Nous présentons une nouvelle approche pour la microscopie à deux photons de l’administration tumorale de nanoparticules d’oxyde de fer marquées par fluorescence au glioblastome dans un modèle murin.
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Article de méthode
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Nous présentons une nouvelle approche pour la microscopie à deux photons de l’administration tumorale de nanoparticules d’oxyde de fer marquées par fluorescence au glioblastome dans un modèle murin.
L’administration de traitements anticancéreux administrés par voie intraveineuse aux tumeurs cérébrales est limitée par la barrière hémato-encéphalique. Une méthode permettant d’imager directement l’accumulation et la distribution des macromolécules dans les tumeurs cérébrales in vivo améliorerait considérablement notre capacité à comprendre et à optimiser l’administration de médicaments dans des modèles précliniques. Ce protocole décrit une méthode de suivi in vivo en temps réel de nanoparticules marquées par fluorescence administrées par voie intraveineuse avec microscopie intravitale à deux photons (2P-IVM) dans un modèle murin de glioblastome (GBM).
Le protocole contient une description en plusieurs étapes de la procédure, y compris l’anesthésie et l’analgésie des animaux de laboratoire, la création d’une fenêtre crânienne, l’implantation de cellules GBM, la mise en place d’une barre de tête, la réalisation d’études 2P-IVM et les soins post-chirurgicaux pour les études de suivi à long terme. Nous montrons des sessions d’imagerie 2P-IVM représentatives et des analyses d’images, examinons les avantages et les inconvénients de cette technologie et discutons des applications potentielles.
Cette méthode peut être facilement modifiée et adaptée à différentes questions de recherche dans le domaine de l’imagerie cérébrale préclinique in vivo .
La microscopie intravitale à deux photons (2P-IVM) est une technique d’imagerie par fluorescence qui permet de visualiser les tissus vivants1.
Développé pour la première fois dans les années 1990, le 2P-IVM a été utilisé pour l’analyse in vivo de la rétine2, du rein3, de l’intestin grêle4, de la cochlée5, du cœur6, de la trachée7 et du cerveau dans divers modèles précliniques 8,9. Dans le domaine des neurosciences, la 2P-IVM a gagné en importance en tant que technique d’imagerie en temps réel du cerveau sain chez les animaux éveillés10, ainsi que pour l’étude des maladies du système nerveux telles que la maladie d’Alzheimer11, la maladie de Parkinson12 et le glioblastome (GBM)13,14,15,16.
La 2P-IVM offre une solution élégante pour étudier le microenvironnement tumoral pendant le développement du GBM. Alors que certaines études antérieures se sont concentrées sur des modèles in vitro17 et ex vivo 18, d’autres ont mis en œuvre des modèles orthotopiques19 et xénotropes20 in vivo pour examiner le GBM. Madden et al. ont effectué une imagerie native de la lignée cellulaire de gliome de rat CNS-1 dans un modèle murin13. À l’aide d’un modèle murin orthotopique GL261-DsRed, Ricard et al. ont effectué une administration intraveineuse d’un fluorophore pour améliorer les vaisseaux sanguins de la région tumorale dans 2P-IVM14.
Ici, nous appliquons la 2P-IVM pour suivre l’administration tumorale de nanoparticules d’oxyde de fer (NP) marquées par fluorescence dans un modèle murin orthotopique de GBM. À l’aide d’une fenêtre crânienne, cette méthode nous permet d’étudier en détail la distribution spatio-temporelle en temps réel des NPs dans le cerveau.
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La procédure animale décrite dans ce protocole est conforme aux exigences du Groupe administratif sur les soins aux animaux de laboratoire (APLAC).
1. Culture cellulaire
2. Chirurgie
REMARQUE : Il est recommandé d’effectuer la chirurgie par deux chercheurs, où une personne est responsable de la préparation des cellules, du mélange du ciment dentaire et de l’assistance générale à la procédure, tandis que la deuxième personne se concentre sur le maintien de la stérilité. Le fait d’avoir un deuxième manipulateur pour aider à l’intervention chirurgicale réduit considérablement le risque de contamination. Le respect des meilleures pratiques chirurgicales réduirait les risques de complications postopératoires. La figure 1A donne un aperçu des composants de la fenêtre crânienne.
3. Récupération post-chirurgicale et croissance tumorale
4. Synthèse de nanoparticules
5. 2P-IVM
REMARQUE : Pour les séances de 2P-IVM, un microscope Prairie Ultima IV avec une platine personnalisée (figure 2 et fichier de codage supplémentaire 1) qui permet d’ajuster la position de la fenêtre crânienne horizontalement et verticalement a été utilisé. Un logiciel fidjien a été utilisé pour le post-traitement et l’analyse des images. De cette façon, le faisceau laser peut être ajusté pour frapper le verre à un angle de 90 °, réduisant les artefacts et améliorant la qualité de l’image.
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Ici, nous avons effectué une chirurgie de la fenêtre crânienne et greffé des cellules C6 dans un modèle murin NSG de GBM (n = 5). Une bonne étanchéité entre tous les composants impliqués dans la création de la fenêtre (Figure 1A) assurera la durabilité des fenêtres pour l’imagerie à long terme et, en outre, réduira la morbidité. En utilisant la platine adaptée à la 2P-IVM in vivo (Figure 2), nous avons pu imager des animaux sous anesthésie jusqu’à 2 h s...
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Nous présentons une méthode de suivi in vivo des NP en temps réel à l’aide de la 2P-IVM à travers une fenêtre crânienne pour évaluer l’administration tumorale de NP d’oxyde de fer marquées par fluorescence. La technique chirurgicale pour cette procédure nécessite une main ferme et des compétences chirurgicales expérimentales avancées. Il est conseillé de s’entraîner à utiliser des carcasses ou des fantômes avant de passer à l’expérience des animaux vivants. Comme alternative, Hoeferlin et al. ont mis en œuvre un...
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Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun conflit d’intérêts.
Nous tenons à remercier le service de microscopie en neurosciences Wu Tsai de Stanford, le Stanford Center for Innovations in Vivo Imaging (SCi3) - centre d’imagerie des petits animaux, la subvention d’instrumentation partagée NIH S10 (S10RR026917-01, PI Michael Moseley, Ph.D.) et le Stanford Preclinical Imaging Facility à Porter Drive pour avoir fourni l’équipement et l’infrastructure nécessaires à ce projet. Ce travail a été soutenu par une subvention de l’Institut national pour la santé de l’enfant et le développement humain, numéro de subvention R01HD103638. Nous tenons à remercier le groupe Schnitzer, l’Université de Stanford ; le laboratoire Zuo, Université de Santa Cruz ; et le Neurovascular Imaging Laboratory, Boston Photonic Center, Université de Boston, pour des discussions éducatives sur l’imagerie à deux photons et les modèles de fenêtres crâniennes.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| solution pour perfusion de chlorure de sodium à 0,9 % | Baxter Corp | 533-JB1301P | |
Dulbecco’s Modified Eagle Medium | Invitrogen | 11965-092 | |
| Seringues de 1 mL | Seringue BD Luer-Lok, REF309628 | ||
| 10 % ; FBS | Thermo fisher | Cytiva SH30910.03HI | |
| 10 % DMSO | Sigma-Aldrich | D8418-50ML | |
| Microscope à 2 photons | Prairie Technologies, Bruker | Prairie Ultima IV | |
| Applicateurs d’alcool, 70 % | Medline Industries, LP | MDS093810 | |
| Alcool, flacon pulvérisateur | Decon Labs Inc | Decon SaniHol, 04-355-122 | |
| Feuille d’aluminium | Reynold Brands | Reynold Wrap feuille d’aluminium | |
| Machine d’anesthésie | Patterson Scientific | SAS3 | |
| Surveillance de l’anesthésie ; | Kent Scientific ; | MouseSTAT Jr. Pulsoxymètre | |
| Antibiotique-Antimycosique (100x), liquide | Invitrogen | 15240-096 | |
| Applicateurs de bétadine | Professional Disposables International, Inc | S41125 | |
| Poinçon de biopsie, 5 mm ; | Miltex | Taille 5 | |
| Buprénorphine à libération prolongée | Zoo Pharm | Bup SR Lab, 1,0 mg/mL | Un médicament générique peut être utilisé à la place. ; |
| C6 gliome de rat lignée cellulaire | ATCC (American Tissue Culture Collection) | CCL-107 | |
| Canules | BD | 16 G, 1.1/2 », 30 G, 1 » | |
| Carprofène | Pfizer ; | Rimadyl, 50 mg/ml | Un médicament générique peut être utilisé à la place. |
| Cefazoline | Sagent Pharmaceuticals | 25021-101-10, 1 g/flacon | Un médicament générique peut être utilisé à la place. ; |
| Crépine à cellules, 40 & micro ; m | Fisher Scientific | 87711 | |
| Applicateurs à embout en coton, 6" ; | Dyad Medical Sourcing, LLC | HCS1005 | |
| Ciment dentaire | Stoelting Co | 51459 | Kit de ciment dentaire, transparent, 2 composants |
| Dexaméthasone | Bimeda | 138RX, 2 mg/mL | Un médicament générique peut être utilisé à la place. ; |
| DietGel | ClearH2O | Recovery, 72-06-502 | |
| Drapé ; | Cardinal Health | Bio Shield Wrap | |
| Drill | Saeyang Microtech | Escort Pro, B08350 | |
| Pointes de foret ; | Hager & Meissinger GmbH | REF310104001001005 | Taille 005, US 1/4 |
| FIJI Logiciel | d’analyse d’imagerie National Institute of Health | https://imagej.net/software/fiji/ | |
| Forceps | Fisher Scientific | 13-812-41 | |
| Gaze | Fisher HealthCare | Compresse de gaze de coton stérile, 4 x 4", 22-415-469 | |
| Gelfoam ; | Ethicon Inc. ; | Éponge en gélatine résorbable Surgifoam, Réf. 1972 | |
| Germinator ; | Cellpoint Scientific ; | Germinator 500, n° 11688 | |
| Lamelles en verre, 5 mm de diamètre | Fisher Scientific | Menzel Cover glass ; | |
| Gants, non stériles | Fisher Scientific | d’examen médical en nitrile non poudrés | |
| Gants stériles | Medline Industries, LP | MDS104070 | |
| Crème dépilatoire | Church & Dwight | Nair Lotion décapante ; | |
| Seringue Hamilton | Hamilton Company Inc | Gastight #1701, 10 & micro ; | |
| HBSS sans Ca, Mg Fisher | Scientific | PI88284 | |
| Barre de tête | Hongway | Diamètre intérieur de 5 mm Joints | |
| Coussin chauffant | Stoelting Co. | Chauffe-rongeurs X2 | |
| Seringues à insuline | Exel International Medical Products ; | 29G x 1/2&Prime ; | |
| Nanoparticules d’oxyde de fer | Covis Pharma GmbH | Feraheme ferumoxytol injection, 510 mg/17 mL, 59338077501 | |
| Isoflurane | Dechra | 26675-46-7 | |
| Souris | Jackson Laboratories | NSG, Strain 005557 | |
| Microscope (chirurgie) | Seiler | Medical Seiler IQ Q-100-220 | |
| Nanoparticules | sur mesure | Nanoparticules d’oxyde de fer (Ferumoxytol) marquées à la fluorescéine isothiocyanate | |
| Pommade ophtalmique | Principaux produits pharmaceutiques | Lubrifresh P.M. pommade de nuit, 203964 | |
| Oxygen | Linde Gas & Équipement Inc. ; | Cylindre en acier haute pression de style K, 249CF, 2000PSIG, CGA 540 | |
| Gobelets en plastique | Georgia-Pacirif Consumer Products | Dixie Portion Cup, 2 oz., Plastique, Transparent, PK2400 | |
| Tube en polyéthylène | Braintree Scientific | 50-195-5494 | |
| Échelle | Ohaus Corp | CR2200 | |
| Scalpel | Integra Life Sciences Production Corp | Integra Miltex Scalpel | |
| Ciseaux | Fisher Scientific | 13-804-18 | |
| Scellant | Henkel Corp | Loctite 4014 | |
| Blouse de laboratoire à usage unique | High Tech Conversions | 17-444-081 | |
| Cadre stéréotaxique | Stoelting Co. ; | Stoelting New Standard TM | |
| Systèmes de filtration par le haut des bouteilles stériles | Fisher Scientific | S2GPU05RE, MilliporeSigma NO. :S2GPU05RE | |
| Boîte en polystyrène | N/A | N/A | |
| Gants chirurgicaux Cardinal | Health | 19-163-108 | |
| Colle chirurgicale, adhésif pour tissus 3M Vetbond | 3M Animal Care Prodcuts | 1469SB | |
| Tail cathéter veineux | Custom | Se compose de deux canules de 30 G reliées à un tube en sillicone ; | |
| TrypLE Express (1x), sans rouge phénol | Invitrogen | 12604-039 | |
| Torche ultraviolette | Technologie d’ensoleillement printanier | Consciot |
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