We presenteren een nieuwe benadering voor twee-fotonmicroscopie van de tumorafgifte van fluorescerend gelabelde ijzeroxide-nanodeeltjes aan glioblastoom in een muismodel.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
We presenteren een nieuwe benadering voor twee-fotonmicroscopie van de tumorafgifte van fluorescerend gelabelde ijzeroxide-nanodeeltjes aan glioblastoom in een muismodel.
De toediening van intraveneus toegediende kankertherapieën aan hersentumoren wordt beperkt door de bloed-hersenbarrière. Een methode om de accumulatie en distributie van macromoleculen in hersentumoren in vivo direct in beeld te brengen, zou ons vermogen om de afgifte van geneesmiddelen in preklinische modellen te begrijpen en te optimaliseren aanzienlijk verbeteren. Dit protocol beschrijft een methode voor real-time in vivo tracking van intraveneus toegediende fluorescerend gelabelde nanodeeltjes met twee-foton intravitale microscopie (2P-IVM) in een muismodel van glioblastoom (GBM).
Het protocol bevat een beschrijving in meerdere stappen van de procedure, inclusief anesthesie en analgesie van proefdieren, het creëren van een schedelvenster, GBM-celimplantatie, het plaatsen van een hoofdbalk, het uitvoeren van 2P-IVM-onderzoeken en postoperatieve zorg voor vervolgonderzoeken op lange termijn. We tonen representatieve 2P-IVM-beeldvormingssessies en beeldanalyses, onderzoeken de voor- en nadelen van deze technologie en bespreken mogelijke toepassingen.
Deze methode kan eenvoudig worden aangepast en aangepast voor verschillende onderzoeksvragen op het gebied van in vivo preklinische beeldvorming van de hersenen.
Twee-foton intravitale microscopie (2P-IVM) is een fluorescentiebeeldvormingstechniek die de visualisatie van levend weefsel mogelijkmaakt1.
2P-IVM werd voor het eerst ontwikkeld in de jaren 1990 en is gebruikt voor in vivo analyse van het netvlies2, nier3, dunne darm4, slakkenhuis5, hart6, luchtpijp7 en de hersenen in verschillende preklinische modellen 8,9. Op het gebied van neurowetenschappen heeft 2P-IVM aan belang gewonnen als techniek voor real-time beeldvorming van de gezonde hersenen bij wakkere dieren10, evenals het bestuderen van ziekten van het zenuwstelsel zoals Alzheimer11, Parkinson12 en glioblastoom (GBM)13,14,15,16.
2P-IVM biedt een elegante oplossing voor het bestuderen van de micro-omgeving van de tumor tijdens de ontwikkeling van GBM. Terwijl sommige eerdere studies zich richtten op in vitro17 en ex vivo modellen18, implementeerden andere orthotope19 en xenotrope20 in vivo modellen voor het onderzoeken van GBM. Madden et al. voerden native beeldvorming uit van de CNS-1 glioomcellijn van ratten in een muismodel13. Met behulp van een orthotopisch GL261-DsRed-muizenmodel voerden Ricard et al. een intraveneuze toediening van een fluorofoor uit om de bloedvaten in het tumorgebied te versterken in 2P-IVM14.
Hier passen we 2P-IVM toe voor het volgen van de tumorafgifte van fluorescerend gelabelde ijzeroxide nanodeeltjes (NP) in een orthotopisch muismodel van GBM. Met behulp van een craniaal venster stelt deze methode ons in staat om de real-time spatiotemporele verdeling van NP's in de hersenen in detail te bestuderen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De in dit protocol beschreven dierproefprocedure is in overeenstemming met de eisen van het Administratief Panel Proefdierverzorging (APLAC).
1. Celkweek
2. Chirurgie
OPMERKING: Het wordt aanbevolen om de operatie door twee onderzoekers uit te voeren, waarbij één persoon verantwoordelijk is voor het voorbereiden van de cellen, het mengen van het tandheelkundig cement en in het algemeen assisteren bij de procedure, terwijl de tweede persoon zich concentreert op steriel blijven. Het hebben van een tweede manipulator om te helpen bij de chirurgische ingreep vermindert de kans op besmetting aanzienlijk. Het volgen van de beste chirurgische praktijken zou de kans op postoperatieve complicaties verkleinen. Figuur 1A geeft een overzicht van de componenten van het schedelraam.
3. Postoperatief herstel en tumorgroei
4. Synthese van nanodeeltjes
5. 2P-IVM
OPMERKING: Voor de 2P-IVM-sessies werd een Prairie Ultima IV-microscoop gebruikt met een aangepaste tafel (Figuur 2 en aanvullend coderingsbestand 1) waarmee de positie van het schedelvenster horizontaal en verticaal kan worden aangepast. Fiji-software werd gebruikt voor nabewerking en beeldanalyse. Op deze manier kan de laserstraal worden aangepast om het glas in een hoek van 90 ° te raken, waardoor artefacten worden verminderd en de beeldkwaliteit wordt verbeterd.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Hier voerden we craniale raamchirurgie uit en transplanteerden we C6-cellen in een NSG-muismodel van GBM (n = 5). Een goede afdichting tussen alle componenten die betrokken zijn bij het maken van het venster (Figuur 1A) zorgt voor de duurzaamheid van de ramen voor beeldvorming op lange termijn en vermindert bovendien de morbiditeit. Met behulp van de voor in vivo 2P-IVM aangepaste fase (Figuur 2) konden we dieren tot 2 uur lang onder narcose in beeld br...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
We presenteren een methode voor real-time in vivo NP-tracking met behulp van 2P-IVM door een craniaal venster om de tumorafgifte van fluorescerend gelabelde ijzeroxide NP's te evalueren. De chirurgische techniek voor deze procedure vereist een vaste hand en geavanceerde experimentele chirurgische vaardigheden. Het is raadzaam om te oefenen met het gebruik van karkassen of fantomen voordat u verder gaat met het ervaren van levende dieren. Als alternatief implementeerden Hoeferlin et al. een robotboor om thermisch...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat ze geen belangenconflict hebben.
We willen de Stanford Wu Tsai Neuroscience Microscopy Service, het Stanford Center for Innovations in In Vivo Imaging (SCi3) - centrum voor beeldvorming van kleine dieren, NIH S10 Shared Instrumentation Grant (S10RR026917-01, PI Michael Moseley, Ph.D.) en Stanford Preclinical Imaging Facility in Porter Drive bedanken voor het leveren van de apparatuur en infrastructuur voor dit project. Dit werk werd ondersteund door een subsidie van het National Institute for Child Health and Human Development, subsidienummer R01HD103638. We willen de Schnitzer Group, Stanford University, bedanken; het Zuo-lab, Universiteit van Santa Cruz; en het Neurovascular Imaging Laboratory, Boston Photonic Center, University of Boston, voor educatieve discussies over beeldvorming met twee fotonen en craniale raammodellen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 0.9% natriumchloride infuusioplossing | Baxter Corp | 533-JB1301P | |
Dulbecco's Modified Eagle Medium | Invitrogen | 11965-092 | |
| 1 mL spuiten | BD | Luer-Lok spuit, REF309628 | |
| 10% FBS | Thermo fisher | Cytiva SH30910.03HI | |
| 10% DMSO | Sigma-Aldrich | D8418-50ML | |
| 2-foton microscoop | Prairie Technologies, Bruker | Prairie Ultima IV | |
| Alcohol applicators, 70% | Medline Industries, LP | MDS093810 | |
| Alcohol, spuitfles | Decon Labs Inc | Decon SaniHol, 04-355-122 | |
| Aluminiumfolie | Reynold Brands | Reynold Wrap non-stick aluminiumfolie | |
| Anesthesiemachine | Patterson Scientific | SAS3 | |
| Anesthesiemonitoring | Kent Scientific | MouseSTAT Jr. Rodent Pulsoxymeter | |
| Antibioticum-Antimycoticum (100x), vloeibaar | Invitrogen | 15240-096 | |
| Betadine applicators | Professional Disposables International, Inc | S41125 | |
| Biopsie punch, 5 mm | Miltex | Size 5 | |
| Buprenorfine met verlengde afgifte | Zoo Pharm | Bup SR Lab, 1.0 mg/mL | Een generiek medicijn kan in plaats daarvan worden gebruikt. |
| C6 rat glioma cel lijn | ATCC (American Tissue Culture Collection) | CCL-107 | |
| Canules | BD | 16 G, 1.1/2”, 30 G, 1” | |
| Carprofen | Pfizer | Rimadyl, 50 mg/ml | Een generiek medicijn kan in plaats daarvan worden gebruikt. |
| Cefazoline | Sagent Pharmaceuticals | 25021-101-10, 1 g/vial | Een generiek medicijn kan in plaats daarvan worden gebruikt. |
| Cell strainer, 40 µm | Fisher Scientific | 87711 | |
| Katoenen punt applicators, 6” | Dyad Medical Sourcing, LLC | HCS1005 | |
| Tandcement | Stoelting Co | 51459 | Tandcement kit, transparant, 2 componenten |
| Dexamethason | Bimeda | 138RX, 2 mg/mL | Een generiek medicijn kan in plaats daarvan worden gebruikt. |
| DietGel | ClearH2O | Recovery, 72-06-502 | |
| Drape | Cardinal Health | Bio Shield Wrap | |
| Boor | Saeyang Microtech | Escort Pro, B08350 | |
| Boortips | Hager & Meissinger GmbH | REF310104001001005 | Size 005, US 1/4 |
| FIJI beeldanalyse software | National Institute of Health | https://imagej.net/software/fiji/ | |
| Pincetten | Fisher Scientific | 13-812-41 | |
| Gaasjes | Fisher HealthCare | Steriele katoenen gaasjes, 4 x 4”, 22-415-469 | |
| Gelfoam | Ethicon Inc. | Surgifoam absorbable gelatine spons, Ref. 1972 | |
| Germinator | Cellpoint Scientific | Germinator 500, No. 11688 | |
| Glas dekglasjes, 5 mm diameter | Fisher Scientific | Menzel Cover glass | |
| Handschoenen, niet-sterieel | Fisher Scientific | Nitrile poedervrije medische onderzoekshandschoenen | |
| Handschoenen, sterieel | Medline Industries, LP | MDS104070 | |
| Haarverwijderingscrème | Church & Dwight | Nair Hair remover lotion | |
| Hamilton spuit | Hamilton Company Inc | Gastight #1701, 10 µL | |
| HBSS zonder Ca, Mg | Fisher Scientific | PI88284 | |
| Hoofdbalk | Hongway | 5 mm binnendiameter O-ringen | |
| Verwarmingskussen | Stoelting Co. | Rodent warmer X2 | |
| Insulin spuiten | Exel International Medical Products | 29G x 1/2″ | |
| Ijzeroxide nanodeeltjes | Covis Pharma GmbH | Feraheme ferumoxytol injectie, 510 mg/17 mL, 59338077501 | |
| Isofluraan | Dechra | 26675-46-7 | |
| Muizen | Jackson Laboratories | NSG, Strain 005557 | |
| Microscoop (chirurgie) | Seiler Medical | Seiler IQ Q-100-220 | |
| Nanodeeltjes | Custom | Ijzeroxide nanodeeltjes (Ferumoxytol) gelabeld met fluoresceïne isothiocyanate | |
| Ophtalmisch zalfje | Major pharmaceuticals | Lubrifresh P.M. nachtogent, 203964 | |
| Zuurstof | Linde Gas & Equipment Inc. | High Pressure Steel K Style Cylinder, 249CF, 2000PSIG, CGA 540 | |
| Kunststof bekertjes | Georgia-Pacirif Consumer Products | Dixie Portion Cup, 2 oz., Plastic, Clear, PK2400 | |
| Polyethyleen buisjes | Braintree Scientific | 50-195-5494 | |
| Weegschaal | Ohaus Corp | CR2200 | |
| Schaar | Fisher Scientific | 13-804-18 | |
| Zegelmiddel | Henkel Corp | Loctite 4014 | |
| Labjas, voor eenmalig gebruik | High Tech Conversions | 17-444-081 | |
| Stereotactisch frame | Stoelting Co. | Stoelting New Standard TM | |
| Steriele vacuümflesjes met bovenfiltersystemen | Fisher Scientific | S2GPU05RE, MilliporeSigma NO.:S2GPU05RE | |
| Styrofoam doos | N/A | N/A | |
| Chirurgische handschoenen | Cardinal Health | 19-163-108 | |
| Chirurgisch lijm, 3M Vetbond weefselkleefstof | 3M Animal Care Prodcuts | 1469SB | |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.