PLoS ONE: Imaging af behandlingsrespons til kombination af carboplatin og paclitaxel i Human kræft i æggestokkene xenotransplantattumorer i mus Brug FDG og FLT PET

Abstrakt

Introduktion

En kombination af carboplatin og paclitaxel anvendes ofte som første linie kemoterapi til behandling af ovariecancer. Derfor brugen af ​​imaging biomarkører tidligt efter påbegyndelse af behandling for at bestemme behandling følsomhed vil være værdifuldt for at identificere respondenter fra ikke-respondenter. I denne undersøgelse beskriver vi ikke-invasiv PET-billeddannelse af glukoseoptagelse og celleproliferation ved anvendelse af 2-deoxy-2 – [

18F] fluor-D-glucose (FDG) og 3′-deoxy-3 ‘- [

18F] fluorthymidin (FLT) for tidlig vurdering af behandlingsrespons i et præklinisk musemodel af human ovariecancer behandlet med carboplatin og paclitaxel.

Metoder

i

vivo

optagelse af FLT og FDG i humane ovariecancer implanteret i mus (A2780) blev bestemt før behandling med carboplatin og paclitaxel (CaP) og repeatedday 1, 4 og 8 efter behandlingens start. Tracer optagelse blev kvantificeret ved anvendelse af små dyr PET /CT. Tracer optagelsen blev sammenlignet med genekspression af Ki67, TK1, GLUT1, HK1 og HK2.

Resultater

Tumorer i CaP gruppen var betydeligt mindre end i kontrolgruppen (p = 0,03) på dag 8. på dag 4 FDG SUVmax forholdet var signifikant lavere i CaP gruppen sammenlignet med kontrolgruppen (105 ± 4% vs 138 ± 9%; p = 0,002) og på dag 8 i FDG SUVmax forholdet blev lavere i CaP sammenlignet til kontrolgruppen (125 ± 13% vs. 167 ± 13%, p = 0,05). På dag 1 var optagelsen af ​​FLT SUVmax forholdet 89 ± 9% i hætten gruppen og 109 ± 6% i kontrolgruppen; men forskellen var ikke statistisk signifikant (p = 0,08).

Konklusioner

Vores data tyder på, at både FDG og FLT PET kan anvendes til vurdering af antitumorvirkninger af en kombination af carboplatin og paclitaxel til behandling af ovariecancer. FLT giver en tidlig og forbigående signal og FDG en senere og mere langvarig respons. Dette understreger vigtigheden af ​​optimal timing mellem behandling og FLT eller FDG billedbehandling siden behandlingsrespons kan ellers blive overset

Henvisning:. Munk Jensen M, Erichsen KD, Björkling F, Madsen J, Jensen PB, Sehested M, et al. (2013) Imaging af behandlingsrespons til kombination af carboplatin og paclitaxel i Human kræft i æggestokkene xenotransplantattumorer i mus Brug FDG og FLT PET. PLoS ONE 8 (12): e85126. doi: 10,1371 /journal.pone.0085126

Redaktør: Gayle E. Woloschak, Northwestern University Feinberg School of Medicine, USA

Modtaget: Juni 24, 2013; Accepteret: November 21, 2013; Udgivet: 26 december, 2013 |

Copyright: © 2013 Munk Jensen 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

Finansiering:. Funding kom fra Højteknologifonden, John og Birthe Meyers Fond, dansk Sundhedsvidenskabelige Forskningsråd, Rigshospitalets Forskningsfond, Svend Andersen Fonden, AP Møller Fonden, Novo Nordisk Fonden, Lundbeckfonden og danske Kræftens Bekæmpelse. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet.

Konkurrerende interesser: Følgende medforfattere har interessekonflikter: Peter Buhl Jensen: ejerandele og beskæftigelse i Topotarget A /S. Maxwell Sehested: Ejerandele og beskæftigelse i Topotarget A /S. Fredrik Björkling: Beskæftigelsen i Topotarget A /S. Kamille Dumong Erichsen: Beskæftigelsen i Topotarget A /S. Alle andre forfattere har ingen interessekonflikt. Dette ændrer ikke forfatternes tilslutning til alle PLoS ONE politikker om datadeling og materialer.

Introduktion

Kræft i æggestokkene er den anden mest almindelige gynækologisk malignitet og den førende årsag til gynækologisk cancer relateret død hos kvinder i Europa og de Forenede Stater [1,2]. Kombinationen af ​​carboplatin og paclitaxel er almindeligt anvendt som første-line kemoterapi til behandling af kræft i æggestokkene [3]. Den samlede svarprocent på carboplatin og paclitaxel terapi er 60-80%, og selv om dette svarprocenten er forholdsvis høj sammenlignet med standard behandling af andre maligniteter flere patienter ikke responderer på behandlingen [4,5]. I reagerer patientpopulation mange patienter tilbagefald og, afhængig af tiden fra den første behandling, indtil tilbagefald, en anden behandling regime med platinbaseret kemoterapi kan indledes. Svarprocenten til behandling af patienter med tilbagefald er 20-30%, hvis platin interval er 6-12 måneder, og 60% for platin-fri intervaller på 12-18 måneder [5].

Evaluering af terapeutisk respons er ofte baseret på respons evalueringskriterier i solide tumorer (RECIST) retningslinjer, hvor evaluering af behandlingsrespons er baseret på morfologisk billeddannelse med computertomografi (CT) eller magnetisk resonans imaging (MRI) [6] . Anatomisk billeddannelse med CT og MR ikke give oplysninger om de tidlige biologiske processer induceret af terapi og faldet i tumor størrelser er ofte først påvises senere i behandlingsforløbet. Dog kan tidlige biologiske ændringer være prædiktiv for klinisk regression før behandling virkning kan vurderes ved anatomisk billeddannelse. Derfor kunne bestemmelse af tumor følsomhed tidligt under behandlingen og ved at identifikationen af ​​respondenter og ikke-respondenter potentielt give en personlig tilgang behandling som terapi kunne ændres i de ikke-responderende patienter.

Positron emissions tomografi (PET ) billeddannelse er en non-invasiv, hele kroppen teknik, hvor det er muligt at måle fysiologiske processer

in vivo

derved omgå processen med at erhverve serielle biopsier. Identifikation af en PET-sporstof, der tidligt efter indledning af en anti-cancerbehandling giver information, som kan forudsige behandlingsresultater er derfor af betydelig interesse. Sammenligningen af ​​sporstofoptagelse i tumorer før og i begyndelsen af ​​behandlingen anvendes til overvågning af biologiske processer og reaktioner, som fremkaldes ved behandlingen. Glucosen analog 2-desoxy-2 – [

18F] fluor-D-glucose (FDG) og thymidinanalogen 3′-deoxy-3 ‘- [

18F] fluorthymidin (FLT) er to af de mest bredt studerede PET-sporstoffer anvendes til overvågning behandling.

Imaging af stofskiftet med glukose analog FDG anvendes til diagnose og iscenesættelse af kræft og har høj diagnostisk nøjagtighed for forskellige tumortyper. FDG krydser cellemembranen ved glukosetransportører hvorved den phosphoryleres af intracellulære hexokinaser (HK), hvilket resulterer i intracellulær trapping trods ingen yderligere metabolisme af phosphorylerede FDG. Glukosetransportører og hexokinaser opreguleret i flere kræftformer, der fører til en høj FDG-optagelse i tumor sammenlignet med normale celler [7,8].

thymidinanalogen FLT anvendes til billeddannelse af celleproliferation med PET . FLT inkorporeres i celler ved pyrimidin frelsesyntesevejen parallel med thymidin og efter optagelse i celler FLT phosphoryleres af thymidinkinase 1 (TK1). Phosphoryleringen fører til intracellulær trapping selvom det phosphorylerede FLT ikke bliver inkorporeret i DNA [9]. Aktiviteten af ​​TK1 er koblet til cellecyklussen og det er primært udtrykkes i S-fase [10,11]. FLT optagelse er positivt korreleret med cellevækst og TK1 aktivitet [11-13], og i flere undersøgelser en positiv korrelation mellem FLT optagelse og tumorcelleproliferation målt ved Ki67 immunhistokemisk (IHC) findes [14-24].

FDG og FLT PET har i både præklinisk og klinisk studier blevet evalueret som billedbehandling biomarkører, der kan forudsige og vurdere reaktioner på forskellige former for kemoterapeutiske stoffer i flere tumortyper [14,19,20,22,25 -36]. Resultaterne er variable, i nogle undersøgelser tidlige ændringer i sporstofoptagelse forudsige senere tumorregression og i andre studier er ikke observeret nogen ændringer i sporstofoptagelse trods behandlingen er effektiv. Mekanismerne bag ændringer i sporstofoptagelse efter behandlingsstart synes at være kompleks og afhængig af både tumoren type og virkemåde af anticancerlægemiddel. Desuden kan de tumor baseline tracer reaktionsvillighed påvirkninger hvorvidt FDG eller FLT anvendes til forudsigelse af anti-cancerbehandling respons fx i tumorer med lav baseline tracer aviditet, fald i sporstof optagelse er vanskeligt at afgøre.

Carboplatin tilhører gruppen af ​​platin baserede anti-cancer midler forårsager intra-streng krydsbindinger i DNA, som påvirker DNA-reparation og replikation. Carboplatin forårsager cellecyklus arrest i G2 fase og inducerer apoptose, hvis DNA-skade ikke er korrekt repareret [37]. Paclitaxel binder til og stabiliserer mikrotubuli, der forårsager standsning af cellecyklus i G2 /M-fasen og induktion af apoptotisk celledød [38]

Ovariecancer er ofte positivt på FDG PET.; dog har få undersøgelser studeret forudsigelse af æggestokkene kræftpatient resultat efter initiering af anti-cancer behandling med FDG PET [39]. I en undersøgelse ændringer i FDG-PET-optagelse var prædiktiv for patientens resultat efter den første cyklus af neo-adjuverende kemoterapi bestående af carboplatin og paclitaxel kombinationsbehandling [40]. FDG PET var mere præcis end enten kliniske eller histopatologiske kriterier respons eller tumor markør cancer antigen 125 (CA125) til at forudsige behandlingsresultater. I en anden undersøgelse af effekten af ​​neo-adjuverende behandling med carboplatin og paclitaxel hos patienter med ovariecancer, blev det konstateret, at hos patienter, hvor tumoren optagelse af FDG var lig med normal omgivende væv optagelse efter 3 kurser af kemoterapi disse var mere sandsynligt at drage fordel af yderligere 3 kurser af kemoterapi end patienter uden normalisering af FDG optagelse [41].

Baseline FLT optagelse er blevet analyseret i en lille gruppe af patienter med ovariecancer, hvor FLT optagelse var højere i maligne forhold til normalt ovarievæv [42]. I et præklinisk studie FLT optagelse faldt efter effektiv mTOR hæmning med everolimus i en cisplatin-resistente æggestokkene tumor musemodel [25]. I cisplatin-følsomme ovariecancer implanteret både FLT og FDG optagelse er nedsat dag 4 efter initiering af behandling med cisplatin [43]. Men så vidt vi ved, ingen undersøgelse har endnu sammenlignet ændringer i FLT og FDG efter behandling med kombinationen af ​​carboplatin og paclitaxel i et præklinisk ovarietumor model. Resultater fra en sådan undersøgelse ville være klinisk relevant, da de kunne bruges til udvælgelse af PET tracer og billedbehandling tidspunkter.

Formålet med denne undersøgelse var derfor at bestemme og sammenligne glukoseoptagelse og celledeling ved brug af FDG og FLT PET efter behandling med en kombination af carboplatin og paclitaxel i en xenotransplantat musemodel af human ovariecancer. Den FDG optagelse blev sammenlignet med genekspression af GLUT1 blev HK1 og HK2 og FLT optagelse sammenlignet med genekspression af Ki67 og TK1.

Materialer og metoder

Tumor model

Animal pleje og alle eksperimentelle procedurer blev udført under godkendelsen af ​​det danske Animal Welfare Council (2006 /561-1124). Otte uger gamle NMRI nøgne mus (Taconic Europe, Lille Skensved, Danmark) blev anvendt til generering af A2780 xenograft model. Alle mus blev akklimatiseret i en uge i dyret anlægget før injektion af tumorceller. Den humane ovariecarcinom cellelinie A2780 blev dyrket i RPMI (Roswell Park Memorial Institute) medium 1640 + GlutaMAX (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) suppleret med 10% føtalt kalveserum (Biological Industries, Israel) og 1% penicillin-streptomycin ( Invitrogen) i 5% CO

2 ved 37 ° C. Cellelinien blev testet fri for mycoplasma. For etablering af xenotransplantater 10

7-celler blev fortyndet i 100 pi medium og blandet med 100 pi Matrixgel ™ basalmembranmatrix (BD Biosciences, San Jose, CA, USA) for hver tumor og injiceret i den venstre og højre flanke hhv.

Eksperimentel design

In vivo

optagelse af FDG og FLT i humane ovariecancer implanteret i mus blev bestemt. Fire grupper af mus blev anvendt (4 mus /gruppe). Baseline tumor størrelser var ca. 100 mm

3 på dag -2. To grupper modtog en kombination af carboplatin (Hospira, Illinois, USA) og paclitaxel (Actavis, Gentofte, Danmark) og to grupper fik vehikel (isotonisk saltvand). Kontrolgrupperne var identiske med kontrolgrupperne i en tidligere offentliggjort undersøgelse som de to undersøgelser blev udført parallelt [44]. Doserne var 40 mg /kg ip for carboplatin og 10 mg /kg iv for paclitaxel injiceret på dag 0 og 5. En behandlingsgruppe (n = 8 tumorer) og en kontrolgruppe (n = 5 tumorer) modtog FDG scanninger og én behandlingsgruppe (n = 6 tumorer) og en kontrolgruppe (n = 7 tumorer) modtog FLT scanninger. Baseline FDG eller FLT PET scanninger blev foretaget før behandling (dag 0 eller dag -2) og gentaget på dag 1, 4 og 8 efter behandlingens start. Tracer optagelse var i alle tilfælde kvantificeres ved hjælp af små dyr PET /CT. Under forsøgene blev tumorstørrelserne målt ved microCT [45,46]. På dag 8 umiddelbart efter den sidste PET /CT-scanning alle tumorer blev skåret ud og genekspression af GLUT1, HK1, HK2, Ki67 og TK1 blev efterfølgende målt ved qPCR.

Syntese af FDG og FLT

radiosynthesis og kvalitetskontrol af FLT blev udført som tidligere beskrevet [47]. FDG blev erhvervet fra de daglige produktioner på Rigshospitalet (København, Danmark).

microPET /CT scanning

For PET imaging mus blev administreret ca. 10 MBq FDG eller FLT ved en intravenøs injektion. Sporstofferne fik lov til at distribuere i én time under dyrene var vågen. De mus, der modtog FDG scanninger blev fastet natten før hver FDG injektion [48]. I løbet af 10 minutter lang PET scanner musene bedøvet med 3% sevofluran (Abbott Scandinavia AB, Solna, Sverige) i 35% O

2. PET scanninger blev erhvervet med en MicroPET Focus 120 (Siemens Medical Solutions, Malvern, PA, USA), og hver PET-scanning blev efterfulgt af en microCT scanning erhvervet med Microcat® II-system (Siemens Medical Solutions) som tidligere beskrevet [47]. Musene blev holdt bedøvet i samme position under PET og CT-scanninger bagefter tillader fusion af billederne i Inveon software (Siemens Medical Solutions). PET-data blev arrangeret i sinograms og efterfølgende rekonstrueret med maksimal a posteriori (MAP) genopbygning algoritme. Pixelstørrelsen var 0,3 x 0,3 x 0,8 mm og i centrum synsfelt opløsningen var 1,2 mm fuld bredde-ved-halv-maksimum. Billederne blev ikke korrigeret for dæmpning eller scatter.

Efter fusion af PET- og CT-billeder adskillige region interesser (ROI’er), er opstillet på CT-billeder manuelt ved kvalitativ vurdering, der dækker hele tumor i flere af de tomografiske fly. Derefter alle ROI’er blev opsummeret og efterfølgende både tumor størrelser og sporstof optagelse blev beregnet. Hele tumorvolumen defineret på CT billeder blev derfor anvendt til beregning af PET sporstofoptagelse. Tracer optagelsen blev kvantificeret ved hjælp af standardiseret optagelse værdi (SUV), og sporstoffet optagelse efter behandlingens start blev beregnet i forhold til baseline optagelse. Formlen (C

T * W) /D

inj, hvor C

T er væv radioaktivitet koncentration, W er vægten af ​​dyret og D

inj er injiceret dosis, blev anvendt til SUV beregninger . SUVmean er et mål for middelkoncentration vævet radioaktivitet i tumoren og SUVmax er et mål for voxel i ROI med den højeste sporstof koncentration. For både SUVmean og SUVmax optagelsen efter behandlingsstart er beregnet i forhold til optagelsen ved baseline før behandlingsstart og derfor udtryk SUVmean ratio (SUVmean, efter behandling /SUVmean, baseline) og SUVmax ratio (SUVmax, efter behandling /SUVmax, baseline) blev anvendt.

Kvantitativ real-time polymerasekædereaktion (qPCR)

Totalt RNA blev isoleret med TRI-reagens

® følge producentens anvisninger (Molecular Research Center Inc., OH, USA). RNA-koncentrationen blev bestemt ved NanoDrop 1000 (Thermo Fisher Scientific, Wilmington, DE, USA). RNA (0,3 ug) blev vendt transkriberet under anvendelse af Affinityscript ™ QPCR cDNA Synthesis kit (Stratagene, La Jolla, CA, USA) ifølge producentens anvisninger.

Alle primere blev designet i Beacon Designer (PREMIER Biosoft, Palo Alto, CA, USA). Primersekvenser er vist i tabel 1. For hvert gen primeren koncentrationer blev optimeret. Alle prøver blev kørt tredobbelt og til hver prøve en no-revers transkriptionel kontrol (Nort) var inkluderet og på hver plade en kontrol uden template (NTC) var inkluderet.

Navn

NCBI NM_ID

Forward primer (5′-3 ‘)

reverse primer (5’-3’)

GUSBNM_000181tgagcaagactgataccagctagaatagatgaccacaaHPRT1NM_000194caaagcctaagatgagagtgccacagaactagaacatGLUT1NM_006516catcatcttcatcccggcctcctcgttgcggttgatHK1NM_000188ggtgaaatcgtccgcaaccccgggtcttcatcgtcHK2NM_000189cggccgtgctacaataggctcgggatcatgtgagggKi67NM_002417tcccgcctgttttctttctgacctctccaaggatgatgatgctttacTK1NM_003258gccgatgttctcaggaaaaagcgcgagtgtctttggcatacttgTable 1. qPCR primersekvenser.

CSV download CSV

Genekspression blev kvantificeret på en Mx3000P® real-time PCR-system (Stratagene) under anvendelse Brilliant® SYBR® Green QPCR Master Mix (Stratagene). Den termiske profil var: 10 minutter af denaturering ved 95 ° C efterfulgt af 45 cykler af 30 sekunder denaturering ved 95 ° C, 1 minuts annealing ved 60 ° C og 1 minutters forlængelse ved 72 ° C. En dissociationskurven blev derefter opnået ved denaturering af produkterne i 1 minut ved 95 ° C efterfulgt af en trinvis stigning i temperaturen fra 55 ° C til 95 ° C i trin på 0,5 ° C /cyklus, hvor varigheden af ​​hver cyklus var 18 sekunder.

qBase programmet blev anvendt til QPCR dataanalyse. Den relative kvantificering af genet af interesse (GOI’er) blev præsenteret som fold ændringer i behandlingsgruppen sammenlignet med kontrolgruppen på dag 8 normaliseret til det geometriske gennemsnit af to referencepunkter gener [49]. De to mest stabile referencepunkter-gener blev fundet fra et panel af 12 kandidatgener i den menneskelige henvisning gen panel (TATAA Biocenter AB, Gøteborg, Sverige) under anvendelse af geNorm algoritme.

Statistisk analyse

Uparrede studerende t-test blev anvendt til sammenligning mellem behandlings- og kontrolgrupper. Ingen korrektion for multiple sammenligninger blev anvendt. Beregninger blev foretaget i SPSS 20 (IBM Corporation, Armonk, New York, USA). Data er rapporteret som middelværdi ± SEM og p 0,05 blev betragtet som statistisk signifikant

Resultater

Effekt af carboplatin og paclitaxel behandling på A2780 tumorvækst

Behandling af mus implanteret med. A2780 xenograft tumorer med en kombination af carboplatin (40 mg /kg ip) og paclitaxel (10 mg /kg iv) dag 0 og 5 resulterede i fald i tumorstørrelsen på dag 8 i forhold til et køretøj behandlet kontrolgruppe. Baseline tumorstørrelse var 118 ± 19 mm

3 i kontrolgruppen og 135 ± 16 mm

3 i behandlingsgruppen. Tumor volumen i kontrolgruppen var 926 ± 192 mm

3 på dag 8 og tumorer i carboplatin og paclitaxel (CaP) gruppe var 490 ± 73 mm

3 på dag 8, som var betydeligt mindre end de tumorer i kontrolgruppen (p = 0,03) (Figur 1).

Mus implanteret med A2780 xenograft tumorer blev behandlet med en kombination af carboplatin (40 mg /kg ip) og paclitaxel (10 mg /kg iv) på dag 0 og 5. Tumor størrelser i carboplatin og paclitaxel gruppe ( n = 14 tumorer) var signifikant anderledes end i kontrolgruppen (n = 12 tumorer) på dag 8 (p = 0,034). De tumor størrelser blev målt med microCT og præsenteres som gennemsnit ± SEM.

FDG optagelse i carboplatin og paclitaxel behandlet A2780 implanteret

På dag 4 efter initiering af behandling med carboplatin og paclitaxel FDG SUVmax forholdet var signifikant lavere i CaP gruppen sammenlignet med kontrolgruppen (105 ± 4% vs 138 ± 9%; p = 0,002) og på dag 8 i FDG SUVmax forholdet var lavere i CaP sammenlignet med kontrolgruppen (125 ± 13% vs 167 ± 13%, p = 0,05) (Figur 2). Den FDG SUVmax optagelse var ikke signifikant forskellig mellem behandlingen og kontrolgruppen ved baseline og dag 1 efter behandlingens start. På dag 4 FDG SUVmean forholdet var signifikant lavere i CaP gruppen sammenlignet med kontrolgruppen (103 ± 4% vs 130 ± 5%, p = 0,001). Den FDG SUVmean optagelse var ikke signifikant forskellig mellem behandlingen og kontrolgruppen ved baseline og på dag 1 og 8 efter behandling start.

FDG optagelsen blev analyseret en time efter injektion i en carboplatin /paclitaxel behandling (n = 8 tumorer) og en kontrolgruppe (n = 5-tumorer). Musene var PET /CT scannet ved baseline før behandlingens start og dag 1, 4 og 8 efter injektion af første dosis. A) Tumor optagelse af FDG under behandling af A2780 xenotransplantattumorer med carboplatin og paclitaxel. Kvantitativ tumor optagelse præsenteres som SUVmean og SUVmax (gennemsnit ± SEM). B) repræsentant PET /CT-billeder af en mus fra carboplatin og paclitaxel behandlingsgruppe (øverste billeder) og en mus fra kontrolgruppen vehikelbehandlede gruppe (lavere billeder). Stiplede cirkler angiver tumorer.

FLT optagelse i carboplatin og paclitaxel behandlet A2780 implanteret

På dag 1 optagelsen af ​​FLT SUVmax forholdet blev 89 ± 9% i hætten gruppen sammenlignet med 109 ± 6% i kontrolgruppen; men forskellen var ikke statistisk signifikant (p = 0,08) (Figur 3). På alle andre tidspunkter FLT SUVmax optagelse i hætten gruppen var sammenlignelig med kontrolgruppen. På dag 1 optagelsen af ​​FLT SUVmean forholdet var lavere i CaP sammenlignet med kontrolgruppen (96 ± 6% vs 113 ± 5%, p = 0,05). På alle andre tidspunkter blev der ikke observeret nogen forskel mellem behandlingen og kontrolgruppen.

FLT optagelse blev analyseret en time efter injektion i en carboplatin /paclitaxel behandling (n = 6 tumorer) og en kontrolgruppe (n = 7 tumorer). Musene var PET /CT scannet ved baseline før behandlingens start og dag 1, 4 og 8 efter injektion af første dosis. A) Tumor optagelse af FLT under behandling af A2780 xenotransplantattumorer med carboplatin og paclitaxel. Kvantitativ tumor optagelse præsenteres som SUVmean og SUVmax (gennemsnit ± SEM). B) repræsentant PET /CT-billeder af en mus fra carboplatin og paclitaxel behandlingsgruppe (øverste billeder) og en mus fra kontrolgruppen vehikelbehandlede gruppe (lavere billeder). På billederne af musen fra behandlingsgruppen to tumorer er synlige henviser på billederne af kontrol mus kun én tumor er synlig. Stiplede cirkler angiver tumorer.

genekspression af GLUT1, HK1, HK2, Ki67 og TK1

De to mest stabilt udtrykte reference- gener var beta-glucuronidase (GUSB) og hypoxanthin phosphoribosyltransferase 1 (HPRT). Niveauerne af GOI’er var derfor normaliseret til det geometriske gennemsnit af GUSB og HPRT. I behandlingsgruppen var GLUT1 ekspression 67 ± 10% i forhold til 100 ± 16% i kontrolgruppen på dag 8; Men forskellen var ikke statistisk signifikant (p = 0,08). I behandlingsgruppen HK1 ekspression var 79 ± 4% i forhold til 100 ± 8% i kontrolgruppen på dag 8, som var statistisk signifikant (p = 0,03) (figur 4). Der blev ikke observeret nogen forskel i ekspressionen af ​​HK2, Ki67 og TK1 mellem behandlings- og kontrolgrupper på dag 8.

På dag 8 umiddelbart efter den sidste PET /CT-scanning alle tumorer blev skåret ud og total RNA blev isoleret, og bagefter revers transkriberet til cDNA. Med qPCR relative ekspression af GLUT1 blev HK1, HK2, Ki67 og TK1 målt. Niveauerne af genet af interesse blev normaliseret til de geometriske hjælp af to referencepunkter gener GUSB og HPRT. A) Til FDG undersøgelsen GLUT1 ekspression blev reduceret, er forskellen ikke er statistisk signifikant (p = 0,08), HK1 ekspression var lavere i behandlingen sammenlignet med kontrolgruppen (p = 0,03). B) For FLT undersøgelsen ingen forskel i Ki67 og TK1 mellem behandlingen og kontrolgruppen blev observeret på dag 8. Data er præsenteret som gennemsnit ± SEM.

Diskussion

I denne undersøgelse har vi beskrive ikke-invasiv billeddannelse af glukoseoptagelse og celleproliferation for tidlig vurdering af behandlingen respons i et præklinisk musemodel af human ovariecancer behandlet med en kombination af carboplatin og paclitaxel. Glukoseoptagelse og celledeling blev visualiseret af FDG og FLT PET hhv. Den A2780-cellelinjen blev anvendt til generering af xenotransplantattumorer i mus. Denne tumor model reagerede godt til kombinationsbehandling med carboplatin og paclitaxel måles som en reduktion i tumorstørrelse sammenlignet med en kontrolgruppe på dag 8 efter behandlingens start.

På dag 4 efter start på behandling med carboplatin og paclitaxel, optagelse af FDG var signifikant lavere i behandlingen sammenlignet med kontrolgruppen og optagelse forblev lav på dag 8. Faldet i FDG optagelsen blev parallelt med fald i GLUT1 og HK1 ekspression, mens der ikke blev observeret nogen ændring i HK2 ekspression antyder, at GLUT1 og HK1 er involveret i FDG-optagelse i denne tumormodel.

Vi observerede en tidlig men forbigående fald i celleproliferation målt ved FLT PET efter behandlingsstart reagere A2780 tumorer med kombinationen af ​​carboplatin og paclitaxel. En forskel i FLT optagelse mellem behandlingen og kontrolgruppe blev allerede observeret på dag 1 efter behandlingens start. I modsætning hertil FLT optagelse var ikke forskellig mellem behandling og kontrol mus på dag 4 og 8 efter behandling start. Den identiske celleproliferation i behandlingen og kontrolgruppen målt ved FLT PET på dag 8 blev understøttet af genekspression målinger af Ki67 og TK1 som viste ingen forskel i Ki67 og TK1 ekspression mellem behandlingen og kontrolgruppen på dag 8. I andre undersøgelser, ingen ændring i FLT optagelse, på trods af behandling med en effektiv anti-cancerbehandling, er også blevet observeret [29,31]. Den uændrede FLT optagelse sent i behandlingsforløbet kan skyldes flere faktorer. Den anti-cancer behandling kan resultere i feedback-aktivering af

de novo

pathway af DNA-syntese resulterer i uændret eller endog øget FLT optagelse trods nedsat celleproliferation. Dette fænomen er for eksempel blevet observeret under behandling med 5-FU [35]. Forholdet mellem pyrimidin bjærgning pathway og

de novo

vej af DNA-syntese i tumorer har en stor indflydelse på optagelsen af ​​FLT og forskellige tumorer har variable bidrag fra de to veje [50,51]. Nogle tumorer hovedsagligt

de novo

syntese af DNA forstadier, som vil resultere i lav baseline FLT optagelse trods høj celledeling rate [9]. Det er derfor muligt, at behandling af tumorer afhængige primært på

de novo

syntesen ikke nødvendigvis vil resultere i fald i FLT optagelse trods behandling med effektiv kemoterapi der reducerer celleproliferation [31]. Vi har tidligere rapporteret, at effektiv anti-cancer-behandling reducerede FLT optagelse i A2780 humane ovariecancer xenotransplantat musemodel indikerer, at frelsesyntesevejen bidrager til kravet thymidin i denne tumormodel [46,47,52]. Noget fald i celleproliferation forbundet gener Ki67 og TK1 blev observeret på dag 8 trods effektiv behandling. Det forekommer således sandsynligt, at den kombinerede behandling med carboplatin og paclitaxel ikke ændrer celleproliferation sent i behandlingsforløbet selvom terapi reducerer tumorvækst. Carboplatin og paclitaxel blev administreret ved injektion på dag 0 og 5. PET imaging blev udført på dag 4 og 8 og dermed sporstof optagelsen blev målt på dag 4 efter 1

st og på dag 3 efter 2

nd administration af kemoterapi. Dette kan tyde på, at behandlingen ikke faldet celleproliferation i mindre end 3 dage og dette er grunden ingen forskel i celleproliferation blev observeret på dag 4 og 8, fordi tumorcellerne er begyndt at re-formere. Yderligere undersøgelser er nødvendige for at fastsætte, hvor længe proliferationen påvirkes efter en enkelt injektion af carboplatin og paclitaxel.

Både carboplatin og paclitaxel årsag cellecyklusstop i G2 /M-fasen. Phosphorylering af FLT ved TK1 antages at være den begrænsende faktor for FLT optagelse og aktivitet af TK1 er korreleret med FLT optagelse [13]. TK1 der primært udtrykkes i S-fasen af ​​cellens cyklus, derfor cellecyklusstop senere i cellecyklussen måske ikke påvirke optagelsen af ​​FLT.

Forskellene mellem celleproliferation og glucoseoptagelse efter initiering af carboplatin og paclitaxel illustrerer vigtigheden af ​​at kombinere billeddannelse af adskillige fysiologiske processer for at analysere den biologiske effekt af kræftbehandling. Carboplatin og paclitaxel behandling induceret signifikante fald i FDG optagelse efter dag 4 og frem, men var mindre effektiv til at reducere tumorcelleproliferation som målt ved FLT. Men FLT var et tidligere markør end FDG, selvom forbigående. Også dette understreger vigtigheden af ​​optimal timing mellem behandling og FLT eller FDG billedbehandling siden behandlingsrespons kan ellers blive overset. For således at finde et billeddannende biomarkør, der potentielt kan være prædiktiv for behandlingsresultater i fremtidige kliniske studier forskellige billeddannende biomarkører, der giver information om forskellige fysiologiske processer, der skal evalueres.

En af de største begrænsninger foreliggende undersøgelse var, at et begrænset antal dyr blev inkluderet i hver gruppe. Dette kunne være årsagen til, at flere af målingerne ikke nåede statistisk signifikans på grund af type II fejl. Desuden betyder den foreliggende undersøgelse beskriver behandlingen respons overvågning i humane xenotransplantattumorer i nøgne mus. Selvom tumorer er af human oprindelse, kan det ikke-menneskelige vært miljø forårsage at resultaterne erhvervet i denne præklinisk model ikke nødvendigvis kan oversættes til kliniske studier. En anden begrænsning af undersøgelsen var, at de molekylære markører blev målt på genekspression niveau, og det er derfor ukendt, om de genekspressionsniveauer er en afspejling af proteinekspression.

En fremtidig anvendelse af behandlingsrespons overvågning med FDG og FLT for kræft i æggestokkene kan potentielt være evaluering af behandlingseffekt i protokoller vurderer effekten af ​​at tilsætte f.eks målrettede anticancer-midler til carboplatin og paclitaxel standardbehandling. Fremtidige undersøgelser er nødvendige for at afgøre, om FDG og FLT PET gælder for forudsigelse og overvågning af resultatet af supplerende kombination i sammenligning med en standard behandling.

Som konklusion, fandt vi, at ændringen af ​​FDG og FLT optagelse efter initiering af behandling med carboplatin og paclitaxel var forskellige, men komplementære. FLT giver en tidlig og forbigående signal og FDG en senere og mere langvarig respons. Således er vores data antyder, at både FDG og FLT PET kan anvendes til vurdering af antitumorvirkninger af en kombination af carboplatin og paclitaxel til behandling af ovariecancer.