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李王,国王Gagea Karen Martirosyan玛丽约翰森,蒂莫西·马登丽莎Norberg,柯克s Culotta Steven j .弗兰克, ”毒性评估一种新的核磁共振成像标记,CoCl2-N-Acetylcysteine,老鼠”,毒理学杂志》, 卷。2018年, 文章的ID9173452, 8 页面, 2018年。 https://doi.org/10.1155/2018/9173452
毒性评估一种新的核磁共振成像标记,CoCl2-N-Acetylcysteine,老鼠
李王,1 国王Gagea,2 凯伦Martirosyan,3 玛丽·约翰森,4 蒂莫西·马登,5 丽莎Norberg,6 柯克s Culotta,7,8 和 史蒂文·j·弗兰克
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1实验放射肿瘤学部门,美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心
2兽医主管部门&手术,美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心
3物理系,美国德克萨斯大学的格兰德河河谷
4Strategia疗法,Inc .)、美国
5美国InPharma LLC。
6病理学系,美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心
7部门的实验疗法,美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心
8默克公司& Co .公司,进军美国新泽西
9放射肿瘤学部门,美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心
文摘
C4(钴dichloride-N-acetylcysteine [CoCl 1%2:2% NAC])是一种新型的磁共振成像对比标志,促进了可视化植入放射性种子近距离放射疗法在癌症。我们评估C4的毒性。控制(0% CoCl老鼠被分配2:南汽)、低剂量(0.1% CoCl2:2% NAC),参考剂量(C4)和高剂量(10% CoCl2:2% NAC)组。剂被注入到老鼠的左股四头肌肌肉。端点是器官和身体重量、血液学和血清化学和组织的病理学改变剂量后48小时28天和63天。学生的测试使用。在临床症状没有异常,身体和器官重量、终端或血液和血清化学一被发现,没有总值或系统性组织毒性的病理损伤被发现在任何治疗组在任何时间点进行了研究。在注射部位出现的,浓度在所有治疗组急性反应观察给药后48小时,恢复了28天。没有观察到28肌纤维变性或坏死或在任何团体63天。总之,单一肌内剂量的C4没有产生急性或慢性全身毒性或大鼠的炎症,建议C4可能毒理学地为癌症近距离放射疗法的临床使用安全。
1。介绍
当前护理在短距离放射治疗局限性前列腺癌的标准包括一个影像质量保证检查的放射性种子位置和预期的剂量分布。历史上的成像技术用于此目的是计算机断层扫描(CT)。虽然CT可以有效地可视化种子,是不太成功的可视化前列腺等软组织。磁共振成像(MRI),另一方面,是理想的可视化软组织(1,2),但需要一个正对比标志来识别种子(3];然而,核磁共振正日益被视为一个优秀的成像工具后处理质量保证(4,5]。一正对比标记在t1序列扫描正在开发为此C4,复杂的(CoCl氯化钴和防治作用2:NAC)封装在一个永久植入装置(3]。之前的研究表明,C4不影响各向异性或体积剂量测定法当附近放置放射性种子,也不改变T1正对比信号后暴露于高剂量的辐射(6]。C4进一步的络合率> 90%,在溶液中稳定,保持稳定在暴露于人血浆在生理pH值和温度(补充表1和2)。药物动力学的研究,biodistribution和急性毒性的C4演示了快速、词义消除和缺乏C4解决方案的毒性后注入到前列腺癌和periprostatic组织(7]。然而,一些证据表明intraprostatic观察炎症病理评价;炎症是否相关的外科手术或C4还不清楚。此外,是否漏胶囊在短距离放射治疗前列腺癌的C4的解决方案将加强系统性炎症或产生急性或慢性毒性影响是未知的。因此本研究的目的是评估潜在的炎症C4的毒性靶器官和系统。C4注入实验模型大鼠股四头肌肌肉,这将允许评估局部组织的宽容和复苏的任何损害,和准确的评估使用了局部和全身炎症。
2。材料和方法
2.1。C4的解决方案
解决方案在每个剂量水平1周内准备行政CoCl的标准操作程序2:从六水合氯化钴(CoCl准备南汽2•6小时2O;σ),防治(C5H9没有3年代;σ),超纯、过滤、double-deionized水(Milli-Q,微孔)。解决方案是储存在5±3°C和受光照到政府。在规定的注射时间,解决方案是加热到室温和转移到动物设施同时还受光。解决方案进行了分析总钴含量前后加药方式实验室通过电感耦合等离子体质谱法(休斯顿,德克萨斯州)。
2.2。动物
六十岁男性Sprague-Dawley老鼠,年龄在12 - 13周,体重300 - 450克,由查尔斯河实验室。这个物种已经被接受支持的研究目的化合物用于人类。动物住房和护理程序依法进行了动物福利法案修订的建议和指导方针的公共卫生服务,美国农业部,评估和认证协会国际实验动物保健和机构动物保健和使用委员会的德克萨斯大学MD安德森癌症中心的。环境条件在指定范围内至少90%的定期观察。老鼠被安置到每笼3层理或笼板(而不是雪松或松树芯片),和笼子定期消毒。没有已知的污染物可能会影响研究结果出现在床上用品。老鼠被喂食商业,干燥的啮齿动物食物随意,和水也随意。所有老鼠都隔离至少3天前剂量,和没有预防性或治疗性治疗在检疫期间。笼子里,老鼠发现单独治疗组。
2.3。动物治疗
老鼠被分配到四种剂量组(15只老鼠/剂量组):控制(0% CoCl2:南汽)、低剂量(0.1% CoCl2:2% NAC)、中期或参考剂量(1% CoCl2南京:2%;这是MRI-marker医疗设备中使用的解决方案),或高剂量(10% CoCl2:2% NAC)。这些是基于浓度浓度CoCl包含在参考医疗器械(1%2•6小时2O),将由一个更高的水平(10% CoCl2•6小时2(0.1% CoCl O)和一个较低的水平2•6小时2含有2% NAC O)。所有的解决方案。给出的解决方案是在9 -μ汉密尔顿1700系列气密25 L整除μL注射器与27个指标/ 0.5英寸针通过肌(坜)注入中间左后肢股四头肌。老鼠与异氟烷吸入麻醉和维护,防止损伤肌肉注射。一旦老鼠麻醉前,立即注入,在注射部位区域剪头发和注射部位用70%的酒精擦拭。除非特别指出,老鼠上面列出的顺序注射(控制、低剂量参考剂量和高剂量)。注射后立即注射部位是环绕永久性标记。
2.4。临床观察、尸体剖检和组织样本
老鼠每天观察临床症状,每周两次。2天(48小时),28天,或注射后63天,5从每个剂量组大鼠实验和1控制(3)与二氧化碳安乐死,称重,抽血,进行尸体剖检。血液样本采集后立即通过心脏穿刺安乐死的血液学和血清化学分析所有4组在每个时间点。所有的老鼠重采血前终端。在验尸,肝脏,肾脏,脾脏重量,所有器官都检查严重,组织样本中描述补充表3收集10%中性缓冲福尔马林固定。此外,整个股四头肌肌肉,与注射部位出现的目标组织,从治疗左后肢(包含标记区域注射部位),和所有动物的未经处理的右后肢(控制在48小时和3个剂量组,28天,和治疗后63天)收集在福尔马林固定、组织学处理和显微镜检查。所有剩余的组织从63天时间点剂量组保存在10%中性缓冲福尔马林和存档。兽医病理学家检查所有的动物尸体剖检和记录的组织变化。
2.5。血液样本处理和分析
血液样本收集与血清超小型电子管分离器被允许凝块收集后30分钟,然后被离心机2分钟17000 rpm为隔离处理的血清血清化学分析。对血液分析,收集血液样本在超小型电子管含有乙二胺四乙酸(EDTA);完整的血液细胞计数分析、血液涂片与Diff-Quik染色。完整的血液细胞计数分析与Cobas Integra 400 +仪器(罗氏)和血清Advia 120化学测量仪器(西门子)。
2.6。组织处理进行组织学分析
固定后,所有组织(表1和2)从控制和高剂量组安乐死在48小时后28天治疗处理,嵌入在石蜡块,切成4 -µ米厚的部分是安装在玻璃幻灯片和沾hematoxylin-and-eosin显微镜检查())。整个左股四头肌肌肉,包括注射部位,从所有的老鼠被切断在多个相似的组织学制备片每隔3毫米。所有这些器官的组织学部分,包括观察病变,检查和评估由兽医病理学家显微镜下。所有的股四头肌肌肉组织学部分治疗左后肢Aperio进行扫描,和损伤的程度在注射部位出现的即时测量在所有部分。
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数据显示为意味着(范围)。显著不同于控制P< 0.05。 控制,0% CoCl2:南京;低剂量,CoCl 0.1%2南京:2%;Ref CoCl (erence)剂量的1%2南京:2%;高剂量,CoCl 10%2:2% NAC。 ”,意思是微粒体积(在飞升);MCHC,意味着微粒血红蛋白浓度。 |
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数据显示为意味着(范围)。显著不同于控制< 0.05。因为溶血__的范围。 控制,0% CoCl2:南京;低剂量,CoCl 0.1%2南京:2%;CoCl Ref erence剂量,1%2南京:2%;高剂量,CoCL 10%2:2% NAC。 |
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2.7。统计分析
每个实验至少重复三次。除非特别指出,数据是作为手段和范围,和学生的测试(未配对,不平等的方差)被用来比较两组独立样本的体重,绝对和相对器官重量、血液血液或血清化学值。一个P值< 0.05被认为是表明统计上显著的差异。
3所示。结果
3.1。临床观察
所有的动物都活了下来,直到他们预定终止日期。没有不良临床症状或异常体重或绝对或相对器官重量是指出,并没有明显的血液异常被发现(表1)。中性粒细胞和单核细胞计数的虽然略升高治疗组与对照组在48小时内,增加的值仍然在正常参考范围内,这些价值观水平恢复到控制注射后28天、63天(表1)。这短暂的海拔最有可能反映了当地injection-related创伤导致炎症和骨骼肌纤维坏死;因此,我们不认为这是一个不利影响,而是一种正常的生理反应。轻微下降,淋巴细胞计数在高剂量组与对照组48小时后注射也仍然在正常参考范围内,可能反映了应激反应而不是治疗相关的不利影响。统计上的显著差异,平均红细胞微粒的体积下降在高剂量组的48小时内,和平均微粒血红蛋白浓度上升了在低剂量和参考剂量组相对于对照组的值(表63天1)。这些结果表明临床有意义的不利影响,因为所有的差异仍然在正常参考范围内,平均微粒体积回到控制水平剂量后28天。
同样,没有明显的异常血清化学测试记录(表2)。轻微的海拔在天冬氨酸转氨酶(AST)和碱性氨基转移酶(ALT)观察3时间点在某些群体,但他们不是剂量相关性和肝脏、心脏和肾脏正常的组织学检查。相反,这些微小的变化值反映的结合最小损伤骨骼肌和虚假增加轻微溶血的血液样本。其他统计上显著的差异在球蛋白水平的增加(P= 0.014),减少AST (P= 0.05)和ALT (P在28天= 0.017)水平参考组相对于对照组(表2),但是这些发现没有证实剂量趋势变化,因此没有考虑临床不良反应。
3.2。病理结果
没有发现严重病理病变在验尸,也没有组织病理急性或慢性全身毒性的证据或炎症在任何组织检查(包括脑、脊髓、肺、心、肝、肾、脾)从控制和高剂量组在48小时或即时消息注入CoCl后28天2:南汽。
急性剂量相关损伤的瞬态焦myotoxicity注射部位是在所有三个治疗组在注射后48小时(数字1(一)- - - - - -1 (c))。地区受影响的肌肉组织是典型的约1毫米×4毫米和显示急性骨骼肌的肌纤维变性和坏死。四个五个老鼠的参考剂量组和高剂量组小鼠的所有五个影响病变。此外,肌纤维变性和坏死的程度(用一个Aperio整场幻灯片数字图像扫描仪)是更大的高剂量组(平均受影响的肌肉面积:5080354μ米2比参考剂量组(平均)受影响的肌肉面积:1873015μ米2)。急性肉芽肿炎症浸润的中性粒细胞和巨噬细胞观察注射部位在48小时内控制和治疗动物,这是符合正常组织反应注射材料和早期治疗反应。注射部位的炎症的严重程度与剂量有关,表明当地急性毒性作用的C4骨骼肌(数字1(一)- - - - - -1 (c))。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(我)
在治疗的慢性阶段,在注射后28天和63天,没有变性或坏死病变观察左股四头肌在任何动物从控制或治疗组(数据1 (d)- - - - - -1 (f))。事实上,骨骼肌肌纤维注射部位主要由28天恢复正常,尽管很小的焦点分散巨噬细胞(组织细胞增生症)和再生肌纤维、指示决议相关的肌肉损伤和炎症在注射部位出现的最小。没有持续的治疗相关的组织损伤的证据指出在治疗后63天,没有观察到的微观或宏观损伤时的任何控制或治疗组(数字1 (g)- - - - - -1(我))。进一步发展的组织愈合反映在规模较小的存在再生肌纤维最小包围间质纤维组织和偶尔的小病灶的渗透在注射部位组织细胞。
4所示。讨论
Sprague-Dawley老鼠的这项研究的结果表明,单个肌内注射,中间的股四头肌肌肉,CoCl高达10%2:2% NAC没有产生显著的治疗相关的不良临床症状,没有身体或器官重量的变化,在血液或血清化学值没有显著变化。同样,尸检病理调查显示没有总值或病理证据的急性或慢性全身性毒性或炎症。贝聿铭注入后48小时,轻微的急性血液变化在中性粒细胞,单核细胞,淋巴细胞数量,轻微的焦myotoxicity表现急性变性和坏死的肌纤维在注射部位急性肉芽肿炎症相关。因为这些病变愈合和恢复正常骨骼肌28天和63天贝聿铭注射后,这些变化被认为是一个正常的生理愈合反应瞬时当地急性肌肉损伤。
磁共振成像提供了极好的解剖决议(8];此外,它还可以想象生理变化在肿瘤微环境或器官灌注通过动态对比增强磁共振成像(DCE-MRI) [9,10),这就需要静脉注射造影剂先生提醒管理(11]。这样的代理通常用于临床实践和被认为是相对安全的12]。然而,gadolinium-enhanced MRI最近与肾发生的系统性纤维化严重,可能致命的不良反应,在一些患者肾功能损害。这个综合征是一种罕见的原发性皮肤状况,伴随着疼痛和流动损失与参与的肾和其他器官如肺、心脏、肝、和隔膜(12- - - - - -16]。另一个提醒代理,C4,包括电离钴(有限公司2 +或公司(II)],它可以模拟缺氧,随后产生活性氧(ROS)在培养细胞和诱导直接细胞损伤(17,18]。同时,过度的一代的ROS可能刺激炎症过程18]。以前的工作表明,络合南汽与有限公司(II)似乎防止前列腺癌和periprostatic cobalt-related毒性组织注射后(7)和C4不提示过量的活性氧生成舌头在人类癌症细胞和正常细胞19];然而,很少有人知道潜在的急性或慢性全身毒性C4在活的有机体内。在这里,我们表明,单个肌内注射的C4浓度比用于临床使用十倍,100倍的自发破裂会释放多少120年人类前列腺癌MRI标记,导致急性或慢性全身毒性或炎症,没有微观损伤大脑,脊髓,肺,心脏,肝脏,肾脏,或脾,没有身体或器官重量的变化或在临床血液分析。这些发现表明,C4不太可能导致急性或慢性全身毒性在短距离放射治疗前列腺癌的临床使用。
关于急性局部反应,我们确实发现的证据焦急性变性和坏死相关的肌纤维急性肉芽肿炎症后48小时注射部位贝聿铭注入。一个评论(20.]显示相似的组织学研究结果的肌内注射生理盐水后48小时,啮齿动物、兔子,肌纤维再生和轻度纤维化的证据在注射后10天,42天。这些发现是类似于我们的研究观察在注射后28天和63天,和他们也类似于另一项研究涉及肌内注射抗生素在羊21]。我们认为这些焦急性变化是正常的,瞬态响应在48小时内,肌肉创伤的程度这个类似于肌内注射生理盐水或抗生素。此外,由于封装的C4将植入前列腺肿瘤,我们预计,这种局部注射反应不可能伤害病人。
我们的研究有局限性。并不是所有的生化标记被认为是可能的毒性指标是包括在这项研究中,有时是不可能的计划为所有的测量毒性当使用小的物种。
5。结论
总之,我们表明,单个肌内剂量的小说MRI-marker C4,在浓度范围从0到10倍剂量用于临床使用,临床系统没有产生急性或慢性毒性或炎症Sprague-Dawley老鼠。这些结果表明,C4可能不会导致临床系统急性或慢性毒性或炎症近距离放射疗法的临床应用。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
中华民国弗兰克和K.S. Martirosyan是C4成像的合伙人,LLC。中华民国弗兰克是一个顾问委员会成员和顾问瓦里安医疗系统公司所有其他作者声明没有利益冲突。
确认
支持这项工作的部分支持由癌症中心(核心)授予CA016672 MD安德森癌症中心的国家癌症研究所和前列腺癌基金会,通过姊妹机构网络大学癌症基金会基金,机构科研资助项目,启动资金(Steven J弗兰克)从德克萨斯大学MD安德森癌症中心。作者感谢阿加莎博士承担部门的兽医医学和外科技术援助。他们也谢谢克里斯汀F Wogan社论的MD安德森放射肿瘤学部门的援助。
补充材料
补充能力1:测量自由C4溶液中钴孵化在37°C。补充从C4解决方案能力2:测量自由钴在人类救助等离子体。补充能力3:组织收集的老鼠在48小时内,尸体剖检后28天,或者63天一个肌内剂量的C4。(补充材料)
补充材料
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