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免疫肿瘤学研究的同源模型的体内成像

2020-11-11

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探讨使用了多少种成像模式,对同源肿瘤模型中的体内免疫肿瘤学(I/O)研究进行监测。

为何在免疫肿瘤学研究中采用成像?

免疫疗法的设计是为了提高免疫系统识别和消除肿瘤的能力。同源肿瘤模型在临床前免疫肿瘤学(I/O)研究中广泛使用,因为它们具有功能完整的免疫系统。这一重要特征使得研究人员们能够在体内免疫活性模型的环境中研究新型免疫疗法,该模型反映了免疫系统和肿瘤之间存在的相互作用。此外,已经知晓在联合治疗和单药治疗中,同源物都对临床相关的免疫疗法有所反应。

在同源肿瘤系统中常常使用原位模型,因为在这些模型的环境中,为肿瘤的治疗浸透率提供了更高的符合。除此之外,认为在原位环境中(与皮下环境相比),肿瘤微环境(TME)更具有关联性。这在临床前研究中非常有价值,因为在这之中,免疫肿瘤学(I/O)疗法通过增加TME中的免疫细胞数量来显现其功效。

因此,能够在免疫肿瘤学(I/O)研究 中无创监测肿瘤负荷和免疫细胞向肿瘤部位的迁移不仅有助于作用机制和药效学研究,还可以减少动物使用以及降低研究成本。

尽管技术进步使得有多种可能的成像模式可供选择,但是在I/O肿瘤模型中常常使用三种成像模式,这三种成像模式对肿瘤和免疫细胞都可以进行跟踪。

  • 正电子放射断层摄影(PET)
  • 生物发光成像(BLI)
  • 荧光成像

下文从一个较高的层面概述了这三种技术,其中包括在为您的研究选择正确方法之前应考虑的一些优点和缺点。

正电子放射断层摄影(PET)成像

临床前免疫疗法研究中使用PET成像通常需要使用PET放射性核素(例如:Zr-89、F-18、Ga-68、Cu-64)对抗体/蛋白进行标记。一旦抗体与其靶点结合,就可通过所谓的重合效应检测到放射性核素衰减,这就提供了结合抗体分子的精确位置。

PET成像的优点:

  • 治疗性抗体可用作成像探针
  • 可使用特定肿瘤成像探针对肿瘤负荷进行监测
  • 可使转移病灶局部化
  • 高度灵敏(因为这依赖于放射性核素衰减)
  • 可使用特定免疫细胞探针对免疫细胞进行跟踪
  • 因为信号衰减最大程度减小,成像深度并不是一个问题
  • 可生成层析图像
  • 可进行离体成像
  • 可以使用非工程细胞系
  • 报告基因可以作为自杀基因用于过继治疗
  • 可对脱靶结合和治疗分泌物进行评估

PET成像的缺点:

  • 对资本设备进行投资
  • 需要提供辐射许可证以及为实验室空间和人员提供适当屏蔽措施
  • 多路复用技术并不简单,因为它无法区分相同实验中的两个不同核素。
  • 报告基因可能具有免疫原性

生物发光成像(BLI)

体内BLI是一个常用的成像选择,这主要是因为该成像模式使用起来相对简单,并且具有高灵敏度。该技术依赖于报告基因的表达,该表达对所选肿瘤/免疫细胞中产生光的酶,例如:firefly、Renilla或Gaussia荧光素酶进行编码。

在存在适当的外源性底物的情况下,例如:D-荧光素或腔肠素,荧光素酶将化学能转化为可见光,使用摄影机就可检测到该可见光,并可确定工程细胞的位置。尤其是,一些荧光素酶(例如:Gaussia)可分泌到血液中,使得能够基于荧光素酶的血浓度估算肿瘤负荷。

BLI的优点:

  • 价格相对便宜
  • 无放射性
  • 高度灵敏
  • 可用于监测肿瘤负荷和位置
  • 可用于跟踪免疫细胞
  • 可进行离体成像
  • 使用需要不同底物的不同荧光素酶,可实现多路复用

BLI的缺点:

  • 需要工程细胞
  • 无法跟踪治疗,因此无法确定其是否达到预期的作用部位
  • 荧光素酶可增加工程细胞的免疫原性

荧光成像(FI)

体内荧光成像(FI)因为其在多个不同化学和基因(例如:GFP,RFP)荧光团方面具有较高的特异性和可用性,因此得到广泛使用,这些荧光团可用于标记相关靶点(即:细胞或抗体)。当荧光团受到特定波长光的刺激,荧光团会反过来发射在一定波长范围内的光,可使用显示发射光子的探测器收集该光。还提供有在光谱近红外部分发射的荧光团,该部分减少了使用白光(BLI)成像可见的衰减。

荧光成像的优点:

  • 价格相对便宜
  • 细胞和抗体都可进行标记
  • 可以直接与抗体结合
  • 可以使用非工程细胞系
  • 可以对代谢过程和生理状况(例如:肿瘤内pH值)进行衡量
  • 可使用细胞特异性荧光蛋白设计模型(例如:对特定免疫细胞进行跟踪)
  • 可使用近红外探针进行深部组织成像
  • 可多路复用
  • 可跟踪治疗

荧光成像的缺点:

  • 工程细胞可能增加免疫原性
  • 在三种成像模式中灵敏度最低

结论

分子成像模式对于临床前免疫肿瘤学研究极为有用,因为这些成像模式可以对肿瘤和免疫细胞都进行跟踪。最常用的三种方法(PET、BLI和FI)都有各自的优势和局限性,在针对任意给定研究选择一个平台之前都应予以考虑。这将最大限度地提高为特定研究问题选择最佳成像技术的可能性。

Topics: Blog, Oncology

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