Non-invasive Differentiation of Benign Lesions from Aggressive Pancreatic Cancer

良性病变与侵袭性胰腺癌的无创鉴别

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): At present, we cannot differentiate benign lesions of the pancreas from aggressive tumors without surgical resection and subsequent histological evaluation. The long-term goal of this proposal is to develop a positron emission tomography (PET) imaging agent for clinical use to improve risk stratification among pancreatic neoplasms. The goal of this R21 project is to establish proof of feasibility by demonstrating successful imaging of pre-invasive and invasive tumors in an animal model using our protease activity probes with optical and radionuclide imaging techniques. Recent work has shown cathepsin-like protease activity correlates with pancreatic intraepithelial neoplasm (PanIN) grade. These data raise the possibility that such activity could also be used to differentiate benign lesions from aggressive cancer. We have developed new technology that sensitively and non-invasively detects protease activities. Preliminary studies have shown promise for non-invasively detecting, differentiating, and grading pancreatic diseases including acute and chronic pancreatitis, intraductal papillary mucinous neoplasm (IPMN), PanIN, and pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). These data support pursuing the following aims to test our hypothesis that we can use proteolysis to activate a membrane binding imaging agent for accurate and quantitative non-invasive imaging of pancreatic cancer to provide functional and dynamic information about tumor status. By using optical imaging to optimize the probe and radionuclide imaging we intend to show proof of principle for ultimately developing a PET imaging agent for clinical use. Aim 1. Optimize and Validate Lead Agents for the Detection of Pancreatic Cancer. The probes will be optimized to increase selectivity and signal to noise and to verify that they work in a variety of cancer cell lines. Probes will be ranked by fluorescence imaging assays in panels of mouse and human pancreatic cancer cell lines. Aim 2. Optimize Probes using Non-Invasive Imaging of Pancreatic Cancer Progression in a Transgenic Model of Pancreatic Cancer. The best probes from Aim 1 will be evaluated in mice. We will use a genetically-engineered mouse model of pancreatic cancer where pancreas-directed expression of constitutively active Kras drives PanIN formation. Probe accumulation, as detected with optical imaging and in sectioned tissue will be correlated to histological grade and oriented by immunofluorescence to cell specific markers. Laser capture microdissection will be used to harvest regions of high proteolytic activity and determine which protease(s) are present with MS. These data will directly link specific protease activities to pancreatic cancer and their precursor lesions in vivo. Based on results from optical imaging, a small number of selected probes will be labeled with radionuclides and PET imaging will be conducted. Pharmacodynamics and biodistribution studies will be carried out to demonstrate translatability to the clinic. These aims will determine whether pericellular proteolysis can be used to identify pancreatic disease and whether different pathologies can be distinguished non-invasively.
描述(由申请人提供):目前,我们无法将胰腺的良性病变与侵袭性肿瘤区分开,而没有手术切除和随后的组织学评估。该提案的长期目标是开发正电子发射断层扫描(PET)成像剂,以改善胰腺肿瘤之间的风险分层。该R21项目的目的是通过使用光学和放射性核素成像技术的蛋白酶活性探针在动物模型中成功地证明对侵入性和浸润性肿瘤的成功成像来确定可行性的目的。最近的工作表明,组织蛋白酶样蛋白酶活性与胰腺上皮内肿瘤(Panin)等级相关。这些数据提出了这种活性也可以用来将良性病变与侵袭性癌症区分开的可能性。我们开发了新技术,这些技术敏感和非侵入性检测蛋白酶的活动。初步研究表明,非侵入性检测,分化和分级胰腺疾病,包括急性和慢性胰腺炎,导管内乳头状粘膜肿瘤(IPMN),PANIN和胰腺导管腺癌(PDAC)。这些数据支持以下旨在检验我们的假设,即我们可以使用蛋白水解激活膜结合成像剂,以确定胰腺癌的准确和定量非侵入性成像,以提供有关肿瘤状态的功能和动态信息。通过使用光学成像来优化探针和放射性核素成像,我们打算显示原理证明,以最终为临床使用开发宠物成像剂。 AIM 1。优化并验证铅剂检测胰腺癌。将对探针进行优化,以提高选择性和向噪声发出信号,并验证它们是否在各种癌细胞系中起作用。探针将通过小鼠和人类胰腺癌细胞系的荧光成像测定法对探针进行排名。 AIM 2。使用胰腺癌转基因模型中胰腺癌进展的非侵入性成像来优化探针。 AIM 1的最佳探针将在小鼠中评估。我们将使用胰腺癌的基因工程小鼠模型,其中胰腺指导的组成性活性KRAS驱动Panin形成。通过光学成像检测到的探针积累将与组织学等级相关,并通过免疫荧光与细胞特异性标记相关。激光捕获显微解剖将用于收获高蛋白水解活性的区域,并确定MS中存在哪些蛋白酶。这些数据将直接将特定蛋白酶活性与体内的胰腺癌及其前体病变联系起来。根据光学成像的结果,将进行少数选定的探针用放射性核素标记,并将进行PET成像。将进行药效学和生物分布研究,以证明对诊所的转换性。这些目的将确定是否可以使用细胞周围蛋白水解来识别胰腺疾病,以及是否可以非侵入性地区分不同的病理。

项目成果

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