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快速无创成像技术在诊断癌症和监测治疗反应方面被证明是无价的。许多，如磁共振成像(MRI)和x射线计算机断层扫描(CT)，是临床实践的重要组成部分。在临床yaboapp体育官网前开发中，癌症小鼠疾病模型的广泛使用要求能够对小鼠模型进行无创成像，以筛选潜在的药物靶点，监测疾病发展和治疗效果，并快速、实时地检测药物疗效的生物标记物。^1,2在这个技术聚焦中，我们将概述在Covance提供的一些不同的非侵入性小鼠成像方式以及这些服务在生物分布研究中提供的优势，治疗治疗疗效和肿瘤模型中疾病的分子目标评估。在下面描述的实施例中，动物护理和使用是在AAALAC认可的设施中进行遵守动物福利法规。

正电子发射断层扫描（宠物）

PET is a type of nuclear medicine, functional imaging technique, which detects pairs of gamma rays emitted indirectly by positron-emitting radioisotope-labeled molecules (e.g., antibodies, antibody fragments, proteins, peptides, nanoparticles) and reconstructs their concentration within the body into 3D images.^2,3最常使用的宠物同位素是¹⁸F，¹²⁴我和^89.Zr型。^89.Zr经常被使用，因为它具有物理半衰期(t_1/2= 78.4小时，与大分子，特别是抗体的体内药代动力学相容，并已被批准用于临床使用。PET用于临床前研究以对图像肿yaboapp体育官网瘤和转移，以及了解生物学分子的疾病生物学，生物分布和动力学以及肿瘤内的代谢活性。在下面的例子中，生物分布和吸收^89.Zr标记的抗原（AG）IN AG^-和AG⁺对雌性NOD SCID小鼠皮下植入的肿瘤(SC)进行PET成像比较。一旦肿瘤建立，小鼠静脉注射(IV)^89.Zr抗原。在给药后的不同时间，小鼠麻醉，一次在专用西门子inveon d-Pet小动物扫描仪中放置一个，并静态扫描。使用迭代3D有序的子集期望最大化（OSEM）算法来重建PET图像。PET图像分段为包含在Amira图像分析包中的供应商提供的软件。如图1所示，宠物扫描清楚地表明AG的增加⁺与AG相比肿瘤相比^-肿瘤，以及肿瘤与肝和骨不同的吸收。

图1. AG的代表性图像⁺和AG^-肿瘤注射后使用PET^89.Zr标记抗原。显示横向和冠状平面。

在发生解剖变化之前，ET成像还可以检测生化过程。实际上，放射性标记的分子探针的吸收可以根据组织的代谢状态而变化。一种这样的放射性药物是18°F-氟葡萄糖（FDG），用于评估癌症中发生的异常葡萄糖代谢。在植入结直肠癌Colo-205肿瘤的雌性裸鼠中，处理导致信号的降低，如图2A所示。量化FDG标准化摄取值（SUV）量化18F-FDG积聚在感兴趣的组织内，表明后治疗5天，肿瘤累计18F-FDG，差异在治疗后第8天突出（图2b）。

微计算机断层扫描（Micro-CT）

Micro-CT是一种高分辨率(~15微米)的无创成像方式，可生成真实的体积3D图像。骨骼、软组织和空气之间的密度差异很大，这使得它们很容易被CT识别，使用系统给药的CT造影剂可以更好地显示软组织，包括血管系统。CT用于临床前研yaboapp体育官网究，提供高分辨率的解剖信息，纵向肿瘤成像和治疗反应，被认为是骨成像的金标准。^4.我们目前注册了一台Bruker SkyScan-1176 Micro-CT扫描仪，它可以成像到9µm像素大小，并配备了一款软件，可以进行二维和三维的重建、数据查看、体积和表面渲染以及图像分析。对幼鼠进行的纵向研究显示了骨骼随时间的精细发育(图3A)，并对不同骨骼的生长随时间的变化进行了量化(图3B)。对辐射和异氟烷对骨骼发育的影响进行了评估，结果显示对所研究的骨骼生长没有显著影响(图3C)。该数据集强调了micro-CT在纵向成像中的价值，并强调了其在骨转移模型中监测疾病进展和严重程度的潜在用途。

图3.大鼠骨骼发育和X辐射和异氟醚暴露的影响。A.监测骨骼发育的纵向成像。B.骨生长量化。C.辐射和异氟烷的影响。

利用micro-CT也可以在临床前肿瘤模型中监测和量化肿瘤发展。yaboapp体育官网当不使用特定的放射性标记或近红外标记探针或荧光素酶激活的肿瘤细胞系评估肿瘤时，这种方法特别有价值。由于Covance使用的micro-CT系统将从呼吸周期和心脏周期获得的图像同步，因此这种模式特别适合于监测肺癌。在图4所示的例子中，将人非小细胞肺腺癌H441植入雌性裸鼠体内，并评价吉西他滨治疗肺癌的护理标准的效果。肿瘤随着时间发展，如图4a(箭头)所示，吉西他滨治疗抑制了肿瘤的生长。肿瘤体积定量清楚地显示，吉西他滨在两种试验剂量下都显著抑制了肿瘤生长(图4B)。

图4：吉西他滨对人非小细胞肺腺癌H441的影响将OT注入裸鼠。A.代表性的纵向图像。B.肿瘤量的定量。

微型CT为骨骼和软组织提供高分辨率，三维，快速数据采集和敏感性。虽然它主要用于骨骼成像，但微型CT在肿瘤发育的纵向成像以及对治疗干预的反应，血管可视化，血管生成，异位钙化以及毒理学研究中也是有效的。

关于MRI和PET成像的其他信息可以找到在这里。

生物荧光成像(BLI)

BLI用于非侵入性地可视化荧光素酶（LUC）的肿瘤的时空生物分布，并测量对各种治疗的抗肿瘤反应，在筛选新疗法时致力于。^5.在图5中举例说明了生物发光信号的时间成像和疗法的效果。小鼠用小鼠胶质瘤GL261-LUC细胞植入颅内植入并在植入后的不同时间成像。用检查点抑制剂的治疗抗MPD-1略微增加研究，而局灶性辐射对肿瘤负担产生了更大的影响。局灶性辐射与大脑和全身反MPD-1的组合对肿瘤负荷和研究的时间产生了更大的影响。

图5：局灶性辐射，抗MPD-1和组合治疗在雌性C57BL / 6白甲小鼠中颅内GL261-LUC肿瘤的影响。A.代表性的图像。B. BLI信号的定量（光子/秒）。

对BLI的决定性应用是跟踪养老细胞疗法在播散恶性肿瘤中的效果。yaboapp体育官网临床体内在将这些新疗法转化为临床之前，对嵌合抗原受体（CAR-T）细胞的疗效和安全性的评估至关重要。图6中所示的研究旨在测试在NSG小鼠中植入IV的人Raji-Lucb细胞淋巴瘤细胞中不同的Car-T制剂和剂量。3种不同的Car-T构建体显着抑制肿瘤负荷和延长的存活，突出了该价值BLI为这些新细胞免疫治疗的发展。

图6：Car-T治疗对人Raji-Luc-lucb细胞淋巴瘤的影响将IV注入NSG小鼠。A.肿瘤细胞接种和CAR-T治疗的示意图。B. BLI评估的肿瘤负担。C.整体生存。D.代表性的图像。

有关BLI的更多详细信息，请参阅生物发光成像技术聚焦。

荧光成像（FLI）

FLI是一种非侵入性光学成像方式，旨在可视化和量化组织中的荧光信号。FLI提供了一个强大的，敏感的和更高的吞吐量相对于放射性成像平台或技术，需要操纵细胞表达荧光素酶。因此，它可以作为检测癌症患者的临床选择。^6.它可以用于药物发现，跟踪荧光标记生物制剂或小分子的生物分布，治疗对生物途径的影响，生物标记物覆盖和不表达荧光素酶的肿瘤成像。对于FLI，动物被注射(注射途径取决于探针或试验品)近红外荧光(NIRF)标记探针或试验品，这些探针或试验品可以是被动循环剂，靶向于特定的细胞配体或被特定的生物过程激活。在NIRF光谱中选择荧光成像(600-900 nm)可以最大限度地渗透组织，并减少生理丰富的吸收剂如血红蛋白(< 600 nm)或水(> 900 nm)的吸收。小鼠被麻醉并置于IVIS®系统中(PerkinElmer, MA)。使用Living Image®软件重建收集到的荧光数据，并在包含整个身体、肿瘤或靶组织的感兴趣区域内计算出信号(以光子/秒为单位)。FLI和NIRF显像剂允许表征肿瘤内的关键生化过程，在监测肿瘤进展、分期、设计新的治疗方法和改变治疗方案方面至关重要。FLI还允许使用标记不同荧光团的探针同时成像不同的生物途径，这些荧光团以非重叠波长吸收和发射。一个这样的例子(图7)显示，小鼠被植入了浸泡在PBS或完全弗氏佐剂(CFA)中的泡沫聚醚海绵，作为肿瘤中可能发生的肉芽肿模型，并在注射Cat B Fast 680后的6小时和24小时进行显像^TM和MMPSENSE 750快速（PerkinElmer，MA）。这些探针是光学沉默的，并且当被靶向酶切割时只变荧光。图像清楚地显示植入CFA浸湿海绵的小鼠中的组织蛋白酶和基质金属蛋白酶酶活性。

图7：BALB / C小鼠的成像用PBS和CFA浸泡海绵植入SC并用猫B快速注射IV 680^TM和MMPSENSE 750快速。

在另一个例子中(图8)，FLI成像显示了组织蛋白酶产生的信号在原位植入同基因乳腺癌4T1-luc2-1A4肿瘤并注射组织蛋白酶可裂解NIRF探针(ProSense)的小鼠体内的生物分布^TM750)。FLI生物分布评估由于其安全性和易用性，可能是常规研究、筛选和改进小分子显像剂或更大的治疗性生物分子的理想方法。

图8：BALB / C小鼠的成像用4T1-LUC2-1A4植入OT并在急剧下注射IV 24H^TM750。

多层性

BLI可以与FLI耦合以询问不同的生物途径。为了说明这个应用程序，我们使用了Syngeneic 4T1-Luc2-1A4小鼠乳腺腺癌细胞注入免疫有态度的BALB / C小鼠的乳腺脂肪垫。当肿瘤达到〜300毫米时^3., ProSense^TM750例注射IV检测与侵袭性乳腺癌生长相关的组织蛋白酶活性。如图9所示,BLI FLI肿瘤信号容易检测到肿瘤但不完全重合的预计,鉴于荧光素酶是所有生物肿瘤细胞而产生的荧光信号不仅局限于肿瘤细胞,而且其他肿瘤相关的细胞,主要是巨噬细胞,负责组织蛋白酶ProSense的切割和摄取^TM750探头。因此，多模可用于同时在体内询问不同的生物学。

图9：BLI（左）和FLI（右）4T1-LUC2-1A4肿瘤的多模成像24小时注射组织蛋白酶特异性急性急性^TM750荧光探针。以下是相应肿瘤的特写镜头。

总结

分子成像模态，包括MRI，PET，BLI和FLI，为终级终点提供了一种可宝贵的替代品，如粗糙病理，组织重量，结节计数和/或组织学分析，用于评估肿瘤负担。通过允许纵向，实时，无侵入性，体内评估肿瘤生长和负担，转移和对治疗干预的反应，临床前成像承诺改善肿瘤学模型的设计和管理。yaboapp体育官网十多年来，我们在凯悦提供了各种行业领先的成像模式，并实现了临床前成像工具和专业知识，以帮助支持我们的客户，以支持他们的药物发现和开发研究。yaboapp体育官网该技术聚焦评测这些不同的成像方法提供了这些不同的成像方法，从可视化形态和结构变化，以跟踪分子的生物分布或了解生物学途径等。

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参考文献

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