文摘
目的。癌症治疗细菌(BCT)使用工程研究鼠伤寒沙门氏菌近年来有所增加。2-Deoxy-2 [18F] fluoro-D-glucose正电子发射断层扫描(FDG PET)广泛用于癌症患者检测癌症,监测治疗反应和预测预测。本试验研究的目的是调查FDG模式吸收旅级战斗队后在小鼠肿瘤模型。程序。旅级战斗队通过执行减毒的静脉注射美国沙门氏菌感染(SLΔppGpp /勒克斯)雌性老鼠轴承肿瘤(来自CT26小鼠结肠癌细胞)在右大腿上。18F-FDG宠物图像后,在不同时间点之前获得银联信讬旅级战斗队。在活的有机体内在肿瘤生物荧光成像证实细菌存在。肿瘤体积,标准化的吸收值(SUV) FDG (SUVmax和SUVmean),早期SUV减少%,归一化肿瘤体积变化进行了分析。结果。后早期旅级战斗队(1或2天post-injection (dpi)),配合肿瘤吸收减少10的11老鼠,然后在后期增加。FDG旅级战斗队之前吸收与规范化的旅级战斗队后肿瘤体积变化。早期FDG减少%旅级战斗队后与规范化的旅级战斗队后体积变化。结论。肿瘤早期旅战斗队,FDG吸收减少,然后在后期增加。FDG肿瘤吸收之前旅战斗队,越高越好旅级战斗队的回应。FDG模式吸收旅级战斗队后肿瘤体积变化有关。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取,因此是一个很好的候选人评估旅级战斗队。
1。介绍
尽管最近在癌症治疗和相当大的进步,几个主要的治疗仍然存在局限性,包括耐药性,有限的有效治疗转移性肿瘤,对正常组织毒性(1]。因此,治疗建议。癌症治疗细菌(BCT)就是这样的一个替代;虽然它的起源可以追溯到大约150年前,现代疗法包括使用酿脓链球菌治疗不实用的肉瘤(2]。其他几个菌株也用于旅级战斗队(2- - - - - -9),包括大肠杆菌(5),梭状芽胞杆菌(10),沙门氏菌(3),李斯特菌(11),而双歧杆菌属(12),细菌通常会在范围广泛的肿瘤(7]。几项研究已经报道肿瘤抑制旅级战斗队(后5,6,13]。重要的是,旅级战斗队的研究不再局限于动物模型;一些在癌症患者进行临床阶段》试验(9,14- - - - - -19]。
旅级战斗队的常见细菌菌株是衰减的鼠伤寒沙门氏菌这是有缺陷的ppGpp合成(ΔppGpp美国沙门氏菌感染)[20.]。细菌显示100000 - 1000000倍增加半数致死量(21]。郑等人报道ΔppGpp美国沙门氏菌感染高出10000倍于肿瘤组织与其他器官相比(8]。至关重要的是,细菌注射在旅级战斗队迅速清除从内部器官5),而肿瘤定位后,旅级战斗队细菌没有公布从肿瘤,不进入血液循环22]。
我们之前美国培养的体内研究表明,肿瘤的生长旅级战斗队展出后两个阶段:肿瘤生长抑制1 - 10天,但之后再生(23]。个人的轨迹旅级战斗队经常显示显著差异治疗后肿瘤生长反应(24]。然而,目前没有方法来预测旅级战斗队的肿瘤抑制作用;因此,在活的有机体内要求成像技术监测及预测BCT效果。
葡萄糖模拟,2-deoxy-2 [18F] fluoro-D-glucose (FDG)被广泛使用作为正电子发射断层扫描(PET)的放射性示踪剂,通常显示氟- 18 -去氧葡萄糖摄取高恶性肿瘤由于无氧糖酵解增加(25]。在各种癌症患者,FDG PET /计算机断层扫描(PET / CT)策略用于肿瘤检测、监测治疗反应和预后的预测。FDG也积累激活免疫细胞(26触发免疫反应机制[],而银联信讬7,23,27]。因此,基于这些吸收形式,FDG似乎是一个不错的候选人评估旅级战斗队。据我们所知,没有先前的报道氟- 18 -去氧葡萄糖摄取分析肿瘤后旅级战斗队的变化。
因此我们氟- 18 -去氧葡萄糖摄取调查模式使用减毒肿瘤在小鼠肿瘤模型美国沙门氏菌感染期间和之后的旅级战斗队。
2。材料和方法
2.1。研究概述
本研究使用两个单独的执行试验:试验( 老鼠)和B ( 老鼠)。我们使用这种方法来避免给动物个体不同的制备过程,如禁食和全身麻醉(图1)。后生成结肠癌症动物模型(小鼠结肠CT26细胞腺癌行和雌性BALB / c小鼠;部分2。2),BCT开始使用单一静脉注射(部分2。3)。PET / CT扫描前获得旅级战斗队和连续随访中。
(一)
(b)
在审判,PET / CT扫描获得在0天post-injection (dpi), 2 dpi, 10 dpi, 16 dpi (a1-a6老鼠)。
在试验B, PET / CT扫描在0 dpi,获得1 dpi, 4 dpi, 7 dpi, 15 dpi (b1-b5老鼠)。肿瘤大小为0 dpi, 3 dpi, 6 dpi, 9 dpi, 12 dpi, 16 dpi和19 dpi审判在0 dpi, 3 dpi, 6 dpi, 9 dpi, 12 dpi, 15 dpi, 17 dpi试验B。
2.2。肿瘤细胞系和小鼠模型
总共11个雌性BALB / c小鼠(6周大)被用于这项研究。小鼠结肠CT26细胞腺癌行(美国类型文化集合,crl - 2638)异种移植到动物。细胞培养在杜尔贝科修改鹰介质在37°C公司5%2在特定的无菌条件下使用。通过皮下注射肿瘤生成 CT26细胞磷酸缓冲盐(PBS)到每个鼠标的右大腿。旅级战斗队当时发起当肿瘤体积达到约180毫米3。肿瘤长度(L),宽度(W)和深度(D)维度测量使用单一卡尺(毫米3一位研究人员)。肿瘤体积(V)计算使用公式: 。
2.3。菌株和旅级战斗队
减毒美国沙门氏菌感染有缺陷的ppGpp合成(RelA::猫,地点::菅直人)和细菌表达荧光素酶(勒克斯)操纵子(SHJ2037) (SLΔppGpp /勒克斯)(28,29日)被用于旅战斗队,使用一次性执行通过尾静脉(静脉注射 100年菌落(CFU) /鼠标μL PBS (29日])。
2.4。PET / CT扫描
6小时前壁注入,老鼠笼单独和所有食品和锯末移除。老鼠蒙面和麻醉使用2.5%异氟烷在空气中。FDG注射前,血清葡萄糖水平测量使用一个(Accu-Chek®性能,罗氏诊断,印第安纳波利斯,美国),以确保空腹状态。然后,18F-FDG(7.4兆贝可)通过尾静脉注射。1 h后,PET / CT扫描表现除了头部区域。我们用microPET扫描仪(TN Inveon,西门子医疗解决方案,诺克斯维尔,美国)。获得使用三维图像重建ordered-subset期望最大化算法,有四个迭代。重建的像素大小是0.78毫米在轴向和横向方向( 159像素的横向切片)。数据规范化,衰减修正,和死时间校正也执行。PET / CT图像进行了分析使用PMOD v.3.310 (PMOD技术有限公司、苏黎世、瑞士)。FDG在肿瘤吸收测量作为标准摄入值(SUV) [30.,31日]。后手工绘画的最高(ROI)在肿瘤吸收,最大标准化吸收(SUVmax)和平均标准摄入值使用PMOD (SUVmean)获得。
2.5。在活的有机体内生物荧光成像(BLi)
在活的有机体内BLi证实成功的注入和SLΔppGpp /勒克斯积累在肿瘤。图片被收购后PET / CT扫描在同一天。捕捉图像,一个20 - 100成像系统配备一个电荷耦合装置摄像头(卡尺生命科学、沃尔瑟姆,妈,美国)使用。在空气和2.5%异氟烷麻醉后,老鼠被放置在不透光的商会20 - 100系统。生活图像软件v.2.25(卡尺生命科学)是用于图像采集和处理。在试验,在活的有机体内在2 dpi BLi收购。在试验B中,在活的有机体内BLi同日PET扫描和执行在活的有机体内BLi计数也收购了。
2.6。分析的变量
SUVmax SUVmean,肿瘤体积值在每个时间点被用于分析。使用以下公式:
一个圆形的ROI是氟- 18 -去氧葡萄糖摄取的肿瘤区域,之后SUVmax和SUVmean值。
此外,早期SUVmax减少%,早期SUVmean减少%,归一化肿瘤体积变化,和增长比率计算如下:
早期SUVmax减少%计算是最早的旅级战斗队后测量;因此,SUVmax 2 dpi是用于试验和SUVmax 1审判b dpi收购时候被用于早期SUVmean减少%。分析旅级战斗队的影响,早期(6 dpi)和后期(16或17 dpi)时间点被使用,和从增长图表,早期的时间点(6 dpi)使用。后期时间点(16或17 dpi)也被用作是最长随访时间最短间隔A和B试验。
2.7。实验细菌负荷/殖民效率
效率评估细菌负荷,一个额外的实验完成后试验A和b CT26异种移植在生成9老鼠。SLΔppGpp /勒克斯注入肿瘤小鼠以同样的方式。在活的有机体内BLi完成在1 dpi鼠标1 ~ 3,在鼠标4 ~ 6 3 dpi和5 dpi鼠标7 ~ 9。后在活的有机体内BLi,血、肺、肝、脾、和肿瘤的老鼠被体外BLi提取并成像。
2.8。统计分析
斯皮尔曼等级相关系数(ρ)是用于分析非参数变量之间的相关性。所有统计分析使用Medcalc®v.18.5。确定统计学意义 。
3所示。结果
3.1。一般特征之前旅级战斗队
A和B之间的试验时,我们观察到肿瘤体积(0 dpi)无显著差异。在11个老鼠,两个死于研究:A5在2 dpi和A3 16岁dpi(尺寸进行了测量,直到12 dpi)。肿瘤体积(0 dpi并不与SUVmax ( )或SUVmean ( )在0 dpi。
3.2。肿瘤的生长和BLi旅级战斗队
在活的有机体内BLi证实成功的SLΔ在所有小鼠肿瘤ppGpp /勒克斯积累。旅级战斗队后,肿瘤的生长被抑制,直到6 - 9 dpi大多数老鼠,增长或(数字2和3)。然而,在a1、a3老鼠,肿瘤没有压抑和持续增长(图2(一个))。
(一)
(b)
(c)
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
在活的有机体内BLi发现SLΔppGpp /勒克斯积累在肿瘤信号直到10 dpi,而在15或16 dpi没有检测到信号。在试验B中,光信号进行计数。信号从在活的有机体内氟- 18 -去氧葡萄糖摄取BLi (dpi)与肿瘤之前旅级战斗队(SUVmax 0 dpi, 和 ;与SUVmean 0 dpi, 和 )。然而,光信号在活的有机体内BLi和肿瘤体积没有联系(0 dpi),体积变化,肿瘤生长比率,早期SUVmax减少%,或早期SUVmean减少% ( )。
在另一个实验中,我们列举细菌积聚在肿瘤SL的静脉注射ΔppGpp /勒克斯( CFU /鼠标)。超过108SL的CFU /克ΔppGpp /勒克斯积累在肿瘤1,3,5 dpi(图S1、电子辅料(ESM))。
3.3。FDG模式在肿瘤吸收旅级战斗队
FDG在肿瘤在早期减少吸收旅级战斗队(1或2 dpi)在10 11老鼠,但它增加了在以后的日子。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取在鼠标(a3),只有一个没有减少在早期旅级战斗队(图3 (c))。
A和B之间的试验时,我们观察到没有显著差异氟- 18 -去氧葡萄糖摄取氟- 18 -去氧葡萄糖摄取肝和肺(图S2ESM)。
3.4。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取之间的相关性在旅级战斗队和治疗反应
治疗期间的反应,我们分析了归一化肿瘤体积变化(图4)。6 dpi, pre-BCT SUVmax在肿瘤和SUVmean指数与归一化后的体积变化旅级战斗队( 和 和 和 ,分别的数据4(一)和4 (b))。这意味着更高的氟- 18 -去氧葡萄糖摄取的旅级战斗队之前,肿瘤抑制越大。然而,在16或17 dpi,只有SUVmean值( , )与规范化的肿瘤体积变化(数据吗4 (c)和4 (d))。
(一)
(b)
(c)
(d)
肿瘤体积(0 dpi没有与规范化在6 dpi(肿瘤体积变化 )16岁或17 dpi ( ,图S3ESM)。无论是SUVmax还是SUVmean 0 dpi与肿瘤体积在6 dpi ( )16岁或17 dpi ( ,图S4ESM)。
3.5。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取之间的相关性后旅级战斗队和治疗反应
氟- 18 -去氧葡萄糖摄取后旅战斗队,减少肿瘤的早期(1或2 dpi)。我们计算使用早期SUVmax减少%和早期SUVmean减少%。我们还观察到一个重要的归一化肿瘤体积变化之间的相关性和早期SUV减少%(图5)。在早期响应时间点(dpi) 6日,及早的SUVmax减少%和早期SUVmean减少%与归一化肿瘤体积变化( 和 减少SUVmax % 和 减少SUVmean %;数据5(一个)和5 (b))。在后期响应时间点(16或17 dpi),两个早期SUVmax减少%和减少早期SUVmean %与归一化相关肿瘤体积变化( 和 减少SUVmax % 和 减少SUVmean %;数据5 (c)和5 (d))。综上所述,这些数据表明,氟- 18 -去氧葡萄糖摄取减少在早期预测后银联信讬学力测验的结果。
(一)
(b)
(c)
(d)
从6 dpi肿瘤体积分析,及早的SUVmax减少% ( 和 )和早期SUVmean减少% ( 和 )负相关,肿瘤体积。从分析16或17 dpi,早期SUVmax减少% ( 和 )和早期SUVmean减少% ( 和 )负相关,肿瘤体积(图S5ESM)。
4所示。讨论
据我们所知,这是第一个试点研究氟- 18 -去氧葡萄糖摄取分析肿瘤后旅级战斗队的变化。我们观察到氟- 18 -去氧葡萄糖摄取一些独特的特点:(1)氟- 18 -去氧葡萄糖摄取肿瘤减少后的头两天旅战斗队,然后增加,肿瘤移植前re-growth;氟- 18 -去氧葡萄糖摄取(2)旅级战斗队之前与规范化的旅级战斗队后肿瘤体积变化;及(3)后及早的FDG减少% BCT旅级战斗队后与归一化相关肿瘤体积变化。
机制可能涉及潜在的肿瘤细菌趋药性的系统(32- - - - - -34),炎症cytokine-mediated肿瘤血管扩张(35,36),和immune-privileged肿瘤环境(7,37,38]。然而,支撑机制旅级战斗队使用的治疗效果沙门氏菌物种尚不清楚。沙门氏菌物种被认为杀死肿瘤细胞的凋亡和/或自噬通过改变宿主抗肿瘤免疫反应或营养不足1]。沙门氏菌也通过损伤激活inflammasome通路信号从癌症细胞和巨噬细胞释放39]。这些影响可能导致的旅级战斗队的治疗效果沙门氏菌。
FDG不是一个特定的放射性示踪剂对细胞凋亡。然而,旅级战斗队不仅仅局限于细胞凋亡机制。最近的一项研究调查凋亡成像追踪报道,FDG是更可靠的和敏感的评估治疗效果40]。这项研究的作者报道,肿瘤细胞凋亡,诱导的抗血管新生代理,更敏感和可靠地监测了FDG相比,需要膜联蛋白v电压的凋亡成像设备连接(40]。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取此外,在恶性肿瘤的影响不仅通过癌细胞,而且细胞在肿瘤微环境41- - - - - -43]。激活中性粒细胞增加过剩型3和4的表达导致增加葡萄糖摄取[42),和肿瘤坏死因子-α由氟- 18 -去氧葡萄糖摄取增加巨噬细胞在肿瘤细胞分泌的43]。淋巴细胞也在肿瘤基于氟- 18 -去氧葡萄糖摄取增加它们的数量和激活状态(41]。因此,提升FDG积累在肿瘤被大量反射和癌症和免疫细胞的活动。基于这些提议的吸收机制,配合是一个很好的候选人评估旅级战斗队。
我们确定了早期(1或2天内)氟- 18 -去氧葡萄糖摄取减少在肿瘤旅级战斗队。这反映出沙门氏菌在早期的行为;证实了细菌积聚在肿瘤在活的有机体内BLi 1 dpi。Ganai等人报道美国沙门氏菌感染积累在肿瘤全身注射后3小时32),在48小时后,肿瘤细胞凋亡增加了和可行的组织减少32]。这些数据都符合我们的发现在肿瘤的早期氟- 18 -去氧葡萄糖摄取减少旅级战斗队。
先前的研究也报道了氟- 18 -去氧葡萄糖摄取高肿瘤与可怜的肺癌患者的生存期,乳腺癌,结肠癌,或淋巴瘤(44]。此外,氟- 18 -去氧葡萄糖摄取肿瘤与p53等几个预后因素的水平,Ki67,结肠癌患者GLUT1和己糖激酶(45]。相比之下,在这项研究中,氟- 18 -去氧葡萄糖摄取高的肿瘤在旅级战斗队旅级战斗队后显示更好的结果。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取我们观察到,在旅级战斗队与规范化的旅级战斗队后肿瘤体积的变化。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取高之前BCT旅级战斗队后显示更好的结果和建议旅级战斗队更有效地与葡萄糖代谢增加肿瘤。这种差异是可以理解的重要作用在肿瘤微环境中免疫细胞银联信讬与常规治疗相比,如化疗和放疗。在旅战斗队,激活免疫细胞主要是参与杀肿瘤的机制(1,39]。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取高代表大量的激活免疫细胞(46,47]。结果在先前的研究中,我们还报道,银联信讬相关免疫细胞浸润和激活的肿瘤环境(8,23]。我们的研究结果还表示不同的治疗机制之间传统的癌症治疗和旅级战斗队。此外,当我们分析在活的有机体内BLi光信号在试验B,氟- 18 -去氧葡萄糖摄取他们呈正相关,在肿瘤旅战斗队,表明肿瘤定位美国沙门氏菌感染在hypermetabolic更好的肿瘤。
我们观察到早期SUV减少%与规范化的旅级战斗队后肿瘤体积变化。这意味着更高的氟- 18 -去氧葡萄糖摄取减少在早期预测一个较小的肿瘤后银联信讬旅级战斗队后质量。我们假设早期细菌的反应将决定最后的旅级战斗队的影响及这些信息可以用来预测BCT效果。
这个试点研究有一定的局限性。研究动物的数量是很小的。进一步的影像学研究正在进行中,以比较不同放射性示踪剂的特点如FDG和fluorodeoxysorbitol旅级战斗队。另外,我们没有执行在体外组织学和基因组分析之前和之后的旅级战斗队。然而,我们的研究只集中在旅级战斗队氟- 18 -去氧葡萄糖摄取的分析模式。进一步的研究调查在体外分子基因改变后旅级战斗队。
5。结论
这是第一个使用减毒研究旅级战斗队的氟- 18 -去氧葡萄糖摄取调查模式美国沙门氏菌感染。肿瘤早期旅战斗队,FDG吸收减少,然后在后期增加。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取越高在旅战斗队,更好的旅级战斗队的反应,氟- 18 -去氧葡萄糖摄取和模式有关旅级战斗队后肿瘤体积变化。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取因此,似乎是一个不错的候选人评估旅级战斗队旅级战斗队。
数据可用性
上可用的数据请求。
伦理批准
所有适用的机构和/或国家动物保健和使用指南。动物实验都符合Chonnam国立大学动物研究委员会协议。
的利益冲突
所有作者声明没有利益冲突与工作相关的研究。
确认
这项研究得到了美国国家研究基金会(NRF)授予由韩国政府(MSIT) (2020 r1a5a2031185 2020 m3a9g3080282)。
补充材料
图S1:积累的工程鼠伤寒沙门氏菌CT26结肠癌模型。肿瘤靶向的工程美国沙门氏菌感染(SLppGpp-lux) CT26结肠癌模型证实了在活的有机体内从1 BLi dpi旅级战斗队。数据显示细菌负荷/殖民效率在肿瘤后旅级战斗队CT26结肠癌模型。图S2:比较肿瘤体积及氟- 18 -去氧葡萄糖摄取肝脏和肺之前BCT CT26结肠癌模型试验a和b之间图S3:相关性预处理氟- 18 -去氧葡萄糖摄取肿瘤体积和肿瘤治疗前和治疗结果CT26结肠癌模型。氟- 18 -去氧葡萄糖摄取图S4:相关性预处理及肿瘤体积后BCT CT26结肠癌模型。图S5:及早的SUV减少%之间的相关性及肿瘤体积后BCT CT26结肠癌模型。图S6:氟- 18 -去氧葡萄糖摄取的改变在肝及肺之前和之后BCT CT26结肠癌模型。(补充材料)