Magnetisk resonanstomografi bedömning av cancerframkallande-inducerad murina urinblåsan tumörer
Summary
Murina urinblåsan tumörer induceras med den N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) nitrosamin cancerframkallande (BBN). Urinblåsan tumör generation är heterogen; Därför behövs en korrekt bedömning av tumör börda före randomisering till experimentell behandling. Här presenterar vi en snabb, tillförlitlig MRI-protokoll för att bedöma tumörens storlek och scenen.
Abstract
Murina urinblåsan tumör modeller är kritiska för utvärdering av nya behandlingsalternativ. Urinblåsan tumörer inducerad med den N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) nitrosamin (BBN) cancerframkallande är fördelaktiga över cell linje-baserade modeller eftersom de nära replikera de genetiska profilerna av tumörer, och, till skillnad från cellmodeller och xenograft, de ger en bra tillfälle för studien av immunterapi. Men är blåsan tumör generation heterogen; Därför behövs en korrekt bedömning av tumör börda före randomisering till experimentell behandling. Beskrivs här är en BBN musmodell och protokoll att utvärdera urinblåsan cancer tumör börda i vivo med en snabb och tillförlitlig magnetresonans (MR) sekvens (sant FISP). Denna metod är enkel och tillförlitlig eftersom, till skillnad från ultraljud, MR är operatörsoberoende och kan enkelt efter förvärvet bildbehandling och granskning. Använder axiella bilder av blåsan, analys av regioner av intresse längs blåsväggen och tumör möjliggör beräkning av urinblåsan vägg och tumör område. Denna mätning korrelerar med ex vivo urinblåsan vikt (rs= 0,37, p = 0,009) och tumörstadium (p = 0.0003). Sammanfattningsvis, BBN genererar heterogena tumörer som är idealiska för utvärdering av immunterapier, och MRI kan snabbt och tillförlitligt bedöma tumör bördan före randomisering till experimentella behandlingsarmarna.
Introduction
Cancer i urinblåsan är den femte vanligaste cancerformen övergripande, ansvarig för cirka 80 000 nya fall och 16.000 dödsfall i USA i 20171. Efter ungefär 30 år utan betydande framsteg vid Systemisk behandling av urinblåsan cancer2visat senaste checkpoint anti-PD-L1- och anti-PD-1 hämmare prövningar spännande och ibland hållbara svar hos patienter med avancerad Urothelial cancer3,4,5. Dock endast cirka 20% av patienterna visar ett objektivt svar på dessa behandlingar, och ytterligare studier behövs för att expandera en effektiv användning av immunterapi hos patienter med cancer i urinblåsan.
Murina urinblåsan cancer modeller är viktiga verktyg i preklinisk utvärdering av nya behandlingar6,7. För att kontrollera för tumörens storlek när randomisera möss till olika behandlingar, måste tumör börda bedömas och kontrolleras mellan behandlingsgrupperna. Tidigare studier har använt ultraljud eller mareld för att utvärdera ortotop cell linje-baserade urinblåsan cancer modeller8,9,10,11. Men presenterar båda teknikerna flera nackdelar. Ultraljud mätningar kan påverkas av kompetensen hos operatören och saknar tredimensionella funktioner och hög rumslig upplösning. Mareld metoder kan endast ge semikvantitativt utvärdering av tumörcellerna och möjliggör inte visualisering av urinblåsan Björndjurens. Mareld kan dessutom bara användas med cell linje-baserade modeller, som uttrycker självlysande gener hos hårlösa möss eller möss med vita rockar.
Magnetisk resonanstomografi (MRT), däremot, erbjuder unika flexibilitet i förvärvet av högupplösta anatomiska bilder, uppvisar ett brett spektrum av vävnad kontrast som möjliggör korrekt visualisering och kvantitativ bedömning av tumör börda utan att behöva uttrycka självlysande boenden. Herr bilderna lättare reproducerbara med lämplig analys rörledningarna och garanteras 3D-visualisering av blåsan. De största begränsningarna av MRI är tidsperiod som är nödvändig för en granskning och höga kostnader som begränsar hög genomströmning analyser. Flera studier har dock visat att MR ordnar kan ge hög kvalitet diagnostiska bilder som kan användas för att effektivt identifiera och övervaka cell linje-baserade urinblåsan tumörer; Således kan de användas för hög genomströmning analys9,12.
Här, beskriver vi en icke-invasiv herr-baserad metod för att tillförlitligt och effektivt präglar cancerframkallande-inducerad urinblåsan tumörer hos möss. För att åstadkomma detta använder vi en snabb bildbehandling med distansträning precession herr teknik (sant FISP), vilket garanterar korta skanning sessioner samtidigt som det ger hög kvalitet och hög rumslig upplösning (~ 100 mikrometer) för detektering och mätning av urinblåsan tumörer13. Dessutom för att bekräfta riktigheten av denna icke-invasiva MRI analys, beskriver vi sambandet mellan MRI-derived parametrar och ex vivo urinblåsan vikt samt patologiskt-bekräftade tumörstadium.
Protocol
Representative Results
Discussion
Korrekt avbildning av tumör modeller är nödvändigt för lämplig före dödshjälp Förproduktion och djur randomisering innan experimentell behandling. Använda proceduren presenteras här, visar vi metod för att (1) generera urinblåsan tumörer med hjälp av BBN cancerframkallande och (2) stratifiera urinblåsan tumör bördan med hjälp av Mr An herr-derived området mätning (BLAvägg) korrelerar signifikant med ex vivo urinblåsan vikt och associeras med patologisk tumörstadium.
<p cla…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
J. J. M. finansieras av Veterans Health Administration förtjänsten bevilja BX0033692-01. J. J. M. stöds också av John P. Hanson Foundation för cancerforskning vid Robert H. Lurie omfattande Cancer Center i nordvästra universitetet. Vi tackar centrum för translationell Imaging för MRI förvärvet och handläggning. Finansieringskällor hade ingen roll i skrivandet av manuskript eller beslutet att publicera.
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. 암 연구학. 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).
