Hình ảnh huỳnh quang gần hồng ngoại của các hạch bạch huyết bằng cách sử dụng một đầu dò quang học macromolecular hoạt động nhạy cảm với enzyme mới

European Radiology - Tập 13 - Trang 2206-2211 - 2003
Patrick Wunderbaldinger1,2, Karl Turetschek1, Christoph Bremer3,2
1Department of Radiology, University of Vienna, Vienna, Austria
2Center of Molecular Imaging Research, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, USA
3Department of Clinical Radiology, University of Muenster, Muenster, Germany

Tóm tắt

Mục tiêu của nghiên cứu này là xác thực việc sử dụng hình ảnh huỳnh quang gần hồng ngoại (NIRF) bằng cách sử dụng các đầu dò quang học nhạy cảm với enzyme để phát hiện các hạch bạch huyết. Một đầu dò quang học đối比 được kích hoạt bởi các cystein protease, chẳng hạn như cathepsin B, đã được sử dụng để hình dung các hạch bạch huyết thông qua hình ảnh phản xạ NIRF. Để định lượng mức hấp thụ của đầu dò quang học trong mô bạch huyết, phân phối sinh học đã được đánh giá bằng cách sử dụng đầu dò quang học được đánh dấu Indium-111. Mười sáu con chuột Balb-c được tiêm hoặc tiêm tĩnh mạch (i.v.) hoặc tiêm dưới da (s.c.) với đầu dò NIRF (2 μmol cyanine (Cy)/động vật; i.v., n=10; s.c., n=6) và được chụp hình 24 giờ sau khi tiêm. Cường độ tín hiệu và tỷ lệ mục tiêu so với nền của nhiều hạch bạch huyết khác nhau đã được đo bằng cách sử dụng vùng quan tâm (ROI) bằng tay. Các phép đo cường độ tín hiệu bổ sung đã được tiến hành trên các hạch bạch huyết đã cắt bỏ (n=21) từ những con chuột được tiêm tĩnh mạch (24 giờ sau tiêm) và so sánh với các hạch bạch huyết đã cắt bỏ (n=8) của những con chuột không được tiêm. Đầu dò được sử dụng trong nghiên cứu này là lymphotropic với khoảng 3–4% tích tụ trong các hạch bạch huyết (3.4±0.8% ID/g). Các phép đo của các hạch bạch huyết đã cắt bỏ (sau khi tiêm tĩnh mạch) đã xác nhận sự gia tăng đáng kể trong tín hiệu huỳnh quang của hạch bạch huyết từ mức cơ bản 26±7.6 đơn vị bất kỳ (AU) đến 146±10.9 AU (p<0.0001). Sự gia tăng đáng kể trong tín hiệu huỳnh quang của hạch bạch huyết cũng đã được ghi nhận in vivo trên toàn cơ thể sau khi tiêm tĩnh mạch (96±7.8 AU) và/hoặc ở địa phương sau khi tiêm dưới da (141±11.5 AU) so với mức tự huỳnh quang cơ bản (26±7.6 AU). Tỷ lệ mục tiêu so với nền cao hơn đáng kể sau khi tiêm dưới da (6.6%±0.81) so với tiêm tĩnh mạch (4.8±0.67%). Việc phát hiện và hình dung các hạch bạch huyết là khả thi bằng cách sử dụng hình ảnh NIRF với một đầu dò quang học nhạy cảm với cystein-protease.

Từ khóa

#huỳnh quang gần hồng ngoại #hạch bạch huyết #đầu dò quang học nhạy cảm enzyme #phân phối sinh học #kỹ thuật hình ảnh

Tài liệu tham khảo

Recht A, Houlihan MJ (1995) Axillary lymph nodes and breast cancer: a review. Cancer 76:1491–1512

Wilkins N, Rutqvist LE, Cartensen J, Mattson A, Skoog L (1992) Prognostic significance of axillary nodal status in primary breast cancer in relation to the number of resected nodes. Acta Oncol 31:29–35

Dowlatshahi K, Fan M, Snider HC, Habib FA (1997) Lymph node micrometastases from breast carcinoma: reviewing the dilemma. Cancer 80:1188–1197

Becker A, Hessenius C, Bhargava S, Grotzinger C, Licha K, Schneider-Mergener J, Wiedenmann B, Semmler W (2000) Cyanine dye labeled vasoactive intestinal peptide and somatostatin analog for optical detection of gastroenteropancreatic tumors. Ann NY Acad Sci 921:275–278

Achilefu S, Dorshow RB, Bugaj JE, Rajagopalan R (2000) Novel receptor-targeted fluorescent contrast agents for in-vivo tumor imaging. Invest Radiol 35:479–485

Becker A, Hessenius C, Licha K, Ebert B, Sukowski U, Semmler W, Wiedenmann B, Grötzinger C (2001) Receptor-targeted optical imaging of tumors with near-infrared fluorescent ligands. Nat Biotech 19:327–331

Licha K, Riefke B, Ntziachristos V, Becker A, Chance B, Semmler W (2000) Hydrophilic cyanine dyes as contrast agents for near-infrared tumor imaging: synthesis, photophysical properties and spectroscopic in-vivo characterization. Photochem Photobiol 72:392–398

Licha K, Hessenius C, Becker A, Henklien P, Bauer M, Wisniewski S, Wiedenmann B, Semmler W (2001) Synthesis, characterization, and biological properties of cyanine-labeled somatostatin analogues as receptor-targeted fluorescent probes. Bioconj Chem 12:44–50

Bugaj JE, Achilefu S, Dorshow RB, Rajagopalan R (2001) Novel fluorescent contrast agents for optical imaging of in-vivo tumors based on a receptor-targeted dye-peptide conjugate platform. J Biomed Optics 6:122–133

Becker A, Riefke B, Ebert B, Sukowski U, Rinneberg H, Semmler W, Licha K (2000) Macromolecular contrast agents for optical imaging of tumors: comparison of indotricarbocyanine-labeled human serum albumin and transferrin. Photochem Photobiol 72:234–241

Zaheer A, Lenkinski RE, Mahmood A, Jones AG, Cantley LC, Frangioni JV (2001) In-vivo near-infrared fluorescence imaging of osteoblastic activity. Nat Biotech 19:1148–1154

Weissleder R, Tung CH, Mahmood U, Bogdanov A (1999) In-vivo imaging of tumors with protease-activated near-infrared fluorescent probes. Nat Biotech 17:375–378

Tung CH, Bredow S, Mahmood U, Weissleder R (1999) Preparation of a cathepsin D sensitive near-infrared fluorescence probe for imaging. Bioconj Chem 10:892–896

Mahmood U, Tung CH, Bogdanov A Jr, Weissleder R (1999) Near-infrared optical imaging of protease activity for tumor detection. Radiology 213:866–870

Bremer C, Tung CH, Weissleder R (2001) In-vivo molecular target assessment of matrix metalloproteinase inhibition. Nat Med 7:743–748

Ntziachristos V, Bremer C, Weissleder R (2003) Fluorescence imaging with near infrared light: new technological advances that enable in-vivo imaging. Eur Radiol 13:195–208

Bremer C, Ntziachristos V, Weissleder R (2003) Optical-based molecular imaging: contrast agents and potential medical applications. Eur Radiol 13:231–243

Howie AJ, Burnett D, Crocker J (1985) The distribution of cathepsin B in human tissues. J Pathol 145:307–314

Qian F, Chan SJ, Gong QM, Bajkowski AS, Steiner DF, Frankfater A (1991) The expression of cathepsin B and other lysosomal proteinases in normal tissues and tumors. Biomed Biochim Acta 50:531–540

Bogdanov AJ, Weissleder R, Brady T (1995) Long-circulating blood pool imaging agents. Adv Drug Deliv Rev 16:335–348

Bogdanov A, Wright SC, Marecos EM, Bogdanova A, Martin C, Petherick P, Weissleder R (1997) A long-circulating co-polymer for "passive targeting" to solid tumors. J Drug Target 4:321–330

Tung CH, Mahmood U, Bredow S, Weissleder R (2000) In-vivo imaging of proteolytic enzyme activity using a novel molecular reporter. Cancer Res 60:4953–4958

Wunderbaldinger P, Weissleder R (2001) Experimental and clinical application for lymph node imaging. Radiology 41:121–130

Bellin MF, Roy C, Kinkel K, Thoumas D, Zaim S, Vanel D, Tuchmann C, Richard F, Jacquim D, Delcourt A, Challier E, Lebret T, Cluzel P (1998) Lymph node metastases: safety and effectiveness of MR imaging with ultra-small superparamagnetic iron oxide particles. Initial clinical experience. Radiology 207:799–808

Bar-Shalom R, Valdivia A, Blaufox M (2000) PET imaging in oncology. Semin Nucl Med 30:150–185

Alazraki NP, Eshima LA, Herda SC, Murray DR, Vansant JP, Taylor AT (1997) Lymphoscintigraphy, the sentinel node concept, and the intraoperative gamma probe in melanoma, breast cancer, and other potential cancers. Semin Nucl Med 27:55–67

Bremer C, Ntziachristos V, Mahmood U, Tung C-H, Weissleder R (2001) Progress in optical imaging. Radiology 41:131–137

Ntziachristos V, Yodh AG, Schnall M, Chance B (2000) Concurrent MRI and diffuse optical tomography of breast after indocyanine green enhancement. PNAS 97:2767–2772

Moore A, Weissleder R, Bogdanov A (1997) Uptake of dextran-coated monocrystalline iron oxides in tumor cells and macrophages. J Magn Res Imaging 7:1140–1145

Bordat C, Sich M, Rety F, Bouet O, Cournot G, Cuenod CA, Clement O (2000) Distribution of iron oxide nanoparticles in rat lymph nodes studied using electron energy loss spectroscopy (EELS) and electron spectroscopic imaging (ESI). J Magn Res Imaging 12:505–509

Frija G, Clement O, Le Guen O, Cuenod CA, Siauve N, Benderbous S (1996) Experimental investigation of the delivery pathway of ultra-small superparamagnetic iron oxide to lymph nodes. Acad Radiol 3 (Suppl 2):S299–S300

Muhler A, Zhang X, Wang H, Lawaczeck R, Weinmann HJ (1995) Investigation of mechanisms influencing the accumulation of ultra-small superparamagnetic iron oxide particles in lymph nodes. Invest Radiol 30:98–103

Rety F, Clement O, Siauve N, Cuenod CA, Carnot F, Sich M, Buisine A, Frija G (2000) MR lymphography using iron oxide nanoparticles in rats: pharmacokinetics in the lymphatic system after intravenous injection. J Magn Reson Imaging 12:734–739

Weissleder R, Heautot JF, Schaffer BK, Nossiff N, Papisov MI, Bogdanov A, Brady TJ (1994) MR lymphography: study of a high-efficiency lymphotrophic agent. Radiology 191:225–230

Imran M, Kubota K, Yamada S, Fukud H, Yamada K, Fujiwara T, Itoh M (1998) Lesion-to-background ratio in nonattenuation corrected whole-body FDG PET images. J Nucl Med 39:1219–1223

Wang L, Shen Q (1998) Optical tomography for biological applications. IEEE Engin Med Biol 17:45–56

Vargas G, Chan EK, Barton JK, Rylander HG, Welch AJ (1999) Use of an agent to reduce scattering in skin. Lasers Surg Med 24:133–141

Tromberg BJ, Shah N, Lanning R, Cerussi A, Espinoza J, Pham T, Svaasand L, Butler J (2000) Non-invasive in-vivo characterization of breast tumors using photon migration spectroscopy. Neoplasia 2:26–40

Weissleder R (1999) Molecular imaging: exploring the next frontier. Radiology 212:609–614

Thông tin
Thông tin xuất bản

European Radiology

Tập 13

2206-2211

Thông tin tác giả