Method Article

Magnetische resonantie-geleide hoge intensiteit gerichte echografie gegenereerde hyperthermie: een haalbare behandelingsmethode in een Murine Rhabdomyosarcoom-model

DOI:

10.3791/64544

⸱

January 13th, 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Institute of Medical Science, University of Toronto, 2Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, Mount Sinai Hospital, 3The Wilfred and Joyce Posluns Centre for Image-Guided Innovation and Therapeutic Intervention, The Hospital for Sick Children, 4Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto, 5Leslie Dan Faculty of Pharmacy, University of Toronto, 6Departments of Radiology and Clinical Neurosciences, University of Calgary, 7Department of Radiation Oncology, University of Toronto, 8Department of Medical Imaging, University of Toronto, 9Department of Pediatric Surgery, University of Toronto, 10Department of Surgery, University of Toronto

In This Article

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. Read More ...

Erratum

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Formal Correction: Erratum: Magnetic Resonance-Guided High Intensity Focused Ultrasound Generated Hyperthermia: A Feasible Treatment Method in a Murine Rhabdomyosarcoma Model
Posted by JoVE Editors on 2/08/2023. Citeable Link.

An erratum was issued for: Magnetic Resonance-Guided High Intensity Focused Ultrasound Generated Hyperthermia: A Feasible Treatment Method in a Murine Rhabdomyosarcoma Model . The Authors section was updated from:

Claire Wunker1,2
Karolina Piorkowska3
Ben Keunen3
Yael Babichev2
Suzanne M. Wong3,4
Maximilian Regenold5
Michael Dunne5
Julia Nomikos1,2
Maryam Siddiqui6
Samuel Pichardo6
Warren Foltz7
Adam C. Waspe3,8
Justin T. Gerstle3,9
Rebecca A. Gladdy1,2,10
1 Institute of Medical Science, University of Toronto
2 2Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, Mount Sinai Hospital
3 The Wilfred and Joyce Posluns Centre for Image-Guided Innovation and Therapeutic Intervention, The Hospital for Sick Children
4 Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto
5 Leslie Dan Faculty of Pharmacy, University of Toronto
6 Departments of Radiology and Clinical Neurosciences, University of Calgary
7 Department of Radiation Oncology, University of Toronto
8 Department of Medical Imaging, University of Toronto
9 Department of Pediatric Surgery, University of Toronto
10 Department of Surgery, University of Toronto

to:

Claire Wunker1,2
Karolina Piorkowska3
Ben Keunen3
Yael Babichev2
Suzanne M. Wong3,4
Maximilian Regenold5
Michael Dunne5
Julia Nomikos1,2
Maryam Siddiqui6
Samuel Pichardo6
Warren Foltz7
Adam C. Waspe3,8
Justin T. Gerstle3,9
James M. Drake1,3,4,10
Rebecca A. Gladdy1,2,10
1 Institute of Medical Science, University of Toronto
2 Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, Mount Sinai Hospital
3 The Wilfred and Joyce Posluns Centre for Image-Guided Innovation and Therapeutic Intervention, The Hospital for Sick Children
4 Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto
5 Leslie Dan Faculty of Pharmacy, University of Toronto
6 Departments of Radiology and Clinical Neurosciences, University of Calgary
7 Department of Radiation Oncology, University of Toronto
8 Department of Medical Imaging, University of Toronto
9 Department of Pediatric Surgery, University of Toronto
10 Department of Surgery, University of Toronto

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier wordt een protocol gepresenteerd om gecontroleerde hyperthermie te gebruiken, gegenereerd door magnetische resonantiegeleide hoge intensiteit gerichte echografie, om medicijnafgifte te activeren van temperatuurgevoelige liposomen in een rhabdomyosarcoommuismodel.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Magnetische resonantiegeleide high intensity focused ultrasound (MRgHIFU) is een gevestigde methode voor het produceren van gelokaliseerde hyperthermie. Gezien de real-time beeldvorming en akoestische energiemodulatie maakt deze modaliteit een nauwkeurige temperatuurregeling binnen een bepaald gebied mogelijk. Veel thermische toepassingen worden onderzocht met deze niet-invasieve, niet-ioniserende technologie, zoals hyperthermiegeneratie, om geneesmiddelen vrij te maken van thermogevoelige liposomale dragers. Deze geneesmiddelen kunnen chemotherapieën zoals doxorubicine omvatten, waarvoor gerichte afgifte gewenst is vanwege de dosisbeperkende systemische bijwerkingen, namelijk cardiotoxiciteit. Doxorubicine is een steunpilaar voor de behandeling van een verscheidenheid aan kwaadaardige tumoren en wordt vaak gebruikt bij recidiverende of terugkerende rhabdomyosarcoom (RMS). RMS is de meest voorkomende vaste weke delen extracraniële tumor bij kinderen en jonge volwassenen. Ondanks agressieve, multimodale therapie zijn de overlevingskansen van RMS de afgelopen 30 jaar hetzelfde gebleven. Om een oplossing te onderzoeken voor het aanpakken van deze onvervulde behoefte, werd een experimenteel protocol ontwikkeld om de afgifte van thermosensitieve liposomale doxorubicine (TLD) in een immunocompetent, syngenetisch RMS-muismodel te evalueren met MRgHIFU als de bron van hyperthermie voor medicijnafgifte.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rhabdomyosarcoom (RMS) is een skeletspiertumor die het meest voorkomt bij kinderen en jonge volwassenen1. Gelokaliseerde ziekte wordt vaak behandeld met multimodale behandeling, waaronder chemotherapie, ioniserende straling en chirurgie. Het gebruik van multi-drug chemotherapieregimes komt vaker voor bij pediatrische patiënten, met verbeterde resultaten in vergelijking met hun volwassen tegenhangers2; Ondanks lopende onderzoeksinspanningen blijft de 5-jaarsoverleving echter ongeveer 30% in de meest agressieve vorm van de ziekte 3,4. De chemotherapie standaard van....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het onderzoek werd uitgevoerd in overeenstemming met de dierverzorgingscommissies met goedgekeurde diergebruiksprotocollen onder toezicht van een toezichthoudende dierenarts bij de dieronderzoeksfaciliteiten van het Centre for Phenogenomics (TCP) en het University Health Network (UHN) Animal Resource Centre (ARC). Alle procedures, met uitzondering van de MRgHIFU, waarbij de dieren betrokken waren, werden uitgevoerd in een biologisch veiligheidskabinet (BSC) om de blootstelling van dieren aan externe lucht of vatbare infectie te minimaliseren.

1. Muizen fokken

OPMERKING: In totaal werden 65 muizen (....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Met behulp van het MRgHIFU-gegenereerde hyperthermieprotocol konden de tumoren in de achterpoot consistent worden verwarmd tot de gewenste ingestelde temperatuur voor de duur van de behandeling (figuur 4 toont een representatieve behandeling, 10 of 20 min, n = 65). Om een behandeling als succesvol te beschouwen, moest de ROI gedurende de gehele behandeling boven 39 °C worden gehouden, met <6 °C-variatie gedurende de behandeling en zonder verhitting van off-target weefsel. Bovendien moest de .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het hierin ontwikkelde protocol werd gebruikt om achterpoottumoren aan te pakken met behulp van MRgHIFU voor milde HT-behandeling en ingekapselde geneesmiddelen uit liposomen in vivo vrij te geven. Tijdens de pilotstudie werden verschillende kritieke stappen in dit protocol aangetroffen en het optimaliseren van deze kritieke stappen was verantwoordelijk voor het verbeterde behandelingssucces ten opzichte van de pilotstudie. De eerste is de volledige verwijdering van het haar op het te soniceren gebied. Elke gasv.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen financiële belangen of belangenconflicten om bekend te maken.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We willen graag onze financieringsbronnen voor dit project en het betrokken personeel erkennen, waaronder: C17 Research Grant, Canada Graduate Scholarship, Ontario Student Opportunity Trust Fund en James J. Hammond Fund.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1.5mL Eppendorf tubesEppendorf22363204
1kb plus DNA LadderFroggabioDM015-R500
2x HS-Red Taq (PCR mix)Wisent801-200-MM
7 Tesla MRI BioSpecBrukerT18493170/30 BioSpec, Bruker, Ettlingen, Germany
C1000 Thermal cyclerBiorad1851148
ClippersWhal Peanut8655
Compressed ultrasound gelAquaflexHF54-004
Convection heating device3M Bair Hugger70200791401
Depiliatory creamNair61700222611Shopper's Drug Mart
DMEMWisent219-065-LK
DNeasy extraction kitQiagen 69504
DPBSWisent311-420-CL
Drug injection systemHarvard ApparatusPY2 70-2131PHD 22/2200 MRI compatible Syringe Pump
Eye lubricantOptixcare50-218-8442
F10 MediaWisent318-050-CL
FBSWisent081-105
FroggaroseFroggaBioA87
Gel Molecular ImagerBioRadGelDocXR
GlutamaxWisent609-065-EL
Heat LampMorganville ScientificHL0100 Similar to this product
Intravascular Polyethylene tubing (0.015" ID x 0.043" OD, 20G)SAI infusionPE-20-100
IsofluraneSigma792632
M25FV24C Cell lineGladdy LabN/A
Microliter SyringeHamilton01-01-7648
Molecular Imager Gel Doc XRBiorad170-8170
Mouse holderThe 3D printing material used was ABS-M30i, and it was printed on FDM Fortus 380mc machine N/ADimensions: length = 43 mm, outer radius = 15 mm, inner width (where the mouse would sit) = 20.7 mm. 
MyRun MachineCosmo Bio Co LtdCBJ-IMR-001-EX
Nanodrop 8000 SpectrophotometerThermo ScientificND-8000-GL
p53 primersEurofinsN/ACustom Primers
PCR tubesDiamedSSI3131-06
Penicillin/StreptomycinWisent450-200-EL
Proteus software Pichardo labN/A
Respiratory monitoring systemSAIIModel 1030MR-compatible monitoring and gating system for small animals
Small Bore HIFU device, LabFUSImage Guided TherapyN/ALabFUS, Image Guided Therapy, Pessac, France Number of elements 8
frequency 2.5 MHz
diameter  25 mm
radius of curvature 20 mm
Focal spot size 0.6 mm x 0.6 mm x 2.0 mm

Motor: axes 2

Generator:
Number of channels 8
Maximum electrical power/channel Wel 4
Maximum electrical power Wel 32
Bandwidth 0.5 - 5 MHz
Control per channel: Freq., Phase and. amplitude
Measurements per channel: Vrms, Irms, cos(theta)
Duty Cycle at 100% power % 100% for 1 min.

Transducer:
Number of elements 8
frequency  2.5 MHz
diameter 25 mm
radius of curvature 20 mm
Focal spot size  0.6 mm x 0.6 mm x 2.0 mm
SYBR SafeThermoFisher ScientificS33102
TAEWisent811-540-FL
Tail vein catheter (27G 0.5" )Terumo Medical Corp15253
Thermal probesRugged MonitoringL201-08
Trypan blueThermoFisher Scientific15250061
TrypsinWisent325-052-EL
Ultrasound GelAquasonicPLI 01-08

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Skapek, S. X., et al. Rhabdomyosarcoma. Nature Reviews Disease Primers. 5 (1), (2019).
  2. Ferrari, A., et al. Impact of rhabdomyosarcoma treatment modalities by age in a population-based setting. Journal of Adolescent and Young Adult Oncology....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Magnetic Resonance GuidedHigh Intensity Focused UltrasoundLocalized HyperthermiaThermosensitive Liposomal DoxorubicinRhabdomyosarcoma Mouse ModelTumor Targeted HyperthermiaDrug Release MonitoringMRI ThermometryHIFU TreatmentPharmacokinetics Analysis

Related Articles