Extracto
La imagen molecular permite la monitorización no invasiva del crecimiento tumoral, la progresión y la respuesta al tratamiento de drogas, y se ha convertido en una herramienta importante para promover los estudios biológicos en los últimos años. En este estudio, se evaluó exhaustivamente la
in vivo
efectos anti-angiogénicos y anti-neoplásicas de Endostar sobre el cáncer de hígado a partir de los sistemas de imágenes moleculares ópticas incluyendo la tomografía micro-ordenador (micro-CT), imágenes moleculares bioluminiscencia (BLI) y la tomografía molecular de fluorescencia (FMT). La luciferasa de luciérnaga (fLuc) y células de carcinoma de la proteína verde fluorescente (GFP) de doble etiquetado hepatocelular humano (células HCC-LM3-fLuc-GFP) se utilizaron para establecer el modelo de tumor subcutáneo y hepático ortotópico. Después de que las células tumorales se implantaron 14~18 día, Endostar (5 mg /kg /día) se administró a través de una inyección intravenosa en la vena de la cola para Continuo 14 días. La angiografía por tomografía computarizada (CTA) y BLI se llevaron a cabo para el modelo de tumor subcutáneo. FMT fue ejecutado por el modelo de tumor ortotópico. Los datos CTA mostraron que la formación de vasos del tumor y la vasculatura peritumoral de tumor subcutáneo en el grupo de tratamiento Endostar fue significativamente inhibido en comparación con el grupo control. Los datos mostraron BLI el post-tratamiento obvia la inhibición de tumores día 8. El FMT detecta los efectos de supresión tumoral de Endostar ya en el día 4 post-tratamiento y medir la ubicación del tumor. Los datos anteriores confirman los efectos de Endostar en anti-angiogénesis y la supresión de tumores de cáncer de hígado. Nuestro sistema combinado CTA, BLI, y FMT para ofrecer una información más completa sobre los efectos de Endostar en la supresión de la formación de los vasos y el tumor. sistema de imagen molecular óptica permitió la evaluación no invasiva y fiable de la eficacia del fármaco antitumoral en cáncer de hígado
Visto:. Zhang Q, Du Y, Z Xue, Chi C, Jia X, Tian J (2014) Evaluación integral de la anti-angiogénico y anti-neoplásicos Efectos de Endostar de cáncer de hígado a través óptico de Imagen Molecular. PLoS ONE 9 (1): e85559. doi: 10.1371 /journal.pone.0085559
Editor: Mateo Bogyo, Universidad de Stanford, Estados Unidos de América
Recibido: 16 de octubre de 2013; Aceptado: 3 de diciembre de 2013; Publicado: 8 Enero 2014
Derechos de Autor © 2014 Zhang et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. Este papel con el apoyo del Programa Nacional de Investigación básica de China (973 programas) con la subvención No. 2011CB707700, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (SNCF) con la subvención No. 81227901 y la Academia de Ciencias de becas para jóvenes científicos internacionales (2013Y1GB0005). Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:.. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
el carcinoma hepatocelular (HCC) es uno de los cáncer más común en el mundo y es responsable de más de 600.000 muertes al año [1]. Por desgracia, la enfermedad se detecta a menudo en una etapa tardía, cuando las terapias potencialmente curativos son a menudo ineficaces [2]. La mayoría de los pacientes con cáncer muestran recurrencia de la enfermedad que progresa rápidamente a las etapas avanzadas con invasión vascular y su tasa de supervivencia relativa a 5 años es sólo el 7% [3]. Por lo tanto son muy necesarias nuevas terapias y nuevos métodos de detección para esta enfermedad agresiva.
se requiere la angiogénesis para el crecimiento del tumor invasivo y la metástasis, por lo que juega un papel importante en el control de la progresión del cáncer [4], [5] . El rápido crecimiento del tumor necesita una gran cantidad de nutrientes y oxígeno, lo que hizo que el crecimiento de los vasos sanguíneos. Por otra parte, los tumores de HCC dependen de un rico suministro de sangre [6], [7], por lo tanto, la inhibición de la angiogénesis ha constituido un punto crucial en la terapia del cáncer de hígado.
Los estudios preclínicos han demostrado que la endostatina podría reducir la sangre tumor existente vasos efectivamente [4], [8] - [10]. Endostar es una novela endostain humana recombinante expresada y purificada en
Escherichia coli
con una modificación N-terminal [11], [12], se ha demostrado que inhibe la proliferación de células endoteliales, la migración y la formación de vasos [13 ]. Con base en estudios preclínicos y ensayos clínicos sistémicos, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estado de China (SFDA) aprobó el régimen para el tratamiento del cáncer de pulmón de células no pequeñas en 2005 [14]. En este estudio, hemos explorado los efectos antitumorales de Endostar sobre el cáncer de hígado
in vivo
.
El enfoque tradicional para la investigación anti-neoplásica como el análisis histopatológico es exacto, pero requiere mucho tiempo y no puede proporcionar (3D) información estructural 3-dimensional. Además, algunos agentes anti-angiogénicos generalmente inhiben la progresión del tumor en lugar de la contracción del volumen del tumor. Por lo tanto, la evaluación de la respuesta terapéutica sólo a través de la medición del volumen del tumor ya no es completa [15], y es una necesidad urgente de desarrollar un método de detección más sensible y eficaz.
imagen molecular, lo que permite sensible, la observación longitudinal, se ha convertido en una valiosa herramienta para la detección temprana de lesiones, el seguimiento eficacia terapéutica, y facilitar el desarrollo de fármacos. de imagen no invasiva de la angiogénesis tumoral permite el diagnóstico mucho antes y mejor pronóstico, que finalmente conducirá a una terapia eficaz [16]. En los últimos años, la imagen molecular óptica se ha convertido en una herramienta importante de las tecnologías para avanzar en nuestra comprensión de los mecanismos de la enfermedad y acelerar el descubrimiento de fármacos [17], [18]. Hemos combinado CTA, BLI y FMT para superar las profundidades de imagen y límites de resolución, lo que permitió a los investigadores identificar la progresión del tumor y la localización [19], [20].
Debido a que es la forma adecuada para representar la enfermedad proceso en el humano, los modelos animales ortotópico de cáncer humano son la herramienta óptima para la evaluación preclínica de nuevas terapias [21]. Aunque el modelo de cáncer hepático ortotópico ha sido ampliamente estudiado [22], [23], su aplicación en la imagen molecular óptica para el control longitudinal y la respuesta a fármacos en cáncer de hígado rara vez ha sido tratado. A través de nuestro sistema de micro-CT /BLI /FMT, CTA se llevó a cabo para analizar los cambios morfológicos en 3D vasculares y dar a la evaluación cuantitativa. Debido a la mínima de fondo BLI, se utiliza para la formación de imágenes del modelo de tumor subcutáneo. Tomando ventajas de trasluz y algoritmos informáticos sofisticados, la FMT es reconstruir mapas 3D de fluoróforos animales que viven en el interior [24]. Elegimos FMT para proporcionar la localización del tumor y la información de volumen para el modelo de tumor ortotópico. Cuando se completó la adquisición de datos, los resultados fueron reconstruidos a través de nuestro software de imagen desarrollada de forma independiente. El sistema óptico de imagen molecular permite la detección fácil y temprana de la progresión del tumor y las respuestas terapéuticas, y que presenta una evaluación completa del efecto antitumoral de Endostar.
Materiales y Métodos
Materiales y Reactivo
Endostar se obtuvo de la corporación de Simcere (Nanjing, china). D-luciferina fue comprado a Biotium (CA, Fremont, EE.UU.). Fenestra VC fue adquirido de ART (Advanced Research Technologies Inc., Canadá). La línea celular de carcinoma hepatocelular humano de doble etiquetado HCC-LM3-fLuc-GFP fue proporcionado amablemente por el Prof. Zhao Jian de la Segunda Universidad Médica de Shanghai militar [25]. No se observó ninguna diferencia significativa entre el HCC-LM3 y las células HCC-LM3-fLuc-GFP en cuanto a la proliferación, la migración y la tumorigenicidad.
Cell Cultura y las células
HCC-LM3-fLuc-GFP eran cultivaron en medio de Dulbecco modificado de eagle (DMEM; Thermo Scientific) y suplementado con 10% de suero de ternera fetal (FCS) (Hyclone; Thermo Scientific). Ellos se mantuvieron a 37 ° C incubadora con 5% de CO
2.
Modelo Animal
atímicos macho BALB /c ratones desnudos 4-5 semanas de edad (N = 36) fueron adquiridos del Departamento de Animales experimentales, Universidad de Pekín Centro de Ciencias de la Salud. Todos los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con las directrices del Comité para el Cuidado y Uso de Animales Institucional (IACUC) de la Universidad de Pekín (número de permiso: 2011 hasta 0039). Los procedimientos de investigación fue aprobado por el IACUC de la Universidad de Pekín. Toda la cirugía se realizó bajo anestesia con pentobarbital sódico, y se hicieron todos los esfuerzos para minimizar el sufrimiento.
El modelo de tumor subcutáneo se estableció mediante la inyección de 1 x 10
7 células /ml de células HCC-LM3-fLuc-GFP 100 ul de suspensión en los flancos superiores derechas de ratones BALB /c ratones desnudos (N = 24)
.
los ratones modelo ortotópico tumor (N = 12) se estableció después de que los ratones habían sido anestesiados con pentobarbital sódico. Se realizó una laparotomía con cuidado y el hígado estaba completamente expuesto. 1 × 10
6 células /ml de suspensión celular HCC-LM3-fLuc-GFP 50 ul se inyectaron en el lóbulo hepático izquierdo. sangrado después de la inyección y el escape de células tumorales se evitaron mediante una breve compresión local. La pared abdominal y la piel se cerraron con una sutura continua.
Tratamiento Endostar
Los ratones portadores de tumores subcutáneos se dividieron aleatoriamente en el grupo de grupo y control experimental (N = 12 por grupo) hasta el volumen del tumor (volumen = 0,5 × a × b
2, donde a y B fueron los respectivos diámetros más largos y más cortos del tumor) se incrementó 100 mm
3 en alrededor de 18 días. Los ratones portadores de tumor ortotópico se dividieron aleatoriamente en el grupo experimental y de control (N = 6 por grupo) 14 días post-plantación. El grupo de grupo y control experimental para los ratones subcutáneos y ortotópicos portadores de tumores se les dio inyecciones intravenosas de cola con Endostar (5 mg /kg /día) o una cantidad igual de 0,9% de solución salina durante 14 días. Con el fin de evitar la metástasis tumoral, grupo tumor ortotópico se le dio tratamiento Endostar antes que el grupo tumor subcutáneo.
Mouse Peso Corporal y Volumen del tumor
El peso corporal del ratón se midió por la balanza electrónica cada dos días. El volumen del tumor se midió por el calibrador cada cuatro días.
histológico Estudios
Los ratones fueron sacrificados al final del experimento en el día 14 post-tratamiento. Los tejidos del hígado y tumores se extirparon, se fijaron en formalina, se incluyeron en parafina y las secciones continuas (4
μ
m) se obtuvieron para hematoxilina y eosina (H & amp; E). Tinción
Inmunohistoquímica de CD31
tejidos tumorales subcutáneos fueron extirpados al final del experimento. Las muestras fueron fijadas en formalina y embebidos en parafina. 4
μ
m secciones fueron cortadas de cada bloque y se incubaron con 0,01 M de sodio en Citricum para la recuperación de antígenos. Los portaobjetos se enjuagaron en solución salina tamponada con fosfato (PBS) y se incubaron durante la noche a 4 ° C con anti diluida grupo de diferenciación 31 (anti-CD31) anticuerpo. Las muestras fueron luego lavadas dos veces con solución salina tamponada con fosfato con Tween-20 (PBST) y se incubaron durante 60 min a temperatura ambiente con la dilución apropiada de los anticuerpos secundarios. Los portaobjetos se aclararon con PBST y se incubaron durante 10 min con diaminobencidina. Las secciones fueron counterstained con hematoxilina y se montaron, y las imágenes fueron tomadas con un microscopio.
La densidad del tumor de microvasos (MVD) Evaluación
Las diapositivas fueron examinados bajo el microscopio, y 3 campos eran al azar adoptado para el recuento de microvasos y los efectos anti-angiogénicos de evaluación Endostar.
Micro-CT /BLI /FMT sistema
Nuestro sistema de micro-CT /BLI /FMT se muestra en la Fig. 1A y B. El sistema de BLI y FMT es fusional, y el detector óptico es un dispositivo de carga acoplada científica (CCD) (VersArray, Princeton Instruments, Trenton, Nueva Jersey) con la temperatura se enfría a -110 ° C para reducir oscura ruido de la corriente. La cámara CCD acoplada con una lente (Nikon, Japón). la iluminación de excitación fue proporcionada por un láser semiconductor de 488 nm de onda continua (CW) VA-II-N-473 (Beijing Viasho Technology Co. Ltd, China) y la potencia se ajusta a 20 mW. Las medidas de fluorescencia se llevaron a cabo en trasluz. Un filtro de paso de banda 20 nm centrado a 525 nm se utilizó para permitir la transmisión de luz a la longitud de onda de emisión. Sin la fuente de láser, las mediciones de bioluminiscencia son adquiridos por esta cámara CCD directamente. El sistema de micro-CT consiste en una fuente de rayos X micro-foco (UltraBright, Oxford Instruments, EE.UU.). La tensión de destino del tubo de rayos X es 90 kVp, con una potencia de salida máxima de 80 W. El detector de panel plano de rayos X (C7942CA-02, Hamamatsu, Japón), tenían un 120 mm × 120 mm área fotodiodo. La etapa programable 3D incluye dos etapas de traducción motorizados (PSA200-11, Zolix Instruments, China) y una etapa de rotación motorizada (RAK-100, Zolix Instruments, China). La relación de ampliación se puede cambiar mediante el ajuste de la posición del objeto a través de las etapas de traducción motorizados, lo que mejorará la resolución espacial, obviamente, [26]. El bastidor del ratón casero estaba fija en la etapa de rotación del sistema de múltiples modalidades. El sistema de imagen multimodalidad se encuentra en una habitación oscura plomo que puede bloquear las dos luces externas y radiografías.
A. El esquema del sistema de múltiples modalidades. La línea discontinua roja representa el sistema de BLI /FMT; La línea discontinua azul representa el sistema de micro-CT. B. La figura del sistema de múltiples modalidades, que se encuentra en la caja de plomo negro. C. La imagen fluorescente plana del modelo de tumor de ratón ortotópico a 0 ° grado, el 90 ° grado, 180 ° y 270 ° grados grados.
CTA de ratón Modelo de tumor subcutáneo
CTA se realizó en la 14
TH días cuando se completó el tratamiento diario. Los ratones fueron anestesiados con 2% isoflorane, y agente de contraste 200 l vascular Fenestra VC se inyectó en la vena de la cola. Diez minutos después de la inyección, 500 visitas de proyección fueron recogidos por el sistema de micro-CT. Las adquisiciones y procesamiento de datos de la TC se realizaron utilizando el sistema de Windows Imagen Molecular (WINMI) [27], que fue desarrollado en base al Kit de herramientas de Imagen Médica (MITK) (Procesamiento de Imágenes Médicas y Análisis de Ciencias, Beijing, China, www.mitk .red). Los datos de la TC dieron la segmentación de los vasos del tumor y reconstruir la estructura 3D. Los parámetros se establecen de la siguiente manera: la tensión del tubo de rayos X fue de 80 kVp y la integración del detector vez fue 0,467 segundos, que capturó la imagen de uno cada 0,75 °
En vivo BLI
de. ratón Modelo de tumor subcutáneo
el BLI se llevó a cabo con los modelos subcutáneos ratón en el 0
ª, 4
ª, 8
º y 12
º día después del tratamiento diario empezó. Los ratones se mantuvieron en ayunas durante la noche antes del experimento para evitar que los alimentos de interferir con los resultados de bioluminiscencia. El ratón se anestesió primero con 2% de isoflurano y recibió D-luciferina solución (150 mg /kg de peso corporal) 3 min antes de iniciar BLI. Los ratones se mantuvieron en decúbito lateral derecho. Los parámetros del CCD fueron
f
num = 2,8, hurgar en la basura = 4, tiempo de exposición = 180 seg.
En vivo
FMT de ratón ortotópico tumor Modelo
el FMT se implementó para los modelos de ratón ortotópico tumor también en el TH 0
, 4
ª, 8
º y 12
º día después del comienzo del tratamiento diario. El ratón fue colocado en el estante del ratón, que se encuentra en la fase de rotación del sistema de múltiples modalidades. 2% isoflorane se le dio al ratón a través de una máscara respiratoria, que se une al bastidor del ratón. se obtuvo primero La medición de superficie de las señales fluorescentes. La iluminación de excitación se llevó a cabo con un láser de semiconductores de onda continua 488 nm con la potencia de salida de 20 mW. Los parámetros de adquisición de CCD se establecieron como
f
num = 3,5, hurgar en la basura = 1, tiempo de exposición = 10 seg. Fue útil para la reconstrucción exacta de cuatro imágenes (0 ° grados, 90 grados °, 180 ° y 270 ° grado grado), que se obtuvieron sin ser bloqueado o movido (Fig. 1C). A continuación, datos anatómicos en 3D fue adquirido mediante el sistema de micro-CT. Los parámetros se establecieron de la siguiente: tensión del tubo de rayos X fue de 60 kVp, el tiempo de integración del detector fue 0,467 segundos y una imagen se capturó cada 0,75 °
Se utilizó el método de reconstrucción basado en homotopy de obtener. los resultados para la tomografía de fluorescencia [28]. Debido a la estrategia de regularización de adaptación, el método de reconstrucción fue siempre capaz de reconstruir con precisión fuentes independientes de la estimación del parámetro de regularización. Como nuestro mejor conocimiento, este método rara vez se aplica el modelo de tumor hepático ortotópico. El proceso principal de este algoritmo de reconstrucción fue la siguiente:
En primer lugar, el vector de las correlaciones residuales se calculó:
En segundo lugar, el conjunto de soporte se actualizó:
En tercer lugar, la dirección para la siguiente iteración se obtuvo por:
en cuarto lugar, se calculó el paso para la siguiente iteración. El mínimo se tomaron solamente sobre argumentos positivos tanto para las dos etapas.
El algoritmo de reconstrucción determina que se agregue el elemento de I o borrar un elemento de I según lo que resulte menor.
Por último , se actualizaron las incógnitas y el parámetro de regularización.
Análisis estadístico
los datos se expresaron como media ± desviación estándar (SD). Las medias se compararon mediante análisis unidireccional de la varianza (ANOVA) utilizando el software Prism 4.0 y
p
valor & lt; 0,05 se consideraron estadísticamente significativas
Resultados
La angiogénesis. la inhibición se detecta y controla por el CTA durante el Tratamiento Endostar
Con la ayuda del agente de contraste de acumulación de sangre, la vascularización fue revelado en detalle exquisito través de CTA. Una representación 3D de estructuras vasculares refleja el nivel de la angiogénesis y proporciona una evaluación cuantitativa del crecimiento del tumor con el tiempo. Capturamos el detalle de la vasculatura cambio, incluso cuando el buque tumor madura no era rico. Como se muestra en la Fig. 2 A y B, con el fin de mostrar los diferentes vasos alrededor del tumor, el vaso sanguíneo cerca del tumor fue marcada en rojo, y el vaso sanguíneo del tumor fue marcado en azul. El microvascule de grupo de control era más rico que el grupo experimento indicado por la flecha blanca. Aunque CTA no puede conseguir cambios morfológicos de los capilares de tumores tan pequeños como la microscopía electrónica de barrido (SEM), CTA fue un método no invasivo para obtener la observación continua y dinámica de los capilares del tumor, lo que era importante para la evaluación de medicamentos
.
y B muestran las imágenes de segmentación 3D por CTA las flechas blancas indican el surgimiento de los microvasos, el vaso sanguíneo cerca del tumor fue marcada en rojo, y el vaso sanguíneo del tumor fue marcado en azul. C y D muestran CD31 inmunohistoquímica de los vasos del tumor. La flecha indica las áreas negro microvasculares.
El análisis patológico es el estándar de oro para reflejar alteraciones del tejido. Tinción inmunohistoquímica de CD31 se hizo para evaluar el efecto de Endostar en la angiogénesis tumoral. El tratamiento con 5 mg /kg /día de Endostar resultó en una disminución del 34,7% en MVD en comparación con el grupo control. imágenes histológicas representativas de tinción CD31 en los tejidos tumorales se muestran en la Fig. 2C y D. La microvasculatura de tumor tratado con Endostar era más pequeño en diámetro y el número de células positivas CD31 fue menor en el tratamiento Endostar comparación con el control. El resultado CD31 inmunohistoquímica fue consistente con los datos de la CTA, y los dos se confirmó que el efecto anti-angiogénico de Endostar sobre el cáncer de hígado podría ser detectado y evaluado por el CTA.
Neoplásicas La inhibición fue supervisado por BLI durante Endostar Tratamiento
no hubo cambios estadísticamente significativos en el peso corporal entre los grupos de animales (Fig. 3A), lo que indica que los regímenes de dosis fueron bien toleradas. El volumen del tumor se muestra en la Fig. 3B. Con el fin de realizar un seguimiento de la progresión del tumor y la regresión más preciso, no solo midió el volumen del tumor, pero también se realizó BLI para registrar los cambios dinámicos de intensidad de luz.
A. El peso corporal del ratón del modelo de tumor subcutáneo. B. El volumen de tumor de ratón del modelo de tumor subcutáneo.
Los resultados mostraron que la señal de BLI del grupo experimental se inhibió significativamente desde el día 8 post-tratamiento (Fig. 4), mientras que la luz intensidad del grupo de control aumentó de manera exponencial. Se obtuvo la diferencia más obvia entre los dos grupos en el día 12.
La intensidad de la luz BLI tumor subcutáneo se muestra en la Fig. 5 La supresión tumoral intensidad de la luz se pudo detectar ya en el día 8 después del tratamiento (P & lt; 0,05). La intensidad de la luz grupo de control fue de 7,8 × 10
6 Los fotones /cm
2 /s en el día 12, mientras que el grupo experimento fue sólo el 5,6 × 10
6 Los fotones /cm
2 /s.
a los efectos de dar una evaluación totalmente antitumoral de Endostar, hemos creado el modelo de tumor hepático ortotópico, que conserva el máximo de los microambiente "natural" del cáncer [29] - [31]. Nos anestesiados 2 ratones en el día 14 después de la implantación, y luego D-luciferina se inyectó por vía intraperitoneal 3 minutos con su hígado expuesta antes de BLI (Fig. 6A). Hubo una señal intensa desde los márgenes lobular hepático. A continuación, el hígado extirpados de BLI de inmediato, y el tejido quedamos iluminada (Fig. 6B). El tejido hepático fue entonces H & amp; E manchada, y demostró que los tumores hepáticos localizados en los lóbulos hepáticos (figura 6C.). Los resultados demostraron el modelo de tumor hepático ortotópico se ha realizado correctamente.
Se realizó laparotomía en el ratón con el hígado expuesta en el campo de visión A, y luego se disecó el hígado. BLI se llevó a cabo de nuevo y la señal óptica se distribuye en los márgenes lobular hepático en BC El H & amp; E tinción reveló que había linfáticos tumorales en el tejido hepático
Seguimiento de Neoplásicas La inhibición por FMT durante. Tratamiento Endostar
a partir de los resultados anteriores, que el sistema FMT usada además para detectar los cambios dinámicos fluorescentes 3D en el modelo de tumor ortotópico. En primer lugar, a partir de imágenes grado coronal de los 4 puntos de tiempo, se detectó una diferencia significativa intensidad de la luz tan pronto como 4 días después del tratamiento entre el control y el grupo experimental (Fig. 7A y B). Desde día 8, las señales del grupo de solución salina aumentaron de manera espectacular, pero las señales del grupo de experimento creció lentamente. En el día 12 (Figura 8, P & lt;. 0,05), la intensidad de la luz FMT del grupo experimental fue de 3.27 × 10
7 Los fotones /cm
2 /s, mientras que el grupo control era tan alto como 4.98 × 10
7 los fotones /cm
2 /s.
el grados de vista coronal de la respuesta de la progresión tumoral y drogas ortotópico fue supervisado por el sistema FMT.
Para el tumor ortotópico, imágenes fluorescentes plana era inadecuada. Dado que las fuentes débiles cerca de la superficie puede que aparezcan con la misma intensidad de luz superficial de las fuentes más fuertes más profundamente en los tejidos [32]. FMT se requiere para la localización y distribución del tumor dentro de un pequeño animal para producir reconstrucción tomográfica precisa y visualización en modo 3D. Hemos segmentado el pulmón y el hígado a través de datos de la TC. Los resultados de la reconstrucción se muestran en la Fig. 9A y B, donde se encontraba el tumor en el margen del lóbulo hepático. El poder del grupo experimento fue 2,27 mW, mientras que el grupo de control fue de 3,83 mW. MITK fue utilizado para reconstruir el volumen del tumor. El grupo de control fue de 156 mm
3, mientras que el grupo experimental fue de 107 mm
3. A partir de los datos anteriores, se sugirió que la FMT proporciona la ubicación exacta y el análisis cuantitativo de la fuente de luz de profundidad, y sirvió como un método ideal para la detección de tejido profundo. Reconstrucción
A y B. La FMT de el modelo de tumor ortotópico y la vista parcial a mayor escala.
Discusión
imagen molecular óptica tiene varias ventajas sobre los métodos tradicionales, especialmente en el campo de la
in vivo
cáncer investigación. Se puede especialmente mejorar la visualización, la caracterización y la cuantificación de los procesos biológicos en sujetos vivos [33]. Estas características son muy valiosos para la investigación preclínica del tumor en especial para la evaluación de nuevos fármacos antitumorales.
La comparación de la figura. 3B con la Fig. 4 y 5, se encontró que las diferencias de la intensidad de luz detectada por BLI entre los grupos de control y experimentales fueron más dramático que el volumen del tumor medido por calibradores. La razón era que la señal de la luz bioluminiscente emitida por las células del tumor se deriva de células tumorales vivas, que proporcionan una medición cuantitativa sustituto del número de células tumorales vivas [34], [35]. Por lo tanto, BLI fue más sensible que la medición tradicional cuando la inhibición del tumor no se refleja totalmente en la contracción del volumen del tumor. FMT no sólo fue capaz de reconstruir la localización del tumor, sino también para calcular el volumen del tumor (Fig. 9). Por lo tanto para el tumor ortotópico de tejido profundo, tomografía era más adecuado.
Las funciones de CTA, BLI y FMT son complementarias entre sí, se utilizó el sistema de imagen molecular óptica para hacer una evaluación más completa de Endostar en contra -angiogenesis y la supresión del crecimiento de hepatoma. En primer lugar, con la ayuda de un agente de contraste de acumulación de sangre y software MITK, el CTA nos permitió obtener una evaluación cuantitativa de la estructura de los vasos. Este método permite la investigación de la angiogénesis continua y no invasiva. En segundo lugar, la luz bioluminiscente emitida a partir de células tumorales se deriva de las células tumorales metabólicamente activas, la detección fiable de este modo como algunos agentes anti-angiogénicos generalmente inhiben la progresión del tumor en lugar de la contracción del volumen del tumor se puede lograr por BLI. Como resultado, BLI es lo suficientemente sensible para detectar la inhibición del tumor evidente de grupo Endostar ya en el día 8. En tercer lugar, la localización del tumor puede ser reconstruido a través de FMT, que es menos dependiente de profundidad. Para el tumor en el hígado, FMT pudo reconstruir la distribución de fluorescencia 3D y proporcionar una cuantificación precisa como en estudios anteriores [36], [37]. Por lo tanto, la combinación de CTA, BLI y FMT nos ha permitido mejorar la precisión de la eficacia anti-cáncer Endostar.
Nuestro futuro la dirección del trabajo es optimizar aún más la resolución de nuestra micro-CT. La histología convencional de los vasos del tumor requiere sacrificar gran número de animales en diferentes puntos de tiempo, a continuación, lleva tiempo para rebanar y tinción de tejidos para identificar la ubicación y la densidad de los vasos. Por lo tanto, si CTA es capaz de detectar cambios vasculares minúsculas, puede convertirse en un método en tiempo real para estimar la
in vivo
efecto anti-angiogénesis de forma continua, que es una manera eficaz de reducir los costos y ahorrar tiempo. Al mismo tiempo vamos a mejorar la precisión de reconstrucción para resolver mejor el problema de la elevada absorción de la luz en el tejido profundo e integrar diferentes modalidades de imágenes moleculares.
imagen molecular óptica Conclusión
se utilizó a partir de una multi-ángulo para verificar los efectos de Endostar en la inhibición del cáncer de hígado. La integración de un sistema de múltiples modalidades cumple con los requisitos de ser no invasivo, preciso y capaz de monitorizar continuamente Endostar la investigación contra el cáncer y la evaluación de los medicamentos. El modelo de tumor de ratón ortotópico subcutáneo y sirve al mismo tiempo como herramienta completa sobre la evaluación de la investigación terapéutica Endostar. La combinación de información funcional con la visualización anatómica convencional podría caracterizar con precisión las lesiones, y proporciona biomarcadores no invasivos de actuación terapéutica y el pronóstico del paciente. El desarrollo de nuevas instalaciones de formación de imágenes moleculares ópticas nuestra más amplia de observación de la progresión del cáncer y acelera el descubrimiento de un nuevo tratamiento.
Reconocimientos
Nuestro especial agradecimiento al Doctor Sijun Hu, doctor Hui Yan y doctor Hao Hu de Laboratorio Estatal clave de Biología del cáncer y el Instituto de Enfermedades digestivas, hospital Xijing, La Cuarta Universidad médica Militar; que ofrecían generosamente ayudan en la construcción de modelos de tumores.