Magnetisk resonans Imaging vurdering av kreftfremkallende stoff-indusert Murine blæren svulster
Summary
Murine blæren svulster er indusert med N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) nitrosamine karsinogen (BBN). Blæren er svulst heterogene; Derfor er en nøyaktig vurdering av svulst byrde nødvendig før randomisering å eksperimentell behandling. Her presenterer vi en rask, pålitelig MRI protokoll for å vurdere tumor størrelse og scene.
Abstract
Murine blæren svulst modeller er avgjørende for vurdering av nye behandlingsalternativer. Blæren tumorer indusert med N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) nitrosamine (BBN) karsinogen er en fordel over cellen linje-baserte modeller fordi de tett replikere menneskelig svulster genomisk profiler, og i motsetning til celle modeller og xenografts, de gir en god mulighet for studiet av immunotherapies. Men er blæren svulst generasjon heterogene; Derfor er en nøyaktig vurdering av svulst byrde nødvendig før randomisering å eksperimentell behandling. Beskrevet her er BBN musemodell og protokollen evaluere blære kreft svulst byrden i vivo med en rask og pålitelig magnetisk resonans (MR) sekvens (sann FISP). Denne metoden er enkel og pålitelig fordi, i motsetning til ultralyd, MR er uavhengig av operatør og gjør at direkte etter oppkjøp bildebehandling og gjennomgang. Bruke aksial bilder av blæren, analyse av regioner av interesse langs blæren veggen og svulst tillate beregningen av blæren veggen og svulst området. Målingen samsvarer med ex vivo blæren vekt (rs= 0,37, p = 0,009) og svulst (p = 0.0003). Avslutningsvis BBN genererer heterogene svulster som er ideelle for evaluering av immunotherapies, og Mr kan raskt og pålitelig vurdere svulst byrden før randomisering å eksperimentell behandling armene.
Introduction
Blærekreft er den femte vanligste kreften samlet, ansvarlig for ca 80 000 nye tilfeller og 16 000 dødsfall i USA i 20171. Etter ca 30 år uten betydelige fremskritt i systemisk behandling av blæren cancer2, har siste anti-PD-1 og anti-PD-L1 checkpoint hemmer forsøk vist spennende og noen ganger holdbar responser hos pasienter med avansert urothelial karsinom3,4,5. Imidlertid bare ca 20% av pasientene viser en objektive svar på disse behandlingene, og videre studier er nødvendig å utvide effektiv bruk av immunterapi hos pasienter med blærekreft.
Murine blære kreft modeller er viktige verktøy i preklinisk evaluering av romanen behandlinger6,7. For å kontrollere for tumor størrelse tilfeldiggjøring av mus til forskjellige behandlinger, må svulst byrden vurderes og kontrollert mellom behandlingsgrupper. Tidligere studier har brukt ultralyd eller bioluminescens evaluere orthotopic celle linjebasert blære kreft modeller8,9,10,11. Men presenterer begge teknikkene flere ulemper. Ultralyd målinger kan være påvirket av ferdigheter av operatør og mangler tredimensjonale funksjoner og høy romlig oppløsning. Bioluminescens metoder kan bare gi semi kvantitativ vurdering av kreftceller og tillater ikke for visualisering av blæren anatomi og morfologi. Videre kan bioluminescens bare brukes med cellen linje-baserte modeller, som uttrykker bioluminescent gener i hairless mus eller mus med hvit frakker.
Magnetisk resonans imaging (MRI), derimot, gir enestående fleksibilitet i oppkjøpet av anatomiske oppløsning, viser et bredt spekter av vev kontrast som muliggjør nøyaktig visualisering og kvantitativ vurdering av svulst byrden uten å uttrykke bioluminescent egenskaper. MR bilder er mer å reprodusere med riktig analyse rørledninger og garantert 3-D visualisering av blæren. Største begrensningene av Mr er tiden som er nødvendig for en eksamen og tilknyttede høye kostnader som begrenser høy gjennomstrømning analyser. Imidlertid har flere studier vist at MR sekvenser kan gi diagnostisk bilder av høy kvalitet som kan brukes effektivt oppdage og overvåke celle linjebasert blæren svulster; Dermed kan de brukes for høy gjennomstrømning analyse9,12.
Her beskriver vi en ikke-invasiv MR-basert metode som pålitelig og effektivt betegner kreftfremkallende stoff-indusert blæren svulster i mus. Dette bruker vi en rask bildebehandling med steady state presesjon MR teknikk (sann FISP), som garanterer kort skanning økter samtidig som høy kvalitet og høy romlig oppløsning (~ 100 mikron) av måling av blæren svulster13. Videre, for å bekrefte nøyaktigheten av denne ikke-invasiv MRI-analysen, vi beskriver sammenhengen mellom MRI-avledet parametere og ex vivo blæren vekt samt pathologically bekreftet svulst scenen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nøyaktig avbildning av svulst modeller er nødvendig for riktig pre euthanasia regi og dyr randomisering før innvielsen av eksperimentell behandling. Ved hjelp av prosedyren som presenteres her, viser vi metodikk for å (1) generere blæren svulster med BBN karsinogen og (2) stratify blæren svulst byrden ved hjelp av MR. en MR-avledet området måling (BLAvegg) korrelerer betydelig med ex vivo blæren vekt og er forbundet med patologisk svulst scenen.
Ved å vedta en ras…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
J. J. M. er finansiert av veteraner helse administrasjon fortjeneste gi BX0033692-01. J. J. M. støttes også av John P. Hanson Foundation for kreftforskning på Robert H. Lurie omfattende Cancer Center av Northwestern University. Vi takker sentrum for translasjonsforskning Imaging gir MRI oppkjøpet og behandling. Finansiering kilder ikke hadde noen rolle i skriving av manuskriptet eller beslutningen om å sende publikasjonen.
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).
