheden heeft gevonden in tal van fundamenteel wetenschappelijk onderzoek toepassingen en zelfs klinisch gebruik 4,5,15,16,17. De belangrijkste voordelen van CLI ten opzichte van traditionele nucleaire beeldvormende technieken zoals PET gevolg zijn van het gebruik van de OI-instrumenten, die gemakkelijker te gebruiken, gekenmerkt door korte acquisitie tijd en hoge doorvoer, aanzienlijk goedkoper en meer op grote schaal beschi…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij erkennen de steun van het National Cancer Institute (NCI) R01 CA128908 en Stanford Medical Scholar Research Fellowship. Geen enkele andere potentiële belangenconflicten die relevant zijn voor dit artikel werd gemeld.
Materials
| Name | Company | Catalogue Number |
| H460 Cell Line | American Type Culture Collection | ATCC Number: HTB-177 |
| RPMI 1640 Medium | Invitrogen Life Technologies | 12633-012 |
| Fetal Bovine Serum | Invitrogen Life Technologies | 10091-148 |
| Penicillin/Streptomycin | Invitrogen Life Technologies | 15640-055 |
| Phosphate-Buffered Saline | Invitrogen Life Technologies | 10010-023 |
| Female Athymic Nude Mice | Charles River Laboratories, Inc. | Strain Code: 088 |
| Bevacizumab (Avastin) | Genentech/Roche | N/A |
| MicroPET Rodent R4 | Siemens Medical Solutions USA, Inc. | N/A |
| Isoflurane (Aerrane) | Baxter | Baxter Number: AHN3637 |
| IVIS Spectrum | Caliper Life Sciences | N/A |
Riferimenti
- Weissleder, R., Mahmood, U. Molecular imaging. Radiology. 219 (2), 316 (2001).
- Chen, K., Chen, X. Positron emission tomography imaging of cancer biology: current status and future prospects. Semin. Oncol. 38 (1), 70 (2011).
- Solomon, M., Liu, Y., Berezin, M. Y., et al. Optical imaging in cancer research: basic principles, tumor detection, and therapeutic monitoring. Med. Princ. Pract. 20 (5), 397 (2011).
- Liu, H., Ren, G., Miao, Z., et al. Molecular Optical Imaging with Radioactive Probes. PLoS One. 5 (3), e9470 (2010).
- Robertson, R., Germanos, M. S., Li, C., et al. Optical imaging of Cerenkov light generation from positron-emitting radiotracers. Phys. Med. Biol. 54 (16), N355 (2009).
- Xu, Y., Liu, H., Cheng, Z. Harnessing the power of radionuclides for optical imaging: Cerenkov luminescence imaging. J. Nucl. Med. 52 (12), 2009 (2011).
- Cerenkov, P. Visible emission of clean liquids by action of g-radiation. Dokl Akad Nauk SSSR. 2, 451 (1934).
- Cerenkov, P. A. Visible radiation produced by electrons moving in a medium with velocities exceeding that of light. Phys Rev. 52 (4), 0378 (1937).
- Boschi, F., Calderan, L., D’Ambrosio, D., et al. In vivo 18F-FDG tumour uptake measurements in small animals using Cerenkov radiation. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 38 (1), 120 (2011).
- Liu, H., Ren, G., Liu, S., et al. Optical imaging of reporter gene expression using a positron-emission-tomography probe. J. Biomed. Opt. 15 (6), 060505 (2010).
- Park, J. C., Yu, M. K., An, G. I., et al. Facile preparation of a hybrid nanoprobe for triple-modality optical/PET/MR imaging. Small. 6 (24), 2863 (2010).
- Xu, Y., Chang, E., Liu, H., et al. Proof-of-concept study of monitoring cancer drug therapy with cerenkov luminescence imaging. J. Nucl. Med. 53 (2), 312 (2012).
- Ellis, L. M. Bevacizumab. Nat. Rev. Drug Discov. , (2005).
- Hochster, H. S. Bevacizumab in combination with chemotherapy: first-line treatment of patients with metastatic colorectal cancer. Semin. Oncol. 33, (2006).
- Dothager, R. S., Goiffon, R. J., Jackson, E., et al. Cerenkov radiation energy transfer (CRET) imaging: a novel method for optical imaging of PET isotopes in biological systems. PLoS One. 5 (10), e13300 (2010).
- Hu, Z., Liang, J., Yang, W., et al. Experimental Cerenkov luminescence tomography of the mouse model with SPECT imaging validation. Opt. Express. 18 (24), 24441 (2010).
- Park, J. C., Il An, G., Park, S. I., et al. Luminescence imaging using radionuclides: a potential application in molecular imaging. Nucl. Med. Biol. 38 (3), 321 (2011).
- Holland, J. P., Normand, G., Ruggiero, A., et al. Intraoperative imaging of positron emission tomographic radiotracers using Cerenkov luminescence emissions. Mol. Imaging. 10 (3), 177 (2011).
- Liu, H., Carpenter, C. M., Jiang, H., et al. Intraoperative imaging of tumors using Cerenkov luminescence endoscopy: a feasibility experimental study. J. Nucl. Med. , (2012).
