rpmjResearch'n Practical Medicine JournalResearch and Practical Medicine Journal2410-1893"QUASAR", LLC10.17709/2410-1893-2022-9-4-4rpmj-800Research ArticleОригинальные статьи. Онкология, лучевая терапияOriginal Articles. ОncologyСравнение эффективности способов контрастирования in vivo моделей колоректального ракаA comparative study of different contrast administration routes efficiency performed on in vivo colorectal cancer modelshttps://orcid.org/0000-0003-0676-0871ГончароваА. С.GoncharovaA. S.

Гончарова Анна Сергеевна – кандидат биологических наук, заведующая испытательным лабораторным центром

Ростов-на-Дону

SPIN: 7512-2039,

AuthorID: 553424,

Scopus Author ID: 57215862139

Anna S. Goncharova – Cand. Sci. (Biol.), head of the testing laboratory center

Rostov-on-Don

SPIN: 7512-2039,

AuthorID: 553424,

Scopus Author ID: 57221463056

fateyeva_a_s@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3753-4463ХодаковаД. В.KhodakovaD. V.

Ходакова Дарья Владиславовна – младший научный сотрудник испытательного лабораторного центра

344037, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, д. 63

SPIN: 8718-3983,

AuthorID: 1056414,

Scopus Author ID: 57221463056

Darya V. Khodakova – junior researcher at the testing laboratory center

63 14 line str., Rostov-on-Don 344037

SPIN: 8718-3983,

AuthorID: 1056414,

Scopus Author ID: 57221463056

KhodakovaDV@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7823-3865ГалинаА. В.GalinaA. V.

Галина Анастасия Владимировна – младший научный сотрудник испытательного лабораторного центра

Ростов-на-Дону

SPIN: 9171-4476,

AuthorID: 1071933,

Scopus Author ID: 57221460594

Anastasia V. Galina – junior researcher at the testing laboratory center

Rostov-on-Don

SPIN: 9171-4476,

AuthorID: 1071933,

Scopus Author ID: 57221460594

volkovaav58@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0088-2990ЗаикинаЕ. В.ZaikinaA. V.

Заикина Екатерина Владиславовна – младший научный сотрудник испытательного лабораторного центра

Ростов-на-Дону

SPIN: 4000-4369,

AuthorID: 1045258,

Scopus Author ID: 57221463270

Ekaterina V. Zaikina – junior researcher at the testing laboratory center

Rostov-on-Don

SPIN: 4000-4369,

AuthorID: 1045258,

Scopus Author ID: 57221463270

katherine_bio@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3436-1325КурбановаЛ. З.KurbanovaL. Z.

Курбанова Луиза Зулкаидовна – младший научный сотрудник испытательного лабораторного центра

Ростов-на-Дону

SPIN: 9060-4853,

AuthorID: 1020533

Luiza Z. Kurbanova – junior researcher at the testing laboratory center

Rostov-on-Don

SPIN: 9060-4853,

AuthorID: 1020533

luizacurbanowa@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8734-9210МиндарьМ. В.MindarM. V.

Миндарь Мария Вадимовна – младший научный сотрудник испытательного лабораторного центра

Ростов-на-Дону

SPIN: 5148-0830,

AuthorID: 1032029,

Scopus Author ID: 57217235360

Maria V. Mindar – junior researcher at the testing laboratory center

Rostov-on-Don

SPIN: 5148-0830,

AuthorID: 1032029,

Scopus Author ID: 57217235360

m.v.mindar@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9747-8515ГуроваС. В.GurovaS. V.

Гурова Софья Валерьевна – лаборант-исследователь испытательного лабораторного центра

Ростов-на-Дону

Gurova V. Sofya – laboratory assistant-researcher at the testing laboratory center

Rostov-on-Don

gurova.sophie@gmail.comФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава РоссииРоссияNational Medical Research Centre for OncologyRussian Federation202205122022944251Copyright © Гончарова А.С., Ходакова Д.В., Галина А.В., Заикина Е.В., Курбанова Л.З., Миндарь М.В., Гурова С.В., 20222022Гончарова А.С., Ходакова Д.В., Галина А.В., Заикина Е.В., Курбанова Л.З., Миндарь М.В., Гурова С.В.Goncharova A.S., Khodakova D.V., Galina A.V., Zaikina A.V., Kurbanova L.Z., Mindar M.V., Gurova S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rpmj.ru/rpmj/article/view/800Цель исследования

Цель исследования. Сравнить эффективность существующих способов контрастирования при проведении микрокомпьютерной томографии in vivo для визуализации моделей колоректального рака, полученных методом ортотопической имплантации в слепую кишку иммунодефицитным мышам линии BALB/c Nude.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование было выполнено на самках мышей линии BALB/c Nude (N = 25), которым имплантировали перевиваемый штамм КРР человека в слепую кишку. Через 20 дней после имплантации животным вводили контрастный агент «Оптирей» различными способами (внутривенно, перорально, внутрибрюшинно, ректально) и визуализировали на приборе Quantum GX2. Полученные изображения были импортированы в программу RadiAnt DICOM Viewer, где были выполнены замеры опухолевых узлов. После была проведена лапаротомия с замером опухолевых узлов штангенциркулем. На последнем этапе исследования животных эвтанизировали методом дислокации шейных позвонков. Опухоли были иссечены, замерены штангенциркулем и помещены в 10 % формалин для проведения гистологического анализа согласно стандартной методике.

Результаты

Результаты. При внутривенном, пероральном и внутрибрюшинном введении контраста средние значения объемов опухолевых ксенографтов по результатам микро-КТ составили 53,7 ± 5,2 мм3, 52,7 ± 6,4 мм3 и 63,6 ± 5,6 мм3 соответственно, по данным лапаротомии – 43,0 ± 5,5 мм3, 44,5 ± 5,4 мм3 и 58,5 ± 5,5 мм3 соответственно, по данным, полученным посмертно – 55,2 ± 6,6 мм3 53,2 ± 8,8 мм3 65,9 ± 3,8 мм3 соответственно. Для этих трех групп средние объемы опухолей, полученные при измерении опухолей посмертно были сопоставимы с объемами полученными при проведении микро-КТ, но выше данных, полученных при лапаротомии.

Заключение

Заключение. Полученные нами данные показывают, что внутривенный, внутрибрюшинный и пероральный способы введения контраста являются более адекватными и предпочтительными при проведении микро-КТ на лабораторных животных.

Purpose of the study

Purpose of the study. The investigation is aimed to provide a systematic comparison of different contrasting methods for in vivo micro-CT diagnostic of orthotopic colorectal cancer models extracted by ortotopic implantation into the caecum of immunocompromised mice BALB/c Nude lines.

Materials and methods

Materials and methods. BALB/c Nude (N = 25) female mice were implanted by transplanted human colorectal cancer strain into the cecum. 20 days after the implantation mice were administered with iodine-based contrast agent Optiray by means of different administration method (intravenously, per os, intraperitoneally, per rectum) and micro-CT scans have been registered via Quantum GX2 tomograph. Measurement of tumor nodes was performed both by means of estimation from micro-CT images via RadiAnt DICOM Viewer software and by means of explicit measurements using calipers upon laparotomy and posthumously. At the last stage of the study, the animals were euthanized by cervical dislocation. The tumors were excised, measured with a caliper and placed in 10 % formalin for the standard histological analysis according to the standard methods.

Results

Results. The average volumes of tumor xenografts in animals with intravenous, oral, and intraperitoneal contrast administration measured at micro-CT were 53.7 ± 5.2 mm3, 52.7 ± 6.4 mm3 and 63.6 ± 5.6 mm3 respectively; measured at laparotomy – 43.0 ± 5.5 mm3, 44.5 ± 5.4 mm3 and 58.5 ± 5.5 mm3 respectively; measured post-mortem – 55.2 ± 6.6 mm3, 53.2 ± 8.8 mm3 and 65.9 ± 3.8 mm3 respectively. The average volumes of tumor xenografts isolated post-mortem in these groups were comparable with the values shown at micro-CT, but larger than the volumes measured at laparotomy.

Conclusion

Conclusion. The results obtained demonstrated that intravenous, peroral and intraperitoneal administration techniques provide the best visualization of laboratory rodents pathological tissue upon in vivo micro-CT diagnostics and thus are preferred.

колоректальный ракPDX-моделиBalb/c Nudeмикро-компьютерная томографияin vivoконтрастный агентcolon cancerPDX modelBALB/c Nudemicro-computed tomographyin vivocontrast agentReferencesSung H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2021 May;71(3):209–249. https://doi.org/10.3322/caac.21660Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2021 May;71(3):209–249. https://doi.org/10.3322/caac.21660Геворкян Ю. А., Колесников В. Е., Солдаткина Н. В., Харагезов Д. А., Дашков А. В., Каймакчи Д. О., и др. Малоинвазивные хирургические вмешательства в лечении больных метастатическим колоректальным раком. Южно-Российский онкологический журнал. 2020;1(2):22–27. https://doi.org/10.37748/2687-0533-2020-1-2-3Gevorkyan YuA, Kolesnikov VE, Soldatkina NV, Kharagezov DA, Dashkov AV, Kaymakchi DO, et al. Minimally invasive surgery in treatment of patients with metastatic colorectal cancer. South Russian Journal of Cancer. 2020;1(2):22–27. https://doi.org/10.37748/2687-0533-2020-1-2-3Пулатов Д. А., Ибрагимов Ж. М., Камышов С. В. Сравнительная оценка токсичности лечения больных химиорезистентным колоректальным раком. Онкология и радиология Казахстана. 2017;2(44):58–61.Pulatov DA, Ibragimov JM, Kamyshov SV. Comparative assessment of toxicity of chemoresistant colorectal cancer patients. The Oncology and Radiology of Kazakhstan. 2017;2(44):58–61. (In Russ.).Поликарпов А. А., Таразов П. Г., Кагачева Т. И., Гранов Д. А. Регионарная химиотерапия нерезектабельных метастазов колоректального рака в печень, резистентных к системной химиотерапии. Вопросы онкологии. 2018;64(4):499–503.Polikarpov AA, Tarazov PG, Kagacheva TI, Granov DA. Regional chemotherapy in treatment for unresectable colorectal cancer metastases to the liver resistant to systemic chemotherapy. Problems in Oncology. 2018;64(4):499–503. (In Russ.).Безбородова О. А., Панкратов А. А., Немцова Е. Р., Венедиктова Ю. Б., Воронцова М. С., Енгалычева Г. Н., и др. Противоопухолевые лекарственные препараты: планирование доклинических исследований по оценке эффективности и безопасности. Ведомости научного центра экспертизы средств медицинского применения. 2020;10(2):96–110. https://doi.org/10.30895/1991-2919-2020-10-2-96-110Bezborodova OA, Pankratov AA, Nemtsova ER, Venediktova YuB, Vorontsova MS, Engalycheva GN, et al. Anti-tumour drugs: planning preclinical efficacy and safety studies. Bulletin of the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products. 2020;10(2):96–110. (In Russ.). https://doi.org/10.30895/1991-2919-2020-10-2-96-110Xu X, Shang L, Wang P, Zhou J, Ouyang X, Zheng M, et al. Creating matched in vivo/in vitro patient-derived model pairs of pdx and pdx-derived organoids for cancer pharmacology research. J Vis Exp. 2021 May 5;(171). https://doi.org/10.3791/61382Xu X, Shang L, Wang P, Zhou J, Ouyang X, Zheng M, et al. Creating matched in vivo/in vitro patient-derived model pairs of pdx and pdx-derived organoids for cancer pharmacology research. J Vis Exp. 2021 May 5;(171). https://doi.org/10.3791/61382Росторгуев Э. Е., Кит О. И., Гончарова А. С., Непомнящая Е. М., Волкова А. В., Заикина Е. В., и др. Изучение противоопухолевой эффективности комбинации бортезомиба и темозоломида на подкожных pdx-моделях глиобластомы человека. Современные проблемы науки и образования. 2020;(5):121. https://doi.org/10.17513/spno.30191Rostorguev EE, Kit OI, Goncharova AS, Nepomnyaschaya EM, Volkova AV, Zaikina EV, et al. Study of antitumor efficacy of bortezomib combined with temozolomide in subcutaneous pdx models of human glioblastoma. Modern Problems of Science and Education. 2020;(5):121. (In Russ.). https://doi.org/10.17513/spno.30191Cho SY. Patient-derived xenografts as compatible models for precision oncology. Lab Anim Res. 2020 May 20;36:14. https://doi.org/10.1186/s42826-020-00045-1Cho SY. Patient-derived xenografts as compatible models for precision oncology. Lab Anim Res. 2020 May 20;36:14. https://doi.org/10.1186/s42826-020-00045-1Valta M, Ylä-Pelto J, Lan Y, Kähkönen T, Taimen P, Boström PJ, et al. Critical evaluation of the subcutaneous engraftments of hormone naïve primary prostate cancer. Transl Androl Urol. 2020 Jun;9(3):1120–1134. https://doi.org/10.21037/tau.2020.03.38Valta M, Ylä-Pelto J, Lan Y, Kähkönen T, Taimen P, Boström PJ, et al. Critical evaluation of the subcutaneous engraftments of hormone naïve primary prostate cancer. Transl Androl Urol. 2020 Jun;9(3):1120–1134. https://doi.org/10.21037/tau.2020.03.38Janakiraman H, Zhu Y, Becker SA, Wang C, Cross A, Curl E, et al. Modeling rectal cancer to advance neoadjuvant precision therapy. Int J Cancer. 2020 Sep 1;147(5):1405–1418. https://doi.org/10.1002/ijc.32876Janakiraman H, Zhu Y, Becker SA, Wang C, Cross A, Curl E, et al. Modeling rectal cancer to advance neoadjuvant precision therapy. Int J Cancer. 2020 Sep 1;147(5):1405–1418. https://doi.org/10.1002/ijc.32876de Souza JC, Miguita L, Gomez RS, Gomes CC. Patient-derived xenograft models for the study of benign human neoplasms. Exp Mol Pathol. 2021 Jun;120:104630. https://doi.org/10.1016/j.yexmp.2021.104630de Souza JC, Miguita L, Gomez RS, Gomes CC. Patient-derived xenograft models for the study of benign human neoplasms. Exp Mol Pathol. 2021 Jun;120:104630. https://doi.org/10.1016/j.yexmp.2021.104630Orhan K., editor. Micro-computed Tomography (micro-CT) in medicine and engineering. Berlin: Springer; 2020.Orhan K., editor. Micro-computed Tomography (micro-CT) in medicine and engineering. Berlin: Springer; 2020.Rapic S, Vangestel C, Verhaeghe J, Van den Wyngaert T, Hinz R, et al. Characterization of an Orthotopic Colorectal Cancer Mouse Model and Its Feasibility for Accurate Quantification in Positron Emission Tomography. Mol Imaging Biol. 2017 Oct;19(5):762–771. https://doi.org/10.1007/s11307-017-1051-4Rapic S, Vangestel C, Verhaeghe J, Van den Wyngaert T, Hinz R, et al. Characterization of an Orthotopic Colorectal Cancer Mouse Model and Its Feasibility for Accurate Quantification in Positron Emission Tomography. Mol Imaging Biol. 2017 Oct;19(5):762–771. https://doi.org/10.1007/s11307-017-1051-4Sweeney N, Marchant S, Martinez JD. Intraperitoneal injections as an alternative method for micro-CT contrast enhanced detection of murine liver tumors. Biotechniques. 2019;66(5):214–217. https://doi.org/10.2144/btn-2018-0162Sweeney N, Marchant S, Martinez JD. Intraperitoneal injections as an alternative method for micro-CT contrast enhanced detection of murine liver tumors. Biotechniques. 2019;66(5):214–217. https://doi.org/10.2144/btn-2018-0162Baek JM, Kwak SC, Kim JY, Ahn SJ, Jun HY, Yoon KH, et al. Evaluation of a novel technique for intraperitoneal injections in mice. Lab Anim (NY). 2015 Nov;44(11):440–444. https://doi.org/10.1038/laban.880Baek JM, Kwak SC, Kim JY, Ahn SJ, Jun HY, Yoon KH, et al. Evaluation of a novel technique for intraperitoneal injections in mice. Lab Anim (NY). 2015 Nov;44(11):440–444. https://doi.org/10.1038/laban.880Wathen CA, Foje N, van Avermaete T, Miramontes B, Chapaman SE, Sasser TA, et al. In vivo X-ray computed tomographic imaging of soft tissue with native, intravenous, or oral contrast. Sensors (Basel). 2013;13:6957–6980. https://doi.org/10.3390/s130606957Wathen CA, Foje N, van Avermaete T, Miramontes B, Chapaman SE, Sasser TA, et al. In vivo X-ray computed tomographic imaging of soft tissue with native, intravenous, or oral contrast. Sensors (Basel). 2013;13:6957–6980. https://doi.org/10.3390/s130606957Boll H, Bag S, Nölte IS, Wilhelm T, Kramer M, Groden C, et al. Double-contrast micro-CT colonoscopy in live mice. Int J Colorectal Dis. 2011 Jun;26(6):721–727. https://doi.org/10.1007/s00384-011-1181-0Boll H, Bag S, Nölte IS, Wilhelm T, Kramer M, Groden C, et al. Double-contrast micro-CT colonoscopy in live mice. Int J Colorectal Dis. 2011 Jun;26(6):721–727. https://doi.org/10.1007/s00384-011-1181-0Choquet P, Calon A, Breton E, Beck F, Domon-Dell C, Freund JN, et al. Multiple-contrast X-ray micro-CT visualization of colon malformations and tumours in situ in living mice. C R Biol. 2007 Nov;330(11):821–827. https://doi.org/10.1016/j.crvi.2007.08.002Choquet P, Calon A, Breton E, Beck F, Domon-Dell C, Freund JN, et al. Multiple-contrast X-ray micro-CT visualization of colon malformations and tumours in situ in living mice. C R Biol. 2007 Nov;330(11):821–827. https://doi.org/10.1016/j.crvi.2007.08.002

The authors declare that there are no conflicts of interest present.