एक Orthotopic के अग्नाशय के कैंसर माउस मॉडल के गतिशील कंट्रास्ट बढ़ी चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग
Summary
The goal of this protocol is to apply dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) for orthotopic pancreatic tumor xenografts in mice. DCE-MRI is a non-invasive method to analyze microvasculature in a target tissue, and useful to assess vascular response in a tumor following a novel therapy.
Abstract
Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) has been limitedly used for orthotopic pancreatic tumor xenografts due to severe respiratory motion artifact in the abdominal area. Orthotopic tumor models offer advantages over subcutaneous ones, because those can reflect the primary tumor microenvironment affecting blood supply, neovascularization, and tumor cell invasion. We have recently established a protocol of DCE-MRI of orthotopic pancreatic tumor xenografts in mouse models by securing tumors with an orthogonally bent plastic board to prevent motion transfer from the chest region during imaging. The pressure by this board was localized on the abdominal area, and has not resulted in respiratory difficulty of the animals. This article demonstrates the detailed procedure of orthotopic pancreatic tumor modeling using small animals and DCE-MRI of the tumor xenografts. Quantification method of pharmacokinetic parameters in DCE-MRI is also introduced. The procedure described in this article will assist investigators to apply DCE-MRI for orthotopic gastrointestinal cancer mouse models.
Introduction
इस विधि के समग्र लक्ष्य चूहों में Orthotopic अग्नाशय के ट्यूमर xenografts के लिए गतिशील विपरीत बढ़ाया चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (डी सी इ-एमआरआई) लागू करने के लिए है। डी सी इ-एमआरआई इंजेक्शन के बाद समय की एक निश्चित अवधि में एमआर के विपरीत परिवर्तन की निगरानी के द्वारा एक लक्ष्य ऊतकों में microvasculature का आकलन करने के लिए एक गैर इनवेसिव विधि है। डी सी इ-एमआरआई घातक ट्यूमर का निदान करने और विभिन्न उपचारों 1-4 ट्यूमर प्रतिक्रिया का आकलन करने के लिए उपयोग किया गया है। मात्रात्मक डी सी इ-एमआरआई उच्च reproducibility 5 प्रस्तुत किया गया है। एक लक्ष्य के ऊतकों में एक एमआर विपरीत एजेंट के फार्माकोकाइनेटिक मापदंडों quantitate करने के लिए, इसके विपरीत इंजेक्शन से पहले प्राप्त अलग अलग समय बिंदुओं और T1 मानचित्र पर अधिग्रहीत सभी डी सी इ-एमआर छवियों 6 coregistered किया जाना चाहिए। बहरहाल, कारण पेट क्षेत्र में श्वसन और क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला गतियों के लिए, मात्रात्मक डी सी इ-एमआरआई जठरांत्र ट्यूमर के लिए सीमित आवेदन किया गया है।
Orthotopic के अग्नाशय के ट्यूमर मॉडल का आकलन करने के लिए उपयोग किया गया हैजैविक चिकित्सा और chemotherapies 7,8 निम्नलिखित अग्नाशय के ट्यूमर प्रतिक्रिया। मूल ट्यूमर साइट में microenvironment परिलक्षित होता है और उपचार के लिए है, जिससे मानव ट्यूमर प्रतिक्रिया और अधिक सही भविष्यवाणी की जा सकती क्योंकि orthotopic ट्यूमर मॉडल, पारंपरिक चमड़े के नीचे मॉडल के लिए बेहतर माना जाता है। हालांकि, माउस अग्न्याशय पेट के ऊपरी बाएँ चक्र में स्थित है, चूहों में Orthotopic अग्नाशय के ट्यूमर xenografts की तो मात्रात्मक डी सी इ-एमआरआई आसानी से लागू नहीं किया गया।
हम छाती क्षेत्र 9 से गति हस्तांतरण को रोकने के लिए एक orthogonally तुला प्लास्टिक बोर्ड का उपयोग ट्यूमर फिक्सिंग से चूहों में पेट के ट्यूमर के डी सी इ-एमआरआई के एक प्रोटोकॉल की स्थापना की है। इस बोर्ड द्वारा लागू दबाव पेट क्षेत्र पर स्थानीयकृत किया गया था, और सांस की कठिनाई में नहीं हुई। एक स्वचालित छवि coregistration तकनीक एक मुक्त सांस लेने मोड में पेट अंगों के डी सी इ-एमआरआई के लिए मान्य किया गया है, लेकिन यह effectivel प्रदर्शन करती हैy ही लक्ष्य क्षेत्रों धीरे धीरे और नियमित रूप से दस कदम। जानवरों के श्वसन दर इमेजिंग के दौरान चर रहा है, पेट क्षेत्र में इतनी शारीरिक संयम Orthotopic अग्नाशय के ट्यूमर माउस मॉडल में विश्वसनीय फार्माकोकाइनेटिक पैरामीटर प्राप्त करने के लिए आवश्यक हो जाएगा। हम सफलतापूर्वक डी सी इ-एमआरआई 11-13 में orthogonally तुला प्लास्टिक बोर्ड का उपयोग कर Orthotopic अग्नाशय के ट्यूमर xenografts में एक एमआर विपरीत एजेंट के फार्माकोकाइनेटिक मापदंडों quantitated है। यहाँ हम Orthotopic अग्नाशय के ट्यूमर मॉडलिंग की विस्तृत प्रक्रिया मौजूद है, ट्यूमर चूहों में xenografts, और फार्माकोकाइनेटिक मापदंडों की मात्रा का ठहराव के डी सी इ-एमआरआई।
Protocol
Representative Results
Discussion
हम immunodeficient चूहों, चूहों में पेट के ट्यूमर के डी सी इ-एमआरआई, और इसकी गतिज मापदंडों की मात्रा का ठहराव का उपयोग कर Orthotopic अग्नाशय के ट्यूमर मॉडलिंग की विस्तृत तरीके पेश किया है। अग्न्याशय की पूंछ में एक सुई डा?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Authors thank Jeffrey Sellers to assist orthotopic pancreatic cancer mouse modeling. This work was supported by Research Initiative Pilot Awards from the Department of Radiology at UAB and NIH grants 2P30CA013148 and P50CA101955.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| DMEM | Invitrogen | 11965-118 | |
| Fetal bovine serum | Harlan Laboratories | BT-9501 | |
| Betadine | Purdue products | 67618-153-01 | |
| 5-0 Prolene sutures | Ethicon | 8720H | |
| 9.4T MR scanner | Bruker Biospin Corporation | BioSpec 94/20 USR | |
| Gadoteridol | Bracco Diagnostics Inc | NDC 0270-1111-03 | |
| Micro-polyethelene tube | Strategic Applications, Inc | #PE-10-25 | |
| 30G blunt tip needle | Strategic Applications, Inc | 89134-194 | |
| Monitoring and gating system | SA instruments, Inc | Model 1030 | This is an MR compatiable system to measure resiratory rating and body temperature of small animals at the same time. |
| Syringe pump | New Era Pump Systems, Inc. | NE-1600 |
References
- Ergul, N., et al. Assessment of multifocality and axillary nodal involvement in early-stage breast cancer patients using 18F-FDG PET/CT compared to contrast-enhanced and diffusion-weighted magnetic resonance imaging and sentinel node biopsy. Acta Radiol. , (2014).
- Park, J. J., et al. Assessment of early response to concurrent chemoradiotherapy in cervical cancer: value of diffusion-weighted and dynamic contrast-enhanced MR imaging. Magn Reson Imaging. , (2014).
- Nguyen, H. T., et al. Prediction of chemotherapeutic response in bladder cancer using K-means clustering of dynamic contrast-enhanced (DCE)-MRI pharmacokinetic parameters. J Magn Reson Imaging. 10, (2014).
- Teo, Q. Q., Thng, C. H., Koh, T. S., Ng, Q. S. Dynamic Contrast-enhanced Magnetic Resonance Imaging: Applications in Oncology. Clin Oncol (R Coll Radiol). , (2014).
- Zhang, X., Pagel, M. D., Baker, A. F., Gillies, R. J. Reproducibility of magnetic resonance perfusion imaging. PLoS One. 9 (2), e89797 (2014).
- Kim, H., et al. Pancreatic adenocarcinoma: a pilot study of quantitative perfusion and diffusion-weighted breath-hold magnetic resonance imaging. Abdominal imaging. , (2014).
- Derosier, L. C., et al. Combination Treatment with TRA-8 Anti Death Receptor 5 Antibody and CPT-11 Induces Tumor Regression in an Orthotopic Model of Pancreatic Cancer. Clin Cancer Res. 13 (18), 5535s-5543s (2007).
- Derosier, L. C., et al. TRA-8 anti-DR5 monoclonal antibody and gemcitabine induce apoptosis and inhibit radiologically validated orthotopic pancreatic tumor growth. Mol Cancer Ther. 6 (12), 3198-3207 (2007).
- Kim, H., et al. Early therapy evaluation of combined anti-death receptor 5 antibody and gemcitabine in orthotopic pancreatic tumor xenografts by diffusion-weighted magnetic resonance imaging. Cancer Res. 68 (20), 8369-8376 (2008).
- Klein, S., Staring, M., Murphy, K., Viergever, M. A., Pluim, J. P. elastix: a toolbox for intensity-based medical image registration. IEEE Trans Med Imaging. 29 (1), 196-205 (2010).
- Kim, H., et al. Early therapy evaluation of combined cetuximab and irinotecan in orthotopic pancreatic tumor xenografts by dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging. Mol Imaging. 10 (3), 153-167 (2011).
- Kim, H., et al. Antagonistic effects of anti-EMMPRIN antibody when combined with chemotherapy against hypovascular pancreatic cancers. M Mol Imaging Biol. 16 (1), 85-94 (2014).
- Kim, H., et al. Dual combination therapy targeting DR5 and EMMPRIN in pancreatic adenocarcinoma. Mol Cancer Ther. 11 (2), 405-415 (2012).
- Moyher, S. E., Vigneron, D. B., Nelson, S. J. Surface coil MR imaging of the human brain with an analytic reception profile correction. J Magn Reson Imaging. 5 (2), 139-144 (1995).
- Voigt, T., Nehrke, K., Doessel, O., Katscher, U. T1 corrected B1 mapping using multi-TR gradient echo sequences. Magn Reson Med. 64 (3), 725-733 (2010).
- Liu, H., Liu, Y., Zhao, Z., Zhang, L., Qiu, T. A new background distribution-based active contour model for three-dimensional lesion segmentation in breast DCE-MRI. Medical physics. 41 (8), 082303 (2014).
- Sarkar, S., Das, S. Multilevel image thresholding based on 2D histogram and maximum Tsallis entropy–a differential evolution approach. IEEE Trans Image Process. 22 (12), 4788-4797 (2013).
- Yankeelov, T. E., et al. Quantitative pharmacokinetic analysis of DCE-MRI data without an arterial input function: a reference region model. Magn Reson Imaging. 23 (4), 519-529 (2005).
- Cardenas-Rodriguez, J., Howison, C. M., Pagel, M. D. A linear algorithm of the reference region model for DCE-MRI is robust and relaxes requirements for temporal resolution. Magn Reson Imaging. 31 (4), 497-507 (2013).
- Tofts, P. S., et al. Estimating kinetic parameters from dynamic contrast-enhanced T(1)-weighted MRI of a diffusable tracer: standardized quantities and symbols. J Magn Reson Imaging. 10 (3), 223-232 (1999).
- Yankeelov, T. E., et al. Comparison of a reference region model with direct measurement of an AIF in the analysis of DCE-MRI data. Magn Reson Med. 57 (2), 353-361 (2007).
- Cao, R. Y., Amand, T., Ford, M. D., Piomelli, U., Funk, C. D. The Murine Angiotensin II-Induced Abdominal Aortic Aneurysm Model: Rupture Risk and Inflammatory Progression Patterns. Front Pharmacol. 1 (9), (2010).
- Parker, G. J., et al. Experimentally-derived functional form for a population-averaged high-temporal-resolution arterial input function for dynamic contrast-enhanced MRI. Magn Reson Med. 56 (5), 993-1000 (2006).
- Tseng, W., Leong, X., Engleman, E. Orthotopic mouse model of colorectal cancer. J Vis Exp. (10), 484 (2007).
- Bhullar, J. S., et al. A true orthotopic gastric cancer murine model using electrocoagulation. J Am Coll Surg. 217 (1), 64-70 (2013).
