Ultrasound Imaging-vejledt intrakardiel Injection at udvikle en musemodel af Breast Cancer hjernemetastaser Efterfulgt af Longitudinal MRI
Summary
En brystkræft hjernemetastaser musemodel etableres med ultralydsscanning-vejledt intrakardiel injektion af MDA-MB231/Br-GFP celler. Udvikling af multifokale intrakranielle metastaser er blevet overvåget i længderetningen ved hjælp af høj opløsning 9,4 T MR-scanning.
Abstract
Brystkræft hjernemetastaser, der forekommer hos 30% af brystkræftpatienter på trin IV, er forbundet med høj dødelighed. Den mediane overlevelse er kun 6 måneder. Det er vigtigt at have egnede dyremodeller til at efterligne hæmodynamisk spredning af metastatiske celler i den kliniske scenario. Her bliver vi indføre brugen af små dyr ultralydsscanning til at guide en nøjagtig indsprøjtning af hjerne tropisk brystkræftceller ind i venstre hjertekammer af athymiske nøgne mus. Longitudinal MRI bruges til at vurdere intrakraniel initiering og vækst af metastaser i hjernen. Ultralyd-vejledt intrakardial injektion sikrer ikke kun en nøjagtig injektion og herved en højere vellykket sats, men også signifikant reduceret dødelighed sammenlignet med vores tidligere manuel procedure. In vivo høj opløsning MRI tillader visualisering af hyperintense multifokale læsioner, så små som 310 um i diameter på T2-vægtede billeder på 3 uger efter injektion. Follow-up MRI afslører intrakraniel tumor vækst og øget antal af metastaser, der distribuerer hele hjernen.
Introduction
Hjernemetastaser er den mest almindelige intrakraniel malignitet hos voksne. Prognosen er yderst ringe, med en median overlevelse på 4-6 måneder, selv med aggressiv behandling. Brystkræft er en af de tre store primære kræftformer med en høj sygelighed af hjernemetastaser 1-3. Adskillige brystkræft hjerne-tropisk linjer er i stand til at udvikle hjernemetastaser efter intrakardial eller intracarotid injektion 4. Direkte injektion af tumorceller i den venstre ventrikel kan omgå lunge kapillarleje og dermed øge forekomsten af dannelse af hjernemetastaser samtidig minimere viscerale metastaser. MDA-MB231Br linje er et af de mest anvendte humane brystkræft linjer til at udvikle hjernemetastaser i gnavermodeller 5,6.
Ligesom mange andre undersøgelser 4,7, har vi foretaget en manuel procedure intrakardial indsprøjtning i vores tidligere undersøgelser. Imidlertid blev kun 50% succes, der opnås med den manuelleindsprøjtning og en brøkdel af mus døde af de gentagne invasive procedurer, hvis tidligere forsøg mislykkedes. Her indfører vi anvendelse af en imaging-styret procedure for at sikre injektion af hjerne-søger brystcancerceller i den venstre ventrikel af athymiske mus. Longitudinal høj opløsning MRI anvendes til at følge intrakraniel udvikling af hjernemetastaser.
Protocol
Representative Results
Discussion
I nærværende undersøgelse har vi vist, at ultralydsscanning-vejledt venstre ventrikel injektion sikrer nøjagtighed, således at alle dyr i denne undersøgelse udviklet hjernemetastaser og ingen dyr død blev observeret. Skønheden i image-vejledt injektion er, kan overvåges og justeres under billedet, som er forskellig fra den manuelle procedure, der kræver strenge anatomiske landmærker at følge stien for nål penetration af huden og til sidst ind i den venstre ventrikel.
Aktuelle fo…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi er taknemmelige for Drs. Diane Palmieri og Patricia Steeg af NCI for at give os MDA-MB231Br celler. Vi takker Dr. Ralph Mason, Mr. Jason Reneau og Ms Ramona Lopes til teknisk og kollegial støtte. Dette arbejde blev støttet delvist af DOD IDEA Awards W81XWH-08-1 til 0583 og W81XWH-12-1 til 0317. MRI eksperimenter blev udført i Advanced Imaging Research Center, en NIH BTRP # P41-RR02584 rum og ultralyd-vejledt intrakardiel injektion blev udført med VisualSonics Vevo 770 under 1S10RR02564801.
Materials
| DMEM | HyClone | SH30022.01 | |
| Trypsin | Mediatech | 25-051-C1 | |
| Automatic cell counter | Biorad | TC10 | |
| Isoflurane | Baxter International Inc. | 1001936060 | |
| VisualSonics Vevo 770 High-Resolution Imaging System | Visual Sonics Inc. | ||
| 9.4T horizontal bore magnet with a Varian INOVA Unity system | Agilent | ||
| O.C.T Compound | Sakura Finetek USA | 4583 |
Riferimenti
- Schouten, L. J., et al. Incidence of brain metastases in a cohort of patients with carcinoma of the breast, colon, kidney, and lung and melanoma. Cancer. 94, 2698-2705 (2002).
- Lin, N. U., et al. CNS metastases in breast cancer. J. Clin. Oncol. 22, 3608-3617 (2004).
- Eichler, A. F., et al. The biology of brain metastases-translation to new therapies. Nat. Rev. Clin. Oncol. , (2011).
- Lockman, P. R., et al. Heterogeneous blood-tumor barrier permeability determines drug efficacy in experimental brain metastases of breast cancer. Clin. Cancer Res. 16, 5664-5678 (2010).
- Yoneda, T., et al. A bone-seeking clone exhibits different biological properties from the MDA-MB-231 parental human breast cancer cells and a brain-seeking clone in vivo and in. 16, 1486-1495 (2001).
- Palmieri, D., et al. Her-2 overexpression increases the metastatic outgrowth of breast cancer cells in the brain. Cancer Res. 67, 4190-4198 (2007).
- Percy, D. B., et al. In vivo characterization of changing blood-tumor barrier permeability in a mouse model of breast cancer metastasis: a complementary magnetic resonance imaging approach. Invest. Radiol. 46, 718-725 (2011).
- Zhou, H., et al. Longitudinal MRI evaluation of intracranial development and vascular characteristics of breast cancer brain metastases in a mouse model. PLoS One. 8, (2013).
- Zhou, H., et al. Dynamic near-infrared optical imaging of 2-deoxyglucose uptake by intracranial glioma of athymic mice. PLoS One. 4, (2009).
- Zhang, R. D., et al. Differential permeability of the blood-brain barrier in experimental brain metastases produced by human neoplasms implanted into nude mice. Am. J. Pathol. 141, 1115-1124 (1992).
- Mason, R. P., et al. Tumor oximetry: comparison of 19F MR EPI and electrodes. Adv. Exp. Med. Biol. 530, 19-27 (2003).
- Gril, B., et al. Pazopanib reveals a role for tumor cell B-Raf in the prevention of HER2+ breast cancer brain metastasis. Clin. Cancer Res. 17, 142-153 (2010).
