स्तन कैंसर के छवि-निर्देशित निवारक उपचार के लिए चूहे स्तन डक्टल पेड़ के लिए एक रासायनिक एब्लेटिव समाधान के वितरण के लिए एक प्रक्रिया का वर्णन किया गया है। स्तन उपकला कोशिकाओं को 70% इथेनॉल-आधारित एब्लेटिव समाधान के सीधे निप्पल खोलने और इंट्राडक्टल इन्फ्यूजन में प्रवेशनी के माध्यम से न्यूनतम संपार्श्विक ऊतक क्षति के साथ लक्षित किया जा सकता है।
स्तन कैंसर की रोकथाम के लिए अभी भी सीमित संख्या में प्राथमिक हस्तक्षेप हैं। स्तन कैंसर के विकास के उच्च जोखिम वाली महिलाओं के लिए, सबसे प्रभावी हस्तक्षेप रोगनिरोधी मास्टेक्टॉमी है। यह एक कठोर शल्य चिकित्सा प्रक्रिया है जिसमें स्तन कैंसर को जन्म देने वाली स्तन उपकला कोशिकाओं को आसपास के ऊतकों के साथ पूरी तरह से हटा दिया जाता है। इस प्रोटोकॉल का लक्ष्य न्यूनतम इनवेसिव इंट्राडक्टल प्रक्रिया की व्यवहार्यता का प्रदर्शन करना है जो स्तन कैंसर की रोकथाम के लिए एक नया प्राथमिक हस्तक्षेप बन सकता है। यह स्थानीय प्रक्रिया अधिमानतः स्तन उपकला कोशिकाओं को घातक बनने से पहले नष्ट कर देगी। स्तन कैंसर के कृंतक मॉडल में इन उपकला कोशिकाओं को सीधे समाधान देने के लिए इंट्राडक्टल विधियों को मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी और अन्य जगहों पर विकसित किया गया है। चूहे स्तन ग्रंथि में एक एकल डक्टल पेड़ होता है जिसमें मानव स्तन की तुलना में एक सरल और अधिक रैखिक वास्तुकला होती है। हालांकि, स्तन कैंसर के रासायनिक रूप से प्रेरित चूहे मॉडल माउस मॉडल से मनुष्यों के लिए नए निवारक हस्तक्षेप और स्केलेबिलिटी के प्रमाण-अवधारणा अध्ययन के लिए मूल्यवान उपकरण प्रदान करते हैं। यहां, इथेनॉल-आधारित एब्लेटिव समाधान के इंट्राडक्टल वितरण के लिए एक प्रक्रिया का वर्णन किया गया है जिसमें एक्स-रे कंट्रास्ट एजेंट के रूप में टैंटलम ऑक्साइड नैनोकणों और एथिल सेल्यूलोज को गेलिंग एजेंट के रूप में चूहे स्तन डक्टल पेड़ में शामिल किया गया है। इंट्राडक्टल इंजेक्शन द्वारा जलीय अभिकर्मकों (जैसे, साइटोटोक्सिक यौगिकों, एसआईआरएनए, एडीसीआरई) की डिलीवरी को पहले माउस और चूहे के मॉडल में वर्णित किया गया है। यह प्रोटोकॉल विवरण पद्धतिगत परिवर्तनों और चरणों पर जोर देता है जो विशिष्ट रूप से एक एब्लेटिव समाधान देने से संबंधित हैं, एब्लेटिव समाधान के स्थानीय और प्रणालीगत दुष्प्रभावों को कम करने के लिए सूत्रीकरण विचार, और डक्टल ट्री फिलिंग के विवो मूल्यांकन के लिए एक्स-रे इमेजिंग। फ्लोरोस्कोपी और माइक्रो-सीटी तकनीक ें टैंटलम युक्त कंट्रास्ट एजेंट के साथ संगतता के लिए एब्लेटिव समाधान वितरण की सफलता और डक्टल ट्री भरने की सीमा निर्धारित करने में सक्षम हैं।
यूएसए1 में महिलाओं के लिए, स्तन कैंसर (बीसी) सबसे अधिक निदान कैंसर प्रकार बना हुआ है और फेफड़ों के कैंसर को छोड़कर किसी भी अन्य कैंसर प्रकार की तुलना में अधिक मौतों का कारण बनता है। 2022 के अनुमानों का अनुमान है कि 51,400 महिलाओं को सीटू में कार्सिनोमा का निदान किया जाएगा और 287,850 महिलाओं को इनवेसिव कार्सिनोमा का निदान किया जाएगा, और 43,600 महिलाएं बीसी1 से मर जाएंगी। बीसी से जुड़े प्रसार और मृत्यु दर के बावजूद, नए हस्तक्षेपों पर प्राथमिक रोकथाम और अनुवाद अनुसंधान के लिए कुछ विकल्प उपलब्ध हैं क्योंकि संघीयएजेंसियों द्वारा प्राथमिक रोकथाम को प्राथमिकता नहीं दी जाती है। प्रोफिलैक्टिक मास्टेक्टॉमी प्राथमिक रोकथाम के लिए सबसे प्रभावी हस्तक्षेप है। हालांकि, इस प्रक्रिया को केवल उच्च जोखिम वाले व्यक्तियों के लिए अनुशंसित किया जाता है क्योंकि यह जीवन बदलने वाले परिणामों के साथ एक प्रमुख सर्जरीहै। इस सर्जरी में स्तन उपकला कोशिकाओं को पूरी तरह से हटाना शामिल है जिसमें से कार्सिनोजेनेसिस विकसित होता है और साथ ही आसपास के सामान्य ऊतक भी होते हैं। शारीरिक, मनोवैज्ञानिक और सामाजिक तनाव के नकारात्मक प्रभाव के कारण व्यक्तियों को अक्सर प्राथमिक हस्तक्षेप के अपने पहले विकल्प के रूप में इस प्रक्रिया का उपयोग करने से मना किया जाता है। इन कारणों से, यहां तक कि कुछ उच्च जोखिम वाले व्यक्ति भी इस प्रक्रिया से नहीं गुजरने का विकल्प चुनते हैं और इसके बजाय सतर्क प्रतीक्षा या इसी तरह की निगरानी रणनीतियों का चयन करतेहैं। पिछले प्रकाशन में, माउस मॉडल के डक्टल पेड़ में सीधे 70% इथेनॉल (ईटीओएच) का वितरण आसन्न सामान्य ऊतक को सीमित नुकसान के साथ रासायनिक रूप से स्तन उपकला कोशिकाओं को स्थिर करने और स्तनट्यूमर के गठन को रोकने में प्रभावी था। ईटीओएच का उपयोग कई नैदानिक अनुप्रयोगों में या तो कुछ कैंसर के स्थानीय उपचार के लिए एक एब्लेटिव एजेंट या धमनीशिरापरक सूजन और विकृतियों के स्थानीय उपचार के लिए स्क्लेरोसिंग एजेंट के रूप में किया जाता है 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 . ईटीओएच की कम विषाक्तता और सुरक्षा प्रोफ़ाइल अच्छी तरह से स्थापित है, क्योंकि कुछ प्रक्रियाओं में 95% ईटीओएच के 50 एमएल तक प्रति सत्र 5,10 प्रशासित किया जा सकता है।
स्तन उपकला कोशिकाओं को पूरी तरह से हटाना जिसमें से बीसी विकसित होता है, रोगनिरोधी मास्टेक्टॉमी और एब्लेटिव समाधान के स्थानीय वितरण दोनों का सबसे महत्वपूर्ण घटक है। इसलिए, पूर्ण डक्टल पेड़ भरने की पुष्टि यह गारंटी देने के लिए आवश्यक है कि एब्लेटिव समाधान सभी स्तन उपकला कोशिकाओं के सीधे संपर्क में आया है। डक्टल ट्री (ओं) के भीतर एक समाधान प्रदान करना और छवि-निर्देशित फ्लोरोस्कोपी या डक्टोग्राफी द्वारा इसका विज़ुअलाइज़ेशन नैदानिक प्रक्रियाओं के माध्यम से संभव है जो पहले से ही मौजूद हैं 15,16,17। इस प्रकार, नैदानिक परीक्षणों में इस प्रक्रिया को आसानी से लागू करना और मूल्यांकन करना संभव होगा। प्राथमिक रोकथाम के लिए एक नए हस्तक्षेप के रूप में इंट्राडक्टल (आईडी) एब्लेशन की प्रभावकारिता और ट्रांसलेशनल व्यवहार्यता स्थापित करने में एक महत्वपूर्ण कदम उनके डक्टल ट्री आर्किटेक्चर 4,18,19 के बढ़ते आकार और जटिलता के पशु मॉडल में इस एक्स-रे विज़ुअलाइज़ेशन दृष्टिकोण की व्यवहार्यता का प्रदर्शन करना होगा। एक प्रोटोकॉल जो माउस20 से चूहे के मॉडल तक इस एब्लेटिव प्रक्रिया को बढ़ाता है, यहां वर्णित है। जबकि माउस और चूहे के डक्टल पेड़ों में एक समान रैखिक संरचना और शाखा पैटर्न होता है, चूहे का डक्टल पेड़ आनुपातिक रूप से बड़ा होता है और बहुत सघन स्ट्रोमा से घिरा होता है। हमने प्रयोगशाला में एक विधि लागू की है ताकि एक कंट्रास्ट एजेंट युक्त एब्लेटिव समाधान के साथ साप्ताहिक सत्रों की एक श्रृंखला में एक चूहे में हर स्तन ग्रंथि को सफलतापूर्वक इंजेक्ट किया जा सके। यह सुनिश्चित करने के लिए सत्र अंतराल आवश्यक है कि जानवरों में ईटीओएच के न्यूनतम दुष्प्रभाव हैं (चित्रा 1 और चित्रा 2)। इस प्रक्रिया में 33 ग्राम सुई के साथ एक आइसोफ्लुरेन-एनेस्थेटाइज्ड चूहे के निप्पल खोलने में सीधे एब्लेटिव समाधान का इंजेक्शन शामिल है। प्रक्रिया के कुछ प्रमुख सुधारों में विस्तारित विरोधी भड़काऊ उपचार का उपयोग, सुझाए गए21 की तुलना में प्रति डक्टल ट्री में उच्च मात्रा का इंजेक्शन, और तरल और गैसों के लिए गैसटाइट सिरिंज शामिल हैं। आईडी इंजेक्शन से 48 घंटे पहले से 1 सप्ताह बाद तक 5 मिलीग्राम / किलोग्राम कारप्रोफेन (एनएसएआईडी) के साथ उपचार की अवधि क्लिनिक में शिरापरक विकृति के स्क्लेरोसिंग थेरेपी के लिए उपयोग किए जाने वाले विरोधी भड़काऊ प्रोटोकॉल के बराबर है। उपचार प्रणालीगत संज्ञाहरण के तहत रोगियों पर किया जाता है, जिसके बाद एनएसएआईडी जैसी विरोधी भड़काऊ दवाओं के 2 दिन होते हैं। स्थानीय सूजन और किसी भी संभावित दर्द को कम करने के लिए विरोधी भड़काऊ उपचार को कुछ और दिनों के लिए बढ़ाया जा सकताहै। चूहों20 की तरह, 5% सुक्रोज समाधान का इंट्रापरिटोनियल इंजेक्शन चूहों में शराब के नशे के अल्पकालिक प्रभाव को कम करता है। चूहों को इस सुक्रोज समाधान के साथ प्रशासित होने पर एक सत्र में 70% ईटीओएच (4 नलिकाओं तक; रक्त में ईटीओएच सामग्री के 0.2 ग्राम / डीएल तक) के 1 एमएल तक इंजेक्ट किया जा सकता है; आईडी इंजेक्शन के बाद जानवर 4 घंटे के भीतर पूरी तरह से ठीक हो जाते हैं। हम 4 से अधिक ग्रंथियों और / या उच्च ईटीओएच सांद्रता को इंजेक्ट करते समय पर्याप्त वसूली समय की अनुमति देने के लिए अनुक्रमिक सत्र करते हैं। महिलाओं में अल्कोहल नशा दोनों स्तनों में सभी डक्टल पेड़ों के आईडी इंजेक्शन के रूप में बहुत कम होगा, यह मानते हुए कि 16 मुख्य नलिकाएं 16,17और 2 एमएल प्रति वाहिनी 22,23, 70% ईटीओएच के परिणामस्वरूप रक्त में 0.1 ग्राम / डीएल से कम ईटीओएच सामग्री होगी और हल्के हानि का कारण बन सकती है।
एक्स-रे इमेजिंग यह निर्धारित करने में सक्षम बनाता है कि प्रत्येक व्यक्तिगत ग्रंथि में इंट्राडक्टल डिलीवरी कितनी सफल है और क्या पूरा डक्टल पेड़ भरा हुआ है (चित्रा 1, चित्रा 2, चित्रा 3)। माइक्रो-सीटी स्कैन और / या डीआईसीओएम फ़ाइल डेटा के 3 डी पुनर्निर्माण की तैयारी में वास्तविक समय फ्लोरोस्कोपी इमेजिंग का उपयोग डक्टल पेड़ में समाधान वितरण की सीमा और स्ट्रोमा में किसी भी रिसाव का आकलन करने के लिए किया जा सकता है। फ्लोरोस्कोपी का उपयोग जानवर पर लगाए गए समग्र विकिरण खुराक को सीमित करने में मदद कर सकता है। फ्लोरोस्कोपी तकनीक इस एब्लेटिव उपचार के छवि-मार्गदर्शन के लिए इच्छित नैदानिक अनुप्रयोग के लिए अधिक निकटता से अनुमानित है। एफडीए-अनुमोदित आयोडीन युक्त आइसोव्यू की तुलना टैंटलम ऑक्साइड (टीएओएक्स) नैनोकणों से की गई है ताकि एब्लेटिव समाधान 4,19 की उपयोगिता को और परिष्कृत किया जा सके। यह पाया गया है कि चूहों 4,19 में डक्टल पेड़ के प्रारंभिक भरने के विज़ुअलाइज़ेशन के लिए टीएओ एक्स आइसोव्यू की तुलना में एक बेहतर माइक्रो-सीटी कंट्रास्ट एजेंट है। यहां, हम प्रदर्शित करते हैं कि टीएओएक्स चूहे के डक्टल पेड़ (चित्रा 2 और चित्रा 3) के प्रारंभिक भरने की कल्पना करने के लिए एक उपयुक्त कंट्रास्ट एजेंट है। ट्रांसलेशनल अनुसंधान और नैदानिक अभ्यास अनुप्रयोगों दोनों में, जेलिंग एजेंट एथिल सेल्यूलोज (ईसी) को इच्छित लक्षित क्षेत्रों 13,14,24,25,26,27,28,29 से प्रसार को कम करने के लिए ईटीओएच समाधान में जोड़ा गया है। अध्ययनों से पता चला है कि ईटीओएच युक्त एब्लेटिव समाधानों में 1.5% ईसी को जोड़ना टीएओएक्स-आधारित इमेजिंग (चित्रा 3) के साथ संगत है। ये और साथ ही एब्लेटिव समाधान के लिए और अधिक परिष्करण इस छवि-निर्देशित प्रक्रिया के क्लिनिक में तैयार अनुवाद में सहायता कर सकते हैं।
जैसा कि यहां दिखाया गया है, 70% ईटीओएच की आईडी डिलीवरी अधिमानतःचूहों में आसपास के स्ट्रोमा और वाहिका को सीमित संपार्श्विक क्षति के साथ स्तन उपकला कोशिकाओं को नष्ट कर देती है। डक्टल पेड़ का स्थानीय पृथक्करण माउस मॉडल4 में ट्यूमर के गठन को रोकने में प्रभावी है। यहां, हम प्रदर्शित करते हैं कि इस एब्लेटिव प्रक्रिया को चूहों तक बढ़ाया जा सकता है।
यह उच्च जोखिम वाले व्यक्तियों में स्तन कैंसर की प्राथमिक रोकथाम के लिए रोगनिरोधी मास्टेक्टॉमी के वैकल्पिक हस्तक्षेप के रूप में इस एब्लेटिव प्रक्रिया के अनुवाद के मार्ग में अगला कदम है। एब्लेटिव समाधान के लिए एक्स-रे कंट्रास्ट एजेंट के रूप में टीएओएक्स नैनोकणों को जोड़ने से ट्यूमर के गठन को रोकने में समाधान की प्रभावशीलता का आकलन करने की अनुमति मिलती है, क्योंकि यह निर्धारित किया जा सकता है कि प्रक्रिया डक्टल पेड़ को पूरी तरह से भरने में सफल रही या नहीं। इंजेक्ट किए गए स्तन ग्रंथि की कल्पना करने के लिए फ्लोरोस्कोपी का उपयोग करना इस आईडी प्रक्रिया को निर्देशित करने के लिए क्लिनिक में क्या किया जाएगा। प्रत्येक डक्टल पेड़ के अधिकतम भरने को सुनिश्चित करने के लिए समाधान ने डक्टल पेड़ को कितना भर दिया है और जलसेक को कब रोकना है, इसका छवि मार्गदर्शन नैदानिक कार्यान्वयन का एक महत्वपूर्ण पहलू होगा। समस्या निवारण और उपयोगी युक्तियाँ तालिका 1 में सूचीबद्ध हैं। इस एब्लेटिव प्रक्रिया की प्रभावशीलता के लिए आवश्यक है कि संक्रमित समाधान कोशिका हत्या की दर को अधिकतम करने के लिए सभी उपकला कोशिकाओं के साथ सीधा संपर्क करता है। एक या अधिक पेड़ों के भीतर अतिरिक्त उपकला कोशिकाएं अंततः बीसी विकास के लिए एक स्रोत के रूप में काम कर सकती हैं। अन्य समूहों ने वायरल कणों (जैसे, सीआरई / लॉक्सपी और / या कैस 9 / सीआरआईएसपीआर सिस्टम के घटक), हार्मोन और हार्मोन विरोधी (जैसे, प्रोलैक्टिन, फुलवेस्टेंट), कीमोथेरेपी एजेंट (जैसे, सिस्प्लाटिन), एसआईआरएनए और / या एंटीबॉडी या चूहों में अन्य लक्ष्यीकरण एजेंटों की आईडी डिलीवरी की सूचना दी। 41,42,43,44,45, चूहे 21,33,46,47,48 और/या खरगोश 18,49,50,51,52,53 . कीमोथेरेपी के स्थानीय वितरण के लिए प्रति मानव स्तन आठ डक्टल पेड़ों तक के सफल प्रवेशनी को स्वतंत्र नैदानिकअध्ययनों में 47,54,55 में सूचित किया गया है। ट्यूमर की रोकथाम के उद्देश्य से या स्थानीय उपचार की ओर तैयार किए गए इन अन्य समाधानों के जलसेक के लिए छवि मार्गदर्शन इसी तरह उनकी प्रभावशीलता को अधिकतम करेगा।
माउस से चूहे के डक्टल पेड़ तक इस प्रक्रिया की मापनीयता और शोधन यहां प्रदर्शित किया गया है। म्यूरिन 4,19 और चूहे (अप्रकाशित डेटा) डक्टल पेड़ में टीएओ एक्स नैनोपार्टिकल उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग प्रदान करता है जो एफडीए-अनुमोदित आयोडीन युक्त एक्स-रे कंट्रास्ट एजेंटों को पार करता है। इसी तरह, हम चूहों40,41 या अन्य पशु मॉडल 18 में अन्य डक्टल ट्री इमेजिंग दृष्टिकोणों से अनजान हैं जो टीएओ एक्स के लिए तुलनीय संकल्प प्रदान कर सकतेहैं। नैदानिक अनुवाद के लिए प्रासंगिक तथ्य यह है कि इस मध्यवर्ती आकार के चूहे के मॉडल में ईसी का गेलिंग प्रभाव संपार्श्विक ऊतक क्षति को कम करने के लिए एक सक्षम सूत्रीकरण शोधन है। जैसा कि हम बीसी को रोकने की क्षमता के लिए इस एब्लेटिव आईडी प्रक्रिया का आकलन करना जारी रखते हैं, हम यह निर्धारित करने में सक्षम होंगे कि बीसी के रासायनिक रूप से प्रेरित और अन्य चूहे मॉडल में आईडी डिलीवरी के बाद इमेजिंग द्वारा प्रदान की गई अतिरिक्त जानकारी के माध्यम से ग्रंथियां बीसी किस से विकसित होती हैं। ये डेटा इस प्रक्रिया की सुरक्षा निर्धारित करेंगे और किसी भी चिंता या कमियों को इंगित करेंगे कि क्या आंशिक या असफल उपचारित डक्टल पेड़ उच्च जोखिम वाली महिला में बीसी विकसित करने के लिए अधिक प्रवण हो सकते हैं।
The authors have nothing to disclose.
इस काम को आंशिक रूप से, राष्ट्रीय कैंसर संस्थान R21 CA226579 और R01 CA258314 एलएफएस को अनुदान और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ बायोमेडिकल इमेजिंग एंड बायोइंजीनियरिंग R01 EB029418 अनुदान द्वारा ईएमएस को अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था। हम अपने इमेजिंग सिस्टम और तकनीकी विशेषज्ञता के उपयोग के लिए एमएसयू इंस्टीट्यूट फॉर क्वांटिटेटिव (आईक्यू) हेल्थ साइंस एंड इंजीनियरिंग इमेजिंग कोर सुविधा के आभारी हैं। डेनियल फर्ग्यूसन को वीडियो की सामग्री और पशु कल्याण दिशानिर्देशों के पालन के आंकड़ों की समीक्षा करने के लिए धन्यवाद देते हैं।
AnalyzeDirect v12.0 | Caliper | n/a | For micro-CT image processing |
Carprieve, Carprofen 50 mg/mL | Allivet | 50647 | For anti-inflammatory treatment |
Ethyl cellulose | Acros Organics | 9004-57-3 | For intraductal injection |
Evans blue | Sigma | E2129-50G | For injection visualization |
Hot water bath | Toolots | Yidu_HH-S2 | For preparing carprofen cups |
MediGel Sucralose Cups | ClearH2O | 74-02-5022 | For delivery of carprofen |
Model 1750 TTL, PTFE Luer Lock Syringe, 500μL | Hamilton | 81220 | For intraductal injection |
Photoshop 2021 | Adobe | n/a | For image processing |
Quantum GX2 microCT Imaging System | Perkin Elmer | CLS149276 | For micro-CT image acquisition |
Metal Hub Needle, 33 gauge, custom (30° bevel angle, 0.4 in, point style 4) | Hamilton | 7747-01 | For intraductal injection |
Stereo Microscope SZM Series | AmScope | SM-4TPZ-144 | For intraductal injection |
Sterile blue food dye | McCormick | 930641 | For injection visualization |
Sterile phosphate buffered saline (PBS) | ThermoFisher | 14190250 | For solution preparation |
Stickers | DOT Scientific | DOTSCI-C50 | For preparing carprofen cups |
Sucrose | Calbiochem | 8550-5KG | For intraductal injection |
Syringes | Fisher | 14-826-79 | For preparing carprofen cups |
Vortex | VWR | 10153-834 | For preparing carprofen cups |
Warming pump/pad(s) | Braintree Scientific | HTP-1500 120V; AP-R 26E | For intraductal injection/preoperative preparation |