PLoS ONE: Computed Tomography Imaging af solide tumorer Brug en Liposomal-Jod Contrast Agent i Companion Hunde med naturligt forekommende Cancer

Abstrakt

Målsætninger

Companion hunde med naturligt forekommende cancer tjene som et vigtigt stor dyremodel i translationel forskning, fordi de deler stærke ligheder med humane kræftformer. I denne undersøgelse har vi undersøgt en lang cirkulerende liposomal-iod kontrastmiddel (liposomal-I) til computertomografi (CT) afbildning af faste tumorer hos selskabsdyr hunde med naturligt forekommende cancer.

Materialer og Metoder

de institutionelle dyr etiske komitéer godkendt undersøgelsen og skriftligt informeret samtykke blev opnået fra alle ejere. Tretten hunde (gennemsnitsalder 10,1 år) med en række masserne, herunder primær og metastatisk levertumorer, sarkomer, brystcarcinom og lungetumorer, blev indrulleret i studiet. CT-billeddannelse blev udført præ-kontrast og ved 15 minutter og 24 timer efter intravenøs administration af liposomalt-I (275 mg /kg jod dosis). Konventionel kontrast-forstærket CT billeddannelse blev udført i en delmængde af hunde, 90 minutter før administration af liposomalt-I. Histologisk eller cytologisk diagnose blev opnået for hver hund før optagelse i studiet

Resultater

Liposomal-I resulterede i signifikant. (P 0,05) stigning og ensartet mattering af det vaskulære rum. Ikke-renal, blev retikuloendoteliale systemisk clearance af kontrastmidlet demonstreret. Liposomal-I aktiverede visualisering af primære og metastatiske levertumorer. Sub-cm størrelse leverlæsioner groft optrådt som hypo-forbedret i forhold til det omgivende normale parenkym med forbedret læsion synlighed i post-24 timer scanning. Store levertumorer ( 1 cm) viste en heterogen mønster af intratumoral signal med synligt højere signal enhancement på post-24 timers tidspunktet. Ekstra-hepatiske, ekstra milten tumorer, herunder histiocytisk sarkom, anaplastisk sarkom, brystcarcinom og lungetumorer, blev visualiseret med en heterogen ekstraudstyr mønster i den post-24 timer scanning.

Konklusioner

Den lange cirkulerende liposomal-jod kontrastmiddel aktiveret langvarig visualisering af små og store tumorer i følgesvend hunde med naturligt forekommende kræft. Undersøgelsen garanterer fremtidige arbejde for at vurdere følsomheden og specificiteten af ​​Liposomal-I agent i forskellige typer af naturligt forekommende hunde tumorer

Henvisning:. Ghaghada KB, Sato AF, Starosolski ZA, Berg J, Vail DM (2016 ) Computed Tomography Imaging af solide tumorer Brug en Liposomal-Jod Contrast Agent i Companion Hunde med naturligt forekommende kræft. PLoS ONE 11 (3): e0152718. doi: 10,1371 /journal.pone.0152718

Redaktør: Bing Xu, Brandeis University, UNITED STATES

Modtaget: Januar 12, 2016 Accepteret: 17 marts 2016; Udgivet: Marts 31, 2016

Copyright: © 2016 Ghaghada et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed:. Alle relevante data er inden for papir og dens støtte Information filer

Finansiering:. undersøgelsen blev støttet af en forskningsbevilling fra Marval Pharma Ltd. finansieringskilderne havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre eller udarbejdelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:. på tidspunktet for undersøgelsen, blev KBG understøttet af en forskningsbevilling fra Marval Pharma Ltd. Dette ændrer ikke forfatternes overholdelse PLoS ONE politik om deling af data og materialer. Resten af ​​forfatterne har ingen konkurrerende interesser til at erklære.

Introduktion

På grund af let adgang og lave omkostninger, kontrast-forstærket CT (CECT) billeddannelse spiller en vigtig rolle i forvaltningen af humane cancerpatienter. Kontrastmidlerne, der anvendes i CT-billeddannelse er meget vandopløselige, jodbaserede, lavmolekylære organiske molekyler med hurtige renale-clearing farmakokinetik. Den korte halveringstid i blodet af disse midler nødvendiggør bolus administration af koncentreret opløsning, synkroniseret med CT-billeddannelse for at lette optimal opacifikation i volumenet af interesse, for erhvervelse af diagnostiske billeder. Bolus administration kombineret med de heterogene og hurtige kontrastmiddel strømningsdynamik kan præsentere udfordringer ved diagnose af maligne læsioner [1-3]. Undersøgelser har vist, at CT har lavere følsomhed sammenlignet med magnetisk resonans billeddannelse (MRI) og positronemissionstomografi (PET) ved diagnose af leverlæsioner [3,4]. Derudover kontrast-induceret nefropati er fortsat et problem især i ældre og kræftpatienter med nedsat nyrefunktion [5,6].

Liposomale-baserede kontrastmidler er blevet undersøgt til brug med en bred vifte af billeddiagnostiske metoder [7- 9]. For CT-kontrastmidler, indkapsling af konventionelle jodbaserede molekyler inden i kernen indre af liposomer i, ændret biodistribution og farmakokinetik [10-12]. Snarere end den typiske renal clearance, er liposomale kontrastmidler systemisk blokerede via optagelse af retikuloendoteliale system (RES). Overflademodifikation med en hydrofil polymer, såsom polyethylenglycol (PEG), øger blod-opholdstiden af ​​liposomerne [13]. Disse egenskaber gør lang cirkulerende liposomal-iod attraktive til anvendelse som en CT-kontrastmiddel, fordi dets persistens i blodet puljen undgår behovet for præcise timing af kontrast injektion under scanning og dens ikke-renal clearance via RES kan nedsætte nefrotoksicitet. Derudover har deres evne til at ekstravasere og ophobes i solide tumorer, delvis på grund af den forbedrede permeabilitet og fastholdelse (EPR) effekt aktiveret effekt undersøgelser af liposomal kontrastmidler i kræft billeddannelse, de fleste af dem gennemført i gnaver modeller for humane kræftformer [14 ].

Companion hunde udvikler naturligt forekommende kræftformer, der deler stærke ligheder med humane kræftformer og deres inddragelse i prækliniske modellering studier giver en unik og klinisk relevant mulighed i translationel forskning [15,16]. I forbindelse med cancer imaging, deres anvendelse muliggør proof-of-concept undersøgelser af hidtil ukendte imagografimidler /modaliteter for naturligt forekommende tumorer. Det giver også mulighed for undersøgelser af klinisk relevante læsion størrelser på klinisk-ækvivalente CT-skannere.

Formålet med denne forundersøgelse var at foretage en undersøgelse af en lang cirkulerende liposomal-jod kontrastmiddel (Liposomal-I) for CT billeddannelse af faste tumorer i companion hunde med naturligt forekommende cancer. Mere specifikt denne undersøgelse søgt at forstå signal enhancement mønstre for visualisering af primære og metastatiske faste tumorer i CT-scanninger erhvervet under anvendelse af liposomal-I. Et sekundært mål med denne undersøgelse var at bestemme post-kontrast tidsmæssige ændringer i CT-signal til større vaskulære strukturer og målorganer.

Materialer og metoder

anvendelse af kundernes ejede dyr blev godkendt af Institutional Animal Care og Brug udvalg af University of Wisconsin-Madison School of Veterinary Medicine og Tufts Cummings School of Veterinary Medicine. Skriftligt informeret samtykke blev også opnået fra alle ejere.

kontrastmiddel

liposomal-I blev fremstillet som pr procedurer beskrevet tidligere [17]. Kort beskrevet en lipidblanding (150 mmol /l), der består af 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phospho- cholin (DPPC), cholesterol og 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin-N – [methoxy (polyethylenglycol) -2000] (DSPE- mPEG2000) i en 56: 40: 4 molforhold blev opløst i ethanol på ~ 65 ° C. Den ethanoliske lipidopløsning blev hydratiseret med en iodixanol opløsning (550 mg I /ml) ved ~ 65 ° C og derefter sekventielt ekstruderet på en Lipex Thermoline ekstruder (Northern Lipids, Vancouver, British Columbia, Canada) til størrelse liposomerne til ~ 140 nm . Den resulterende opløsning blev diafiltreret ved anvendelse af en tangential flow-filtrering modul (Spectrum Laboratories, CA) for at fjerne frit iodixanol. Størrelsesfordelingen af ​​liposomer i den endelige formulering blev bestemt ved dynamisk lysspredning (DLS). Koncentrationen af ​​iodixanol i slutproduktet blev bestemt under anvendelse af en HPLC-metode. Produktet blev fremstillet som en steril, klar-til-brug suspension. Den gennemsnitlige liposomstørrelse i den endelige formulering var 135 ± 20 nm og polydispergeringsindeks var under 0,15. Den samlede iodkoncentration var ~ 110 mg I /ml med mere end 95% af iodixanol stabilt indkapslet i liposomerne.

In vitro

holdbarhed stabilitet studier viste, at produktet var stabilt i mindst et år.

Animal Studies

Hunde præsenterer til de lokale institutioner med histologisk eller cytologisk bekræftet masser af enhver histologi og ethvert stadium var berettigede til deltagelse. Diagnosen blev foretaget af ultralyd-vejledt tru-cut histologisk eller 20-gauge kanyle-aspirat cytologi. De hunde, der havde obduktion undergik også histologisk bekræftelse af afbildede læsioner. En delmængde af hunde gik til operation efter den endelige imaging session, og alle groft unormale væv identificeret enten intraoperativt eller på CT-scanninger, blev skåret ud, når det er muligt, eller biopsi. Da undersøgelsen skred frem, blev præference givet til sager, der havde en forudgående historie eller en diagnose af primære eller metastatiske levertumorer. Hunde skulle have tilstrækkelig funktion orgel som angivet af komplet blodtælling og serum biokemi profil. Hunde blev også forpligtet til at have en veterinær komparativ onkologi gruppe (VCOG) generelle præstation kvalitet af 0 (fuldt aktiv, i stand til at udføre på pre-sygdom niveau) eller 1 (mild sløvhed i baseline, formindsket aktivitet fra præ-sygdom niveau, men i stand at fungere som et acceptabelt pet) [18]. Ingen af ​​de hunde, der deltog i denne undersøgelse blev hårdt kompromitteret. Under administrationen af ​​kontrastmidlet blev hundene overvåget for puls, åndedræt og blodtryk. Fysiske undersøgelser blev udført ved opfølgning.

Liposomal-I Kontrast Administration Protocol

Hunde blev administreret Liposomal-I på et jod dosis på 275 mg /kg legemsvægt (2,5 ml /kg volumen dosis). Jod dosis anvendt i denne undersøgelse ligner tidligere undersøgelser, der udføres i små dyremodeller, som har vist synlighed af faste tumorer [19,20]. Den kontrastmiddel blev administreret til bedøvede hunde umiddelbart efter deres pre-kontrast baseline CT-scanning. Da hunde er hyper-følsomme over for liposombaserede infusionsreaktioner, blev en multi-trins infusion protokol indført for administrationen af ​​liposomale kontrastmiddel. Administration af udførtes som en langsom intravenøs infusion ved hjælp af en infusionspumpe med en hastighed på 0,2 ml /minut i de første 5 minutter af infusionsperioden. I mangel af væsentlige ændringer i blodtryk (BP), hjertefrekvens (HR), og andre tegn på bivirkninger, blev dosishastigheden eskaleret i løbet af en 1- til 2-minutters periode til en infusionshastighed på 2 ml /min, som blev fortsat i 5 minutter og steg derefter til 5 ml /min for resten af ​​infusionen. Hos hunde, der oplever bivirkninger, blev infusion bremset eller forbigående afbrydes og intravenøs væsketerapi fortsat forud for fortsættelse af infusion.

CT Imaging

Dyr blev transporteret fra den veterinære centrum til diagnostisk billeddannelse afdelingen. I alle hunde, blev et let fly af generel anæstesi induceret med propofol (4-6 mg /kg IV) og vedligeholdes med isofluran inhalationsanæstetika anæstesi under ledelse af anæstesi tjenester på hver institution.

Imaging blev udført den 16.-slice og 64-slice MDCT scannere (Aquilion-16, Toshiba Medical Systems, Tustin, Californien, Discovery CT750HD, GE Healthcare, Little Chalfont, UK). Hundene blev inddelt i to grupper. Hundene i gruppe 1 (n = 9) blev afbildet under anvendelse af liposomal-I alene. Gruppe 2 hunde (N = 4) blev afbildet under anvendelse af et konventionelt kontrastmiddel, Iohexol, og derefter bruge Liposomal-I, hver Delstudiet adskilt med mindst 90 minutter. I syv af de ni Gruppe 1 hunde, blev en præ-kontrast baselinescanning erhvervet, efterfulgt af indgivelse af liposomalt-I. Post-kontrast scanninger blev erhvervet ved 15 minutter og 24 timer efter afslutningen af ​​liposomal-I administration. De resterende to hunde modtog kun en post-24 timer scanning. Disse to hunde var vågen under administration af Liposomal-I kontrastmidlet.

En sammenlignende billeddannelse undersøgelse blev gennemført i de fire Gruppe 2 hunde. Efter induktion af anæstesi, hver hund undergik en pre-kontrast baselinescanning efterfulgt af en triple-fase konventionel CECT scanning. Konventionelle CECT scanninger blev erhvervet som pr standard in-house-protokol. Kort beskrevet hver hund modtog en intravenøs bolusinjektion af Iohexol (Omnipaque ™ – 300 mg I /ml, GE Healthcare, Little Chalfont, UK,) i en dosis på 2,2 ml /kg (660 mg I /kg) med en hastighed på 5 ml /s. En halvfems minutter udvaskningsperiode blev observeret efter afslutningen af ​​konventionel CECT at lette systemiske clearance Iohexol. Derefter Liposomal-I blev administreret og post kontrast scanninger blev erhvervet ved 15 minutter og 24 timer efter afslutningen af ​​liposomal-I administration.

Pre-kontrast og Liposomal-I-forbedrede CT-scanninger blev erhvervet ved 120 kVp med følgende indstillinger: rør strøm: 100-400 mA; skivetykkelse: 0,625-1,25 mm. Alle billeder blev rekonstrueret ved hjælp af en standard kerne tilgængelig på CT-scanner.

Billede og dataanalyse

En veterinær radiolog gennemgik CT-billeder (A.F.S, 15 års erfaring). I gruppe 1 hunde, blev kvantitativ analyse af CT-billeder udført i Osirix (version 5.8.5 64-bit; Pixmeo, Bernex, Schweiz) (Z.A.S, 4 års erfaring). Cirkulære områder af interesse blev trukket i store blodkar (faldende aorta, vena cava inferior og portal vene), lever, milt, nyre cortex, blære og muskler (erector spinae). For hvert organ /blodkar blev tre ROIs trukket på forskellige billeder. Resultaterne blev præsenteret som gennemsnit CT signal (i Hounsfield Units, HU) med standardafvigelse. Mean vaskulær CT signal blev bestemt som gennemsnittet af CT-signal i nedstigende aorta, vena cava inferior og portal vene.

Statistisk analyse

En Kruskal-Wallis test blev anvendt til statistisk analyse af signalet forbedring i forskellige organer. En parret t-test blev anvendt for parvis gruppe sammenligning af signal enhancement mellem forskellige tidspunkter. P-værdier 0.05 justeres med Bonferroni korrektion blev anset for at indikere en statistisk signifikant forskel.

Resultater

I alt 13 hunde blev rekrutteret til undersøgelsen. Gennemsnitsalderen var 10,1 år (spændvidde 4-15 år) og gennemsnitlig kropsvægt var 30,2 kg (interval 23.1-36.6 kg). De diagnoser af alle tilfælde er tilvejebragt i tabel 1. Administrationen af ​​liposomalt-I resulterede i statistisk signifikant (p 0,05) og ensartet forstærkning af signalet det arterielle og venøse system (Fig 1A). Mean vaskulær CT signal steg fra ~ 36 HU med forudfastsat kontrast til ~ 130 HU 15 minutter efter Liposomal-I-administration, efterfulgt af en gradvis reduktion til ~ 91 HU efter 24 timers periode. Den gradvise forfald i vaskulær CT signal parallel stigningen af ​​CT signal i leveren og milten, de primære organer til systemisk clearance af liposomale midler (Fig 1B). Fraværet af statistisk signifikant signal enhancement (p 0,05) i nyrerne (cortex) og blære eksemplificeret

in vivo

stabiliteten af ​​lange cirkulerende middel og dens ikke-renal systemisk clearance (Fig 1C). I leveren, det hepatiske vaskulatur optrådte hyper-forstærket i forhold til leverparenkym på post-15 min scanning (S1A Fig). I den post-24 h-scanning, leverens kar syntes iso- at Hypo-forstærket på grund af relativt høje CT signal i leverparenkym. Den homogene signal forøgelse af leverparenkym, både i den post-15 min og post-24 h billeder, syntes at være et billeddannende karakteristisk for normal lever optagelse af liposomalt-I.

(A) Vaskulære CT signal blev bestemt i faldende aorta (Desc Ao), inferior vena cava (IVC) og portal vene (PV). (B) CT signal blev bestemt i lever og milt, primære organer til systemisk clearance af liposomalt-I, (C) CT signal blev også målt i nyrerne (cortex), blære og muskler (erector spinae). CT signal målinger blev bestemt i billeder erhvervet ved 120 kVp. Målinger blev udført før kontrast og derefter ved 15 min og 24 timer efter administration af liposomalt-I. Dosen af ​​liposomalt-I administreret var 275 mg I /kg. Der blev observeret signifikante forskelle i CT signal målt ved hvert tidspunkt for alle ROI’er i figur 1A og figur 1B (p 0,05). I fig 1A, CT signal målt for forskellige vaskulære strukturer på hvert tidspunkt var ikke signifikant forskellige. I fig 1C, CT signal i nyre, blære og muskel målt ved hvert tidspunkt var ikke signifikant forskellige (p 0,05).

Adskillige tumorer typer blev undersøgt i den aktuelle undersøgelse (tabel 1). Enkelte tilfælde af tumortyper visualiseret ved hjælp Liposomal-I præsenteres nedenfor. Repræsentative CT billeder for andre tumortyper, samt ikke-tumor patologier stødt i undersøgelsen (milten hæmatom, milten nodulær hyperplasi og myelolipoma) er vist i S1 Fig. Liposomal-I aktiverede visualisering af små og store primære levertumorer (figur 2). Små, sub-cm størrelse hepatocellulært carcinom (HCC) læsioner groft optrådt som hypo-forstærket i forhold til tilstødende parenkym, i post-15 min og post-24 h Liposomal-I CECT billeder. Til sammenligning små HCC tumorer optrådte også hypo-forstærket i iohexol CECT billeder. Store HCC tumorer viste en heterogen intratumoral mønster af signal enhancement på de liposomale-I CECT billeder. Intra-tumoral signal enhancement dukkede mere intens i de post-24 h Liposomal-I-billeder end i post-15 min billeder. I modsætning hertil normale leverparenkym demonstrerede en homogen mønster af signal enhancement. Liposomal-I aktiverede også visualisering af metastatiske levertumorer (figur 3). De metastaselæsioner optrådte som hypo-forbedret i forhold til den omgivende normale parenkym. Læsioner så små som 5 mm var synlige i scanninger erhvervet ved 15 min og 24 h efter liposomal-I-administration. Læsionerne bliver mere iøjnefaldende i de post-24 h billeder på grund af højere kontrast mellem læsionen og den omgivende normale parenkym. Sammenlignet med tumorer, viste hæmatomer en markant anderledes enhancement mønster med områder af meget høj signal intensitet, på det 24 timer tidspunkt (S1B Fig).

Axial CT-billeder, der viser effekten af ​​imaging tidspunkt på visualisering af hepatocellulært carcinom i billeder erhvervet efter administration af 275 mg i /kg liposomal-i. Billeder præsenteres for en lille (0,5 cm, øverste række hvide pile) og en stor (12,5 cm, nederste række) tilfælde af HCC. Til sammenligning blev forsinket billeder også erhvervet ved anvendelse af en konventionel kontrastmiddel, Iohexol ved 660 mg I /kg. Der blev observeret en 90 min udvaskningsperiode mellem den konventionelle CECT og administration af liposomalt-I. (WL /WW: 40/350).

Axial CT-billeder, der viser effekten af ​​post-Liposomal-I imaging tid punkt på visualisering af metastatisk leveren hemangiosarcoma (hvide pile). De 0,5 cm (øverste række) og 1 cm (nederste række) læsioner er bedre visualiseres om post-24 timers billeder på grund af øget lever optagelse af kontrastmidlet. (WL /WW: 40/350).

Milt hæmangiosarkomer, en aggressiv tumortype almindeligt diagnosticeret på et fremskredent stadium i hunde, blev også visualiseret ved hjælp Liposomal-I (fig 4). Læsionerne havde en lignende udseende i den post-15 min og efter 24 h billeder, der viser en heterogen signal enhancement mønster. Store intratumoral regioner, der tyder på avascularized væv, viste sig som hypo-forstærket på både tidspunkter i de post-Liposomal-I scanninger. Den post-24 h Liposomal-scanner jeg påvist højere variationer i intratumoral signalintensitet sammenlignet med den post-15 min scan, indikerer multifokal patologi og rumlig variabilitet i tumor blodkar permeabilitet for den liposomale kontrastmiddel. To af hundene præsenteret med milten nodulær hyperplasi (S1c Fig). Læsionen optrådte hypo-forstærket i den post-15 min scanning og post-24h scanning. Interessant nok blev en cirkulær rand af høj CT signal observeret i de post-24T billeder. Milt myelolipoma, observeret i en af ​​hundene, viste en tilsvarende signal enhancement mønster som milt nodulær hyperplasi (S1D Fig). Tumorer af ikke-RES-organer viste en anden tilstand af læsion synlighed. Histiocytisk sarkom opnåede forbedring intratumoral signal i post-24 h Liposomal-I scanne (Fig 5). Der blev ikke observeret tegn på signal ekstraudstyr, i målområdet, i post-15 min Liposomal-scanner jeg. Et lignende tidsmønster af signal enhancement blev observeret i en hund præsentere med anaplastisk knogle sarkom i distale radius (figur 6). Liposomal-I aktiverede også visualisering af komplekse kanalsystem karcinom (Fig 7). En heterogen signal enhancement mønster blev observeret i de post-15 min Liposomal-I-billeder. Tumor tilknyttede fartøjer var også synlig i den post-15 min scanning. Multi-fokale pletter af intens signal enhancement blev observeret i post-24 h Liposomal-jeg scanner, indikerer gennemtrængelig intratumoral vaskulatur. Flere af hundene præsenteret med metastatisk lunge masserne. Svarende til de andre ikke-RES tumorer viste lungelæsioner multi-fokale pletter af signal enhancement (S1E Fig).

Koronale billeder der viser ændringer i CT-signalet og forbedring mønster i milten hemangiosarcoma på 15 minutter og 24 timer efter administration af liposomalt-i. (WL /WW: 40/350).

Sagittale billeder der viser ændringer i CT-signal og forbedring mønster i en histiocytisk sarkom (hvid pil) før og efter administration af liposomal-I. Soft tissue ekstraudstyr siden af ​​acetabulum er synlig på post-24 timer kun billede (pil). (WL /WW: 40/350).

Sagittal tværsnit (øverste række) og 3D volumen-renderet (nederste række) billeder, der viser ændringer i CT-signal og forbedring mønster i en ret distal radial anaplastisk knogle sarkom. De post-24 h billeder viser en højere region signal enhancement indikerer ophobning af liposomal-I i tumorvæv. (WL /WW: 40/350).

Top række-Axial billeder demonstrerer ændringer i CT-signal og forbedring mønster i en kompleks kanalsystem carcinom (hvid pil). Distinct fokale pletter af hyper-intens CT signal demonstreres inden tumorvævet i post-24 h billede. Nederste række-Maksimal projektion (MIP) billede og 3D volumen-renderet billede, der genereres fra post-15 min billeder, demonstrere tumor-associerede snoede kar. (WL /WW: 40/350).

Ni ud af tretten hunde oplevede akutte infusionsreaktioner, med klinisk målbare ændringer, der observeres straks i begyndelsen af ​​liposomal-I administration. Reaktionerne typisk varede i 5-10 min med fysiologiske manifestationer af reaktionerne, der består af en mild til moderat forbigående blodtryksfald og en samtidig forøgelse i hjertefrekvens (S1F Fig). To af de hunde, der kun havde post-24 h Liposomal-jeg scanner, var vågne under administrationen af ​​kontrastmidlet. Ingen observationer af kvalme eller opkastning blev noteret i disse hunde. Ingen andre bivirkninger tilskrives administration af liposomalt-I blev set i nogen af ​​hundene. Størstedelen af ​​hundene vendte hjem efter CT og kirurgi. Selvom det ikke er en del af den aktuelle undersøgelse, en delmængde af hunde (N = 4) gennemgik klinisk blod kemi (CBC) og biokemi analyse på 1 uge til 2 måneder efter Liposomal-I administration med nogen væsentlige fund.

Diskussion

Undersøgelser har vist, at hunde og mennesker deler flere karakteristika af kræft initiering og progression [21]. Brugen af ​​små hunde, derfor muliggør undersøgelse i naturlige spontant forekommende tumorer ved klinisk-relevante læsion størrelser på en hel-krop CT-scanner med hardware opsætning og scan protokoller, der rutinemæssigt anvendes i klinisk praksis. I denne forundersøgelse, de billeddannende karakteristika Liposomal-I blev undersøgt i følgesvend hunde med spontant forekommende tumorer. Den liposomale Jeg aktiverede visualisering af en række maligne læsioner med signal enhancement mønstre, der varierede afhængigt af læsionens størrelse og placering. Tillige den lange cirkulerende egenskab af liposomalt-I resulterede i ensartet og stabil forstærkning af signalet det vaskulære system med en gradvis systemisk clearance af midlet via leveren og milten.

CT billeddannelse blev udført ved 15 minutter og 24 timer efter liposomal-i-administration til bestemmelse signaldæmpning under tidlig-fase og forsinket fase af midlet blod halveringstid. Mens vaskulær CT signal under tidlig fase billeddannelse var afhængig administreret jod dosis og cirkulerende blodvolumen under forsinket fase billeddannelse, var afhængig af de liposomale-I RES optagelseshastighed og differentieret ekstravasation og akkumulering i tumorvæv. Det vaskulære CT signal i post-15 min billeder, dog var lavere i forhold til en konventionel CECT scanning. Den nedre CT signal er en konsekvens af mindre jod dosis administreret som Liposomal-I (275 mg I /kg) sammenlignet med en konventionel CECT (660 mg I /kg) og fortynding af liposomalt-I i det vaskulære rum under steady-state billeddannelse. I leveren, hepatiske fartøjer optrådte hyper-forstærket i den post-15 min billeder, mens de optrådte iso- til hypo-forstærket i post-24 h billeder. Variabiliteten i kontrasten mellem hepatisk kar og leverparenchym i de post-24 h billeder kan henføres til inter-dyr forskelle i RES optagelse af liposomal-I.

I modsætning til konventionelle kontrastmiddel, som har hurtig vaske- i /udvaskning tumor kinetik, liposomer gradvist ekstravasatet, gennem den permeable tumorvaskulatur, og akkumuleres i tumorer, et fænomen kendt som forbedret permeation og tilbageholdelse (EPR) [22]. Intratumoral transport af liposomer sker primært ved et begrænset konvektiv proces og yderligere hæmmet af høje interstitielle fluidtryk [23,24]. De signal enhancement mønstre af tumor læsioner varieres afhængig af deres placering og størrelse. I leveren store primære tumorer dukkede hypo-forstærket sammenlignet med normal lever parenkym under tidlig-fase billeddannelse. I forsinket fase scanninger, læsionerne var synlige på grund af heterogene signal enhancement mønster i tumoren; tværtimod blev den normale lever homogent matteret. Da Liposomal-I primært er fordelt i blodet rum, den heterogene mønster af signal forstærkning i den post-15 min scanning udleder til rumlig variabilitet i tumoren perfusion. Under forsinket fase billeddannelse, det heterogene enhancement mønster er sandsynligvis en konsekvens af regional variation i permeabilitet tumor fartøj. Desuden intratumoral signal enhancement dukkede mere intens i post-24 h billeder end i post-15 min billeder, en egenskab, som kan henføres til ekstravasation og intratumoral tilbageholdelse af liposomale partikler. Små maligne læsioner ( 1 cm) syntes hypo-forstærket i den tidlige fase billedbehandling, sandsynligvis på grund af perfusion forskelle mellem tumorvæv og normalt parenkym. Disse læsioner forblev hypo-forstærket i forsinket fase billeddannelse; dog var læsion synlighed forbedret som følge af øget kontrast mellem normalt parenkym og tumorvæv. Selv om den lille læsion størrelse udelukket intratumoral vurdering af signal ekstraudstyr, kan tilbageholdelse af liposomal kontrastmiddel i metastatiske læsion ikke udelukkes [25,26]. Evaluering af læsion synlighed kunne ikke blive undersøgt ud over 24 timer på grund af protokol begrænsninger; imidlertid læsionerne sandsynligt vil være synlige i flere dage på grund af den langsomme clearance af liposomalt-I fra tumorer og RES organerne. Langvarig visualisering af læsioner kunne i høj grad støtte CT billede-vejledt biopsi og behandling af tumorer, især for levertumorer, der har dårlige røntgentæthed karakteristika. For cancer imaging, anvendelsen af ​​liposomalt-I eliminerer variabiliteten omkring bolushastighed og optimal scanning timing, hvilket resulterer i visualisering af læsioner strengt baseret på deres iboende arkitektur.

liposombaserede CT kontrastmidler er blevet undersøgt til klinisk oversættelse [10,27]. Men valget af lipidsammensætningen (anvendelse af ladede lipider), stor partikelstørrelse og den hurtige systemisk clearance (på grund af fravær af PEG-polymer belægning og /eller stor partikelstørrelse) præsenteret sikkerhedsproblemer. Desuden flere andre lovende nanopartikler-baserede CT agenter er i øjeblikket under præklinisk udvikling [14,28-31]. Selvom liposomale jeg brugte i denne undersøgelse på nogle af de ovennævnte begrænsninger, er detaljerede sikkerheds- og toksikologiske undersøgelser der kræves for at forstå de risici faktorer og potentialet for kliniske oversættelse af dette middel. For nylig, Hansen et al. vurderet anvendeligheden af ​​Cu-64 liposomal PET kontrastmiddel til sonde EPR effekt, til overvågning af intratumoral liposom ophobning i hunde med spontan kræft [32]. Den liposomale iod kontrastmiddel beskrevet her, kombineret med den høje rumlige opløsning af CT-billeddannelse, kunne tjene samme formål; men kontrasten sensitiviteten af ​​en CT middel er sandsynligvis være dårligere end dens PET modstykke. Igangværende fremskridt i CT scannere er sandsynligvis øge kontrasten følsomhed, dog vil disse metoder kræver yderligere undersøgelser [33,34].

En langsom infusion protokol blev anvendt til administration af liposomal-I for at minimere sværhedsgraden af ​​akutte infusionsreaktioner. En række exogene forbindelser, herunder liposomer og konventionelle ioniske kontrastmidler, er kendt for at fremkalde akutte infusionsreaktioner [35-37]. De akutte infusionsreaktioner manifesterer skyldes aktivering af komplementsystemet, hvilket resulterer i forbigående kardiopulmonale forandringer, et fænomen kendt som komplement aktivering relateret pseudoallergy (Carpa) [36]. Disse reaktioner er blevet grundigt undersøgt i en række arter, herunder hunde, som er kendt for at være hyper-sensitive, og tilgange til at afbøde disse reaktioner er blevet undersøgt, herunder brug af en langsom initial infusionshastighed, pre-medicin ved hjælp corticosteroider, anti -histamines, anti-C5a antistoffer og placebo liposomer [37,38]. Der er behov for prækliniske studier, udført i klinisk relevante store dyremodeller, for at minimere forekomsten og sværhedsgraden af ​​infusionsrelaterede reaktioner da risikoen for infusionsreaktioner, især i alvorligt syge patienter (både hunde og mennesker), såsom dem med hjerte-nød kan udgøre store risici. Desuden, den lange infusion protokol kan også aktuelle udfordringer i humane kliniske oversættelse på grund af væsentlige ændringer i arbejdsgang.

Undersøgelsen har begrænsninger. Først, den lille kohortestørrelse af undersøgelsen udelukkede kvantitativ analyse af læsion billeddannelse.