העכברי אנדוסקופיה ל<em> בVivo</em> ריפוי Multimodal הדמיה של היווצרות הסרטן וההערכה של מעיים פצע ודלקת
Summary
טכניקות הדמיה חיה קטנות מאפשרות בדיקות אבחון סדרתי והתערבויות טיפוליות in vivo. לאחרונה, היקף היישומים התרחב באופן משמעותי וכיום כולל הערכה של התפתחות גידולים במעי הגס, ריפוי פצעים וניטור של דלקת. פרוטוקול זה מדגים יישומים פוטנציאליים המגוונים אלה של אנדוסקופיה העכברית.
Abstract
מודלים עכבר נמצאים בשימוש נרחב ללמוד פתוגנזה של מחלות בבני אדם ולהעריך את תהליכי אבחון, כמו גם התערבויות טיפוליות preclinically. עם זאת, הערכה תקפה של שינויים פתולוגיים לעתים קרובות מחייבת ניתוח היסטולוגית, וכאשר היא מבוצעת vivo לשעבר, מחייבת מוות של בעלי החיים. לכן בהגדרות ניסיוניות קונבנציונליות, בדיקות מעקב תוך פרט הן לעתים נדירות אפשריות. לפיכך, פיתוח של אנדוסקופיה העכברית בעכברים חיים מאפשר לחוקרים בפעם הראשונה לשניהם באופן ישיר לדמיין את רירית הקיבה ומעיים וגם לחזור על התהליך כדי לפקח על שינויים. יישומים רבים לin vivo אנדוסקופיה העכברית קיימים, כולל חקר דלקת מעיים או ריפוי פצעים, קבלת ביופסיות ריריות שוב ושוב, ולנהל באופן מקומי סוכני אבחון או טיפול באמצעות צנתרים הזרקה זעירים. מו הדמיה לאבחון לאחרונה, הדמיה מולקולרית האריכהdalities מאפשר זיהוי ספציפי של מולקולות מטרה מובחנות באמצעות photoprobes הספציפי. לסיכום, אנדוסקופיה העכברית התפתחה כטכנולוגיה חדשנית חדשנית לאבחון ניסיוני בתחום ההדמיה vivo ועלולה להשפיע באופן משמעותי על מחקר פרה קליני בתחומים שונים.
Introduction
מודלים של בעלי החיים העשירו מאוד את ההבנה של פתולוגיות במעיים רבות שלנו. עכבר המעבדה (musculus Mus) התפתח כמודל חיה ראש במחקר ביו בשל המידע הגנטי והגנומי בשפע שלה, והוא זמין בקלות בזנים מהונדסים ונוק אאוט. בנוסף לשיפור היווצרות מחלה הבנה, מודלים של בעלי החיים גם חשוב משמשים לבדיקת תרופות פוטנציאליות, כמו גם התערבויות אבחון או טיפול פרה קליניות. עם זאת, למרות מגוון רחב של דגמי עכבר מחקה מחלות של בני אדם, הרבה אפשרויות אבחון והתערבות המשמשות באופן שיגרתי בטיפול בחולה אינן זמינות לעכברים. בהתאם לכך, אסטרטגיות מעקב כדי לפקח על מהלך המחלה עכברית או את ההשפעה של התערבויות טיפוליות לעתים קרובות מוגבלות לתצפיות עקיפות או נתיחה שלאחר מות הניתוח. בעוד שנהלים לא פולשנית קיימים לעכברי ניטור חיוניות כמו מדדי פעילות מחלה, quantification של ירידה במשקל או רווח, דם, שתן וצואת מנתח, אלה הם רק אינדיקטורים עקיפים ומוטה על ידי שונות בין פרט. בנוסף, לאחר המוות מנתח למנוע תצפיות אורך בנקודות זמן חוזר על עצמו. טכניקות הדמיה מתוחכמות כדי לעקוב אחר פעילות מחלה רק לאחרונה בעכברים הוכנסו 1,2. למרות שטכניקות הדמיה אלה מאפשרים לניתוחים חוזרים ונשנים, הם רק לספק מבט תיאורים ולעתים קרובות לא מדויק על הבטן, אינו מאפשרים הדמיה של רירית ישירה או לאפשר התערבויות אבחון או טיפול כגון רכישת ביופסיה או יישום מקומי וintramucosal של מועמדי סמים.
לאחרונה, מערכות אנדוסקופיות ברזולוציה גבוהה לשימוש בעכברים חיים פותחו 3,4. בפעם הראשונה בטכניקות אנדוסקופיות אלה מאפשרות הדמיה ישירה של פתולוגיות מחלה במעי הגס endoluminal כגון ריפוי פצעים או דלקת מעיים obj מתןמצב בזמן אמת ective, המאפשר מחקרים ארוכי טווח בבעלי החיים זהים בנקודות זמן חוזר על עצמו. מלבד המאפשר ביופסיות חוזרות ונשנות בעכבר בודד, יכולים לשמש גם מערכות אנדוסקופיות להשפיע טיפולי גידול שונה או דלקת מקומית כך שהוא מאפשר יישום ישיר של חומר לאזור של עניין. יתר על כן, כפי שחומרים טיפוליים ושליטה יכולים להיות מועברים ישירות לאזור של עניין, זה יכול להתבצע באותו העכבר, לא כולל השתנות בין פרט. מערכות אלה כעת להיות מועסקים להערכה של דלקת במעי הגס, ריפוי פצעים, ביופסיות כבד לפרוסקופי ואינדוקצית orthotopic של גידולים בכבדים 8 והתפתחות גידולים באמצעות מערכות ניקוד שונות כגון המדד אנדוסקופית העכברי של חומרת קוליטיס (MEICS) 5-7. MEICS מורכב מחמישה פרמטרים להערכת דלקת: עיבוי של דופן המעי הגס, שינויים של הדפוס של כלי הדם, נוכחות של הפיברין, גרעיניות של mucosמשטח אל, ועקביות שרפרף.
בפרוטוקול זה אנו מתארים את השימוש באנדוסקופיה הנוקשה במודלים עכבריים של ריפוי פצע במעיים, דלקת וסרטן מעי גס. ראשית, אנחנו מדגימים את ההערכה אנדוסקופית של ריפוי פצעים ודלקת במעי הגס, כמו גם הערכת אורך של פעילות קוליטיס והמחקר של cancerogenesis במעי הגס העכברי. מעבר לשימוש תיאורים של אנדוסקופיה העכברית, אנו מספקים הוראות מפורטות על השימוש במכשור אנדוסקופי לקבלת ביופסיות, והיישום המקומי וintramucosal של רכיבים שונים של עניין (למשל, לתרופות או תאים סרטניים). לבסוף, אנחנו מדגימים את השימוש באנדוסקופיה הקרינה העכברית, שמשתמשת בטכניקות הדמיה מולקולריות מתוחכמות, בהגדרה של גידולי מעי גס.
Protocol
Representative Results
Discussion
ריפוי פצעי אפיתל הוא תהליך מתמשך. קילוף פיסיולוגי מתמשך של תאי שטח בתוך הרירית של הקיבה והמעיים מתרחש דורש התחדשות תכופה של תאי האפיתל 16. כתוצאה מכך, יש ריפוי פצע לקוי השפעה עצומה על מספר מחלות, כולל כיבים במערכת העיכול ודליפה 17 בהשקה 18. הערכת רקע מול?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לסוניה Dufentester ואלקה וובר לקבלת סיוע טכני מומחה. אנו מודים Faekah גוהר להגהה את כתב היד וסטפן ברוקנר לתמיכת מידע רפואי. עבודה זו נתמכה על ידי מענק בינתחומי מ- קרונות-Fresenius-Stiftung השאר (2012_A94). ד Bettenworth נתמכה על ידי מענק מחקר מהפקולטה לרפואה, Westfälische Wilhelms-Universität מינסטר. מ 'ברוקנר נתמכה על ידי עמדה סיבובית "Gerok" של (DFG SFB1009B8). אנו מודים ליקה בלום להמחשה של הקריקטורה העכבר.
Materials
| Name | Company | Catalogue Number | Comment |
| Reagents | |||
| Alfalfa-free diet | Harlan Laboritories, Madison, USA | 2014 | |
| Azoxymethane (AOM) | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | A5486 | |
| Bepanthen eye ointment | Bayer, Leverkusen, Germany | 80469764 | |
| Dextran sulphate sodium (DSS) | TdB Consulatancy, Uppsala, Sweden | DB001 | |
| Eosin | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | E 4382 | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | E 9884 | |
| Falcon Tube 50ml | BD Biosciences, Erembodegem, Belgium | 352070 | |
| Florene 100V/V | Abbott, Wiesbaden, Germany | B506 | |
| Fluorescein-Isothiocyanat (FITC)–dextrane | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | FD4-250MG | |
| Haematoxylin | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | HHS32-1L | |
| Isopentane (2- Methylbutane) | Sigma – Aldrich, Deisenhofen, Germany | M32631-1L | |
| Methylene blue | Merck, Darmstadt, Germany | 1159430025 | |
| O.C.T. Tissue Tek compound | Sakura, Zoeterwonde, Netherlands | 4583 | |
| Omnican F – canula | Braun, Melsungen, Germany | 9161502 | |
| Phosphate buffered saline, PBS | Lonza, Verviers, Belgium | 4629 | |
| Sodium Chloride 0,9% | Braun, Melsungen, Germany | 5/12211095/0411 | |
| Standard diet | Altromin, Lage, Germany | 1320 | |
| Tissue-Tek Cryomold | Sakura, Leiden, Netherlands | 4566 | |
| Vitro – Clud | R. Langenbrinck, Teningen, Germany | 04-0002 | |
| Equipment | |||
| AIDA Control | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20 096020 | |
| Bandpass filter | Semrock, Rochester, USA | HC 716/40 | |
| Bandpass filter | Semrock, Rochester, USA | HC 809/81 | |
| Biopsy Forceps, 3 Fr., 28cm | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 61071ZJ | |
| Dell Monitor | Dell, Frankfurt am Main, Germany | U2412Mb | |
| Examination Sheath, 9 Fr. | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 61029D | |
| Examination Sheath, 9 Fr. | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 61029C | |
| Fiber Optic Light Cable, 3.5mm | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 69495NL | |
| Fluorescein Blue Filter System | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20100032 | |
| Fluorescein Barrier Filter | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20100033 | |
| Foot switch | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20010430 | |
| HOPKINS Telescope, 1.9mm, Length 10cm | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 1830231 | |
| SCB D-light P | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20 133720 | |
| SCB tricam SL II | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20 2230 20 | |
| Tubing set instruments VETPUMP II | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 69811 | |
| Tricam PDD PAL | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 20221037 | |
| UniVet Porta | Groppler Medizintechnik, Deggendorf, Germany | BKGM 0451 | |
| Vetpump 2 | Karl Storz – Endoskope, Tuttlingen, Germany | 69321620 |
References
- Bettenworth, D., et al. Translational 18F-FDG PET/CT imaging to monitor lesion activity in intestinal inflammation. Journal of nuclear medicine : official publication, Society of Nuclear Medicine. 54, 748-755 (2013).
- Lewis, J. S., Achilefu, S., Garbow, J. R., Laforest, R., Welch, M. J. Small animal imaging. current technology and perspectives for oncological imaging. European journal of cancer. 38, 2173-2188 (2002).
- Huang, E. H., et al. Colonoscopy in mice. Surgical endoscopy. 16, 22-24 (2002).
- Becker, C., et al. In vivo imaging of colitis and colon cancer development in mice using high resolution chromoendoscopy. Gut. 54, 950-954 (2005).
- Becker, C., Fantini, M. C., Neurath, M. F. High resolution colonoscopy in live mice. Nature protocols. 1, 2900-2904 (2006).
- Neurath, M. F., et al. Assessment of tumor development and wound healing using endoscopic techniques in mice. Gastroenterology. 139, 1837-1843 (2010).
- Pickert, G., et al. STAT3 links IL-22 signaling in intestinal epithelial cells to mucosal wound healing. The Journal of experimental medicine. 206, 1465-1472 (2009).
- Shapira, Y., et al. Utilization of murine laparoscopy for continuous in-vivo assessment of the liver in multiple disease models. Plos one. 4, e4776 (2009).
- Wirtz, S., Neufert, C., Weigmann, B., Neurath, M. F. Chemically induced mouse models of intestinal inflammation. Nature protocols. 2, 541-546 (2007).
- Neufert, C., Becker, C., Neurath, M. F. An inducible mouse model of colon carcinogenesis for the analysis of sporadic and inflammation-driven tumor progression. Nature protocols. 2, 1998-2004 (2007).
- Dieleman, L. A., et al. Chronic experimental colitis induced by dextran sulphate sodium (DSS) is characterized by Th1 and Th2 cytokines. Clinical and experimental immunology. 114, 385-391 (1998).
- Gao, Y., et al. Colitis-accelerated colorectal cancer and metabolic dysregulation in a mouse model. Carcinogenesis. 34, 1861-1869 (2013).
- Foersch, S., Neufert, C., Neurath, M. F., Waldner, M. J. Endomicroscopic Imaging of COX-2 Activity in Murine Sporadic and Colitis-Associated Colorectal Cancer. Diagnostic and therapeutic endoscopy. 2013, 250641 (2013).
- Bremer, C., Ntziachristos, V., Weissleder, R. Optical-based molecular imaging: contrast agents and potential medical applications. European radiology. 13, 231-243 (2003).
- Keller, R., Winde, G., Terpe, H. J., Foerster, E. C., Domschke, W. Fluorescence endoscopy using a fluorescein-labeled monoclonal antibody against carcinoembryonic antigen in patients with colorectal carcinoma and adenoma. Endoscopy. 34, 801-807 (2002).
- Jones, M. K., Tomikawa, M., Mohajer, B., Tarnawski, A. S. Gastrointestinal mucosal regeneration: role of growth factors. Frontiers in bioscience : a journal and virtual library. 4, 303-309 (1999).
- Mertz, H. R., Walsh, J. H. Peptic ulcer pathophysiology. The Medical clinics of North America. 75, 799-814 (1991).
- Pantelis, D., et al. The effect of sealing with a fixed combination of collagen matrix-bound coagulation factors on the healing of colonic anastomoses in experimental high-risk mice models. Langenbeck’s archives of surgery / Deutsche Gesellschaft fur Chirurgie. 395, 1039-1048 (2010).
- Burk, R. R. A factor from a transformed cell line that affects cell migration. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 70, 369-372 (1973).
- Msaki, A., et al. The role of RelA (p65) threonine 505 phosphorylation in the regulation of cell growth, survival, and migration. Molecular biology of the cell. 22, 3032-3040 (2011).
- Zigmond, E., et al. Utilization of murine colonoscopy for orthotopic implantation of colorectal cancer. PloS one. 6, e28858 (2011).
- Foersch, S., et al. Molecular imaging of VEGF in gastrointestinal cancer in vivo using confocal laser endomicroscopy. Gut. 59, 1046-1055 (2010).
- Mitsunaga, M., et al. Fluorescence endoscopic detection of murine colitis-associated colon cancer by topically applied enzymatically rapid-activatable probe. Gut. 62, 1179-1186 (2013).
