Cerenkov הארת ההדמיה (CLI) לניטור ריפוי הסרטן
Summary
השימוש בCerenkov הארת ההדמיה (CLI) לניטור טיפול בסרטן קליני מתואר כאן. שיטה זו מנצלת Cerenkov הקרינה (CR) ודימות אופטית (OI) כדי להמחיש בדיקות radiolabeled ובכך מספקת אלטרנטיבה לPET במעקב קליני וטיפולי הקרנת סמים.
Abstract
בהדמיה מולקולרית, פליטת פוזיטרוני טומוגרפיה (PET) והדמיה אופטית (OI) הן שתיים מהשיטות 1-3 החשובות ביותר וכך נעשתה שימוש הנרחב ביותר. PET מתאפיין ברגישות שלה המעולה ויכולת כימות תוך OI בולט לאי – קרינה, עלות נמוכה יחסית, זמן סריקה קצר, תפוקה גבוהה, וזמינות רחבה לחוקרים בסיסיים. עם זאת, שתי השיטות יש חסרונות גם כן. PET סובל מרזולוציה מרחבית עניות ועלות גבוהה, בעוד OI מוגבל בעיקר ליישומים קליניים בגלל חדירת הרקמה המוגבלת שלה, יחד עם אותות אופטיים פיזור בולטים דרך העובי של רקמות חיות.
לאחרונה גשר בין PET ו OI התפתח עם גילוי הארת Cerenkov ההדמיה (CLI) 4-6. CLI הוא שיטת הדמיה חדשה שרותמת Cerenkov קרינה (CR) לradionuclides תמונה עם מכשירים אוי. הרוסי נובל laureate אלכסייביץ' Cerenkov ועמיתיו גילו במקור CR בשנת 1934. זוהי צורה של קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת כאשר חלקיק טעון נוסע במהירות superluminal במדיום דיאלקטרי 7,8. החלקיק הטעון, בין אם פוזיטרון או אלקטרון, perturbs השדה האלקטרומגנטי של המדיום על ידי עקירת האלקטרונים באטומים שלה. אחרי שעבר מפוטוני השיבוש נפלטים כאלקטרונים שנעקרו מלחזור למצב הקרקע. לדוגמה, ריקבון 1 נ 18 נאמד לייצר ממוצע של 3 פוטונים במים 5.
מאז הופעתו, CLI נחקר לשימושו במגוון רחב של יישומים, כוללים פרה בתחום הדמית vivo גידול, כתב גן הדמיה, radiotracer פיתוח, multimodality הדמיה, בין יתר 4,5,9,10,11. הסיבה החשובה ביותר לכך שCLI זכה להצלחה רבה עד כה היא כי הטכנולוגיה חדשה זו מנצלת את השיתוף הנמוךרח וזמינות רחבה של OI לradionuclides תמונה, אשר היו אמור להיות צלם רק על ידי שיטות הדמיה גרעיניות יקרות יותר ופחות זמינות כגון PET.
כאן, אנו מציגים את השיטה של שימוש CLI לפקח טיפול תרופתי בסרטן. הקבוצה שלנו חקרה לאחרונה היישום החדש הזה ומאומת היתכנותו על ידי מחקר הוכחה של מושג 12. אנחנו הוכחנו כי CLI ו PET הציגו מתאמים מצוינים פני xenografts גידול השונה ובדיקות הדמיה. זה עולה בקנה אחד עם עיקרון העל של CR כי CLI בעצם visualizes אותם radionuclides כמו חיית מחמד. בחרנו Bevacizumab (אווסטין; Genentech / רוש) כסוכן הטיפולי שלנו כי זה הוא מעכב אנגיוגנזה ידועה 13,14. הבשלתה של טכנולוגיה זו בעתיד הקרוב ניתן חזתה שתהיה לו השפעה משמעותית על פיתוח תרופות קליני, סינון, כמו גם ניטור טיפול של חולים שקבלו טיפולים.
Protocol
Discussion
CLI מתגלה כטכניקת הדמיה מולקולרית מבטיחה כי יש למצוא את הפוטנציאל ביישומים רבים בסיסיים מחקר מדעיים ואפילו שימוש קליני 4,5,15,16,17. היתרונות העיקריים של CLI מעל שיטות הדמיה גרעיניות מסורתיות כגון גזע PET מהשימוש במכשירים אוי, שהם קלים יותר לשימוש, המתאפיינים בזמן קצר ו…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מכירים בתמיכת המכון הלאומי לסרטן (NCI) R01 CA128908 ומחקר רפואי מלגת סטנפורד Scholar. אין קונפליקט פוטנציאלי אחר של עניין רלוונטי למאמר זה דווח.
Materials
| Name | Company | Catalogue Number |
| H460 Cell Line | American Type Culture Collection | ATCC Number: HTB-177 |
| RPMI 1640 Medium | Invitrogen Life Technologies | 12633-012 |
| Fetal Bovine Serum | Invitrogen Life Technologies | 10091-148 |
| Penicillin/Streptomycin | Invitrogen Life Technologies | 15640-055 |
| Phosphate-Buffered Saline | Invitrogen Life Technologies | 10010-023 |
| Female Athymic Nude Mice | Charles River Laboratories, Inc. | Strain Code: 088 |
| Bevacizumab (Avastin) | Genentech/Roche | N/A |
| MicroPET Rodent R4 | Siemens Medical Solutions USA, Inc. | N/A |
| Isoflurane (Aerrane) | Baxter | Baxter Number: AHN3637 |
| IVIS Spectrum | Caliper Life Sciences | N/A |
References
- Weissleder, R., Mahmood, U. Molecular imaging. Radiology. 219 (2), 316 (2001).
- Chen, K., Chen, X. Positron emission tomography imaging of cancer biology: current status and future prospects. Semin. Oncol. 38 (1), 70 (2011).
- Solomon, M., Liu, Y., Berezin, M. Y., et al. Optical imaging in cancer research: basic principles, tumor detection, and therapeutic monitoring. Med. Princ. Pract. 20 (5), 397 (2011).
- Liu, H., Ren, G., Miao, Z., et al. Molecular Optical Imaging with Radioactive Probes. PLoS One. 5 (3), e9470 (2010).
- Robertson, R., Germanos, M. S., Li, C., et al. Optical imaging of Cerenkov light generation from positron-emitting radiotracers. Phys. Med. Biol. 54 (16), N355 (2009).
- Xu, Y., Liu, H., Cheng, Z. Harnessing the power of radionuclides for optical imaging: Cerenkov luminescence imaging. J. Nucl. Med. 52 (12), 2009 (2011).
- Cerenkov, P. Visible emission of clean liquids by action of g-radiation. Dokl Akad Nauk SSSR. 2, 451 (1934).
- Cerenkov, P. A. Visible radiation produced by electrons moving in a medium with velocities exceeding that of light. Phys Rev. 52 (4), 0378 (1937).
- Boschi, F., Calderan, L., D’Ambrosio, D., et al. In vivo 18F-FDG tumour uptake measurements in small animals using Cerenkov radiation. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 38 (1), 120 (2011).
- Liu, H., Ren, G., Liu, S., et al. Optical imaging of reporter gene expression using a positron-emission-tomography probe. J. Biomed. Opt. 15 (6), 060505 (2010).
- Park, J. C., Yu, M. K., An, G. I., et al. Facile preparation of a hybrid nanoprobe for triple-modality optical/PET/MR imaging. Small. 6 (24), 2863 (2010).
- Xu, Y., Chang, E., Liu, H., et al. Proof-of-concept study of monitoring cancer drug therapy with cerenkov luminescence imaging. J. Nucl. Med. 53 (2), 312 (2012).
- Ellis, L. M. Bevacizumab. Nat. Rev. Drug Discov. , (2005).
- Hochster, H. S. Bevacizumab in combination with chemotherapy: first-line treatment of patients with metastatic colorectal cancer. Semin. Oncol. 33, (2006).
- Dothager, R. S., Goiffon, R. J., Jackson, E., et al. Cerenkov radiation energy transfer (CRET) imaging: a novel method for optical imaging of PET isotopes in biological systems. PLoS One. 5 (10), e13300 (2010).
- Hu, Z., Liang, J., Yang, W., et al. Experimental Cerenkov luminescence tomography of the mouse model with SPECT imaging validation. Opt. Express. 18 (24), 24441 (2010).
- Park, J. C., Il An, G., Park, S. I., et al. Luminescence imaging using radionuclides: a potential application in molecular imaging. Nucl. Med. Biol. 38 (3), 321 (2011).
- Holland, J. P., Normand, G., Ruggiero, A., et al. Intraoperative imaging of positron emission tomographic radiotracers using Cerenkov luminescence emissions. Mol. Imaging. 10 (3), 177 (2011).
- Liu, H., Carpenter, C. M., Jiang, H., et al. Intraoperative imaging of tumors using Cerenkov luminescence endoscopy: a feasibility experimental study. J. Nucl. Med. , (2012).
