利用中美冠科數據庫,快速查找所需模型
OncoExpress|HuBase|XenoBase|MuBase

博客

成像原位疾病

2019-01-24

  •  
  •  
  •  

探討成像在臨床前研究中如何可視化體內原位深處疾病生長。

癌癥研究用臨床前動物模型

抗癌藥研發面臨諸多挑戰,其中挑戰之一在于為評估新療法療效建立可靠的臨床前模型。如前所述,皮下移植瘤模型是幫助評估新藥物的常用工具。然而,在腫瘤形態、血管密度、微環境和轉移性擴散方面存在差異,這些模型通常無法完整再現臨床疾病。

腫瘤在相應的生理部位生長,稱為原位模型,能為病情發展提供一個更加逼真的環境,因此對模型進行療效評估的價值也就更高。然而,通過位深、全身性或轉移性腫瘤等評估原位模型疾病負擔,一些常用的判斷方法中則不易發揮其作用。

非侵入性小動物成像

最先進的小動物成像模式,可提供囊括完整的解剖和功能信息的非侵入性圖像。有了這些數據,即可在臨床前模型(包括原位植入)中針對病情進展和治療反應進行縱向研究。

根據所關心的生物學問題,現有若干技術既可單獨使用,也可聯合使用。小動物成像技術,在臨床前研究中極具利用價值的成像技術,包括:

  • 電子發射斷層掃描(PET)
  • 計算機斷層掃描(CT)
  • 單光子發射計算機斷層成像術(SPECT)
  • 光學成像
  • 磁共振成像(MRI)
  • 超聲檢查
  • 光聲成像

各種成像模式都有其相應的優缺點。例如,磁共振成像(MRI)和電子發射斷層掃描(PET)/計算機斷層掃描(CT)通量相對較低,常常需要使用示蹤劑(如磁共振成像(MRI) 使用釓,電子發射斷層掃描(PET) 使用18F氟脫氧葡萄糖)。這樣會增加成本,限制在藥效研究中的利用價值。光學成像高通量、低成本,但需要使用熒光素酶或熒光標記才能可視化組織或療法效果。

多模成像

為了擴大研究范圍,如今高分辨率成像模式常結合感光功能技術使用,這涉及眾多研究領域,包括腫瘤學、心臟病學、傳染病學和神經學。

這種多模成像流程有助于加強理解基礎疾病機理,為評估新化學實體和候選藥物提供高效工具。侵入性小動物成像技術的引入,為在臨床前藥物研發項目中及時應用此類模型的打開了空間,可能會提高人體試驗中藥物低消耗性的前景。

原位成像

若干原位模型業已呈現癌細胞在臨床相應位置生長,小動物成像技術已用于可視化病情進展情況和治療反應。除諸如白血病之類的液體病模型之外,還包括實體腫瘤模型,如前列腺癌、腦癌、肺癌、骨癌、膀胱癌、乳腺癌和卵巢癌[1]。

成像優勢

除能可視化位深、轉移性或全身性腫瘤之外,臨床前影像學還具有能在早期階段對確診移植進行預測的優勢。這樣一來,與傳統模型相比,干預治療更快速有效,擴大了治療窗口。

運用成像技術,還能使我們在個體動物體內跟蹤發病情況與疾病傳播貫穿整個研究過程。動物體內的病情跡象,在開始治療之前及在發病和治療期間的不同時間點都可進行判斷。

由于單個動物能有效作為自我對照,科研用動物數量就會大幅降低。這符合3R(動物替換、改良和降低)原則,解釋了生物多樣性。

利用互補成像技術,可將解剖數據與生物數據進行配準,從而更深入地了解作用機理。此外,成像技術還能實時可視化體內適用標記實體,如治療學。成像數據還有助于優化劑量和給藥策略,細化體內研究,最終使從實驗室到臨床轉換得以改善。

結論

小動物臨床前成像可更深入了解疾病原位模型。這樣我們就能用簡潔、靈活且經濟的方式來解答一系列的生物學難題。

  • 多次縱向跟蹤個體動物貫穿整個研究過程,以期減少既定研究所需的小鼠數量。
  • 利用多種成像技術,在同一實驗中我們可解決若干生物學疑難雜癥。
  • 利用臨床前影像學可檢測藥效學作用及微環境因素(如血管分布、壞死細胞和細胞凋亡)。
  • 可用于多種疾病模型,包括癌癥、神經病學、心血管疾病、感染和炎癥。
  • 我們可觀察到一系列新藥在體內的生物分布,包括抗體、ADCs、納米顆粒和小分子。
  • 多種成像模式相結合,為生物學提供包括解剖學參考點的數據。
  • 將影像學與免疫組織化學、流式細胞術(FACS)及PK分析等多種常規技術相結合,最大化研究中的信息量,可獲得全面完整的數據集。

參考文獻

[1] de Jong, Essers, & van Weerden. Imaging preclinical tumour models: Improving translational power. Nature Reviews Cancer 2014;14(7):481–93. 

Further Reading and Information on Preclinical Imaging Techniques

PET: Kuntner and Stout. Quantitative preclinical PET imaging: opportunities and challenges. Frontiers in Physics 2014; 2 https://doi.org/10.3389/fphy.2014.00012.

SPECT: Bernsen et al. The role of preclinical SPECT in oncological and neurological research in combination with either CT or MRI. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging 2014; 41:36-49.

MRI: Albanese et al. Preclinical Magnetic Resonance imaging and Systems Biology in Cancer Research. The American Journal of Pathology 2013;182(2):312-318.

Ultrasound: Greco et al. Ultrasound Biomicroscopy in Small Animal Research: Applications in Molecular and Preclinical Imaging. Journal of Biomedicine and Biotechnology 2012;2012:519238.

Optoacoustic imaging: Taruttis and Ntziachristos. Advances in real-time multispectral optoacoustic imaging and its applications. Nature Photonics 2015;9:219-227

Topics: Oncology

關注微信公眾號

尤尼克斯羽毛球