In vivo MRI visualization of growth and morphology in the orthotopic xenotrasplantation U87 glioblastoma mouse SCID model

E L Zavjalov,L A Gerlinskaya,I A Razumov,A V Romashchenko

doi:10.18699/j15.061

Abstract

Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common and lethal type of brain cancer with the average lifespan of patients about 9–12 months. The study of tumor formation and the evaluation of new therapies for GBM require accurate and reproducible experimental brain tumor animal models. In this study we used MRI for investigation of tumor morphology and growth dynamic in an orthopic xenotransplantation immunodeficient mouse model (SCID mouse line). Comparison of T1- and T2-weighed MRI scans preformed with a high-field MRI scanner (Bruker, BioSpec, 11,7 T) revealed insufficient tumor/normal tissue T1-contrast because of high longitudinal magnetization of the magnetic field in our scanner. Intravenous injection of paramagnetic manganese oxide (MnO) nanoparticles dramatically increased the tumor/normal tissue contrast in T1-weigthed MRI scans. The study of glioblastoma growth with T2-weighed images showed that a significant tumor development began not earlier than 3 weeks after cell culture intracranial injection and then the tumor grew exponentially. Thus, we developed a protocol of the characterization of glioblastoma U87 growth and morphology by T1- and T2-weighed and MnO-enhanced MRI in the orthopic xenotransplantation mouse model. The results demonstrate that this SCID model may be used as an in vivo preclinical model to test the efficacy and putative side effects of novel anticancer therapies.

Highlights

Как цитировать эту статью? Завьялов Е.Л., Разумов И.А., Герлинская Л.А., Ромащенко А.В
Comparison of T1- and T2-weighed MRI scans preformed with high-field MRI scanner (Bruker, BioSpec, 11,7 T) revealed insufficient tumor/normal tissue T1-contrast because of high longitudinal magnetization of magnetic field in our scanner
We developed a protocol of the characterization of glioblastoma U87 growth and morphology by T1- and T2-weighed and MnOenhanced MRI in the orthopic xenotransplantation mouse model

Summary

Моделирование патологий и экспериментальная терапия

Глиобластомы являются крайне «агрессивным» типом опухолей головного мозга. Средняя продолжительность жизни пациентов с этим диагнозом составляет 9–12 мес. Были отработаны и охарактеризованы методы Т1- , Т2-взвешенной и MnO-усиленной МРТ на модели ортотопической ксенотрансплантации клеток глиобластомы человека U87 иммунодефицитным животным SCID, которая может быть использована в качестве in vivo экспериментальной модели для проверки новых противоопухолевых препаратов и схем лечения онкологических заболеваний головного мозга человека. Основным препятствием для поиска эффективных способов терапии глиобластом является тот факт, что существующие модели глиомы, полученные на лабораторных мышах, неточно воспроизводят неоднородную и высоко инвазивную природу этой смертельной формы опухоли мозга (Becher, Holland, 2006; Stupp et al, 2007; Winkler et al, 2009). В настоящее время для создания такой модели глиом человека в мире широко используются такие перевиваемые клеточные линии, как U87, U251, U373 и др., полученные из первичных клеток опухоли человека, которые трансплантируются интракраниально в мозг мышей. Целью данного исследования была оценка динамики развития глиобластомы человека в мозге мыши с помощью различных методов МРТ, включая сравнительный анализ контрастирования растущей глиобластомы относительно нормальной ткани при исследовании ее геометрии методами Т1- и Т2-взвешенных изображений МРТ и МРТ, усиленной наночастицами оксида марганца (MnO)

Материалы и методы

Результаты Визуализацию внутримозгового роста глиобластомы

До введения MnO

Findings

Список литературы