Imaging of Murine Brain Tumors Using a 1.5
Tesla Clinical MRI System
Wouter R. van Furth, Suzanne Laughlin, Michael D. Taylor,
Bodour Salhia, Todd Mainprize, Mark Henkelman, Michael D. Cusimano,
Cameron Ackerley, James T. Rutka
Abstract: Background: In
this study, we investigated the feasibility of using a 1.5 Tesla
(T) clinical magnetic resonance imaging (MRI) system for in
vivo assessment of three histopathologically different brain
tumor models in mice. Methods: We
selected mouse models in which tumor growth was observed in
different intracranial compartments: Patched+/- heterozygous
knock-out mice for tumor growth in the cerebellum (n = 5); U87
MG human astrocytoma cells xenografted to the frontal lobe of
athymic mice (n =15); and F5 (n = 15) or IOMM-Lee (n = 15) human
malignant meningioma cells xenotransplanted to the athymic mouse
skull base or convexity. Mice were imaged using a small receiver
surface coil and a clinical 1.5 T MRI system. T1- and fast spin
echo T2-weighted image sequences were obtained in all animals.
Gadolinium was injected via tail vein to better delineate the
intracranial tumors. Twenty mice were followed by serial MRI
to study tumor growth over time. In these mice, images were
typically performed after tumor implantation, and at two week
intervals. Mice were euthanized following their last imaging
procedure, and their tumors were examined by histopathology.
The histopathological preparations were then compared to the
last MR images to correlate the imaging features with the pathology.
Results: Magnetic resonance imaging
delineated the tumors in the cerebellum, frontal lobes and skull
base in all mouse models. The detection of intracranial tumors
was enhanced with prior administration of gadolinium, and the
limit of resolution of brain tumors in the mice was 1-2 mm3.
Sequential images performed at different time intervals showed
progressive tumor growth in all animals. The MR images of tumor
size and location correlated accurately with the results of
the histopathological analysis. Conclusion:
Magnetic resonance imaging of murine brain tumors in different
intracranial compartments is feasible with a 1.5 T clinical
MR system and a specially designed surface coil. Tumors as small
as 1-2 mm3 can be detected with good image resolution. Mice
harbouring nascent brain tumors can be followed sequentially
by serial MR imaging. This may allow for a noninvasive means
by which tumor growth can be measured, and novel therapies tested
without resorting to sacrifice of the mice.
Résumé: Imagerie au moyen d’un
système d’IRM 1.5 Tesla utilisé en clinique
de tumeurs murines produites par génie génétique
et xénotransplantées. Introduction:
Nous avons évalué la possibilité d’utiliser
un système d’imagerie par résonance magnétique
(IRM) 1.5 Tesla (T) utilisé en clinique pour l’étude
in vivo de trois modèles différents au point de
vue histopathologique de tumeurs cérébrales chez
la souris. Méthodes: Nous avons
choisi des modèles présentant une tumeur dans
différents compartiments intracrâniens: des souris
knock-out hétérozygotes Patched+/- pour les tumeurs
du cervelet (n = 5); des cellules d’astrocytome humain
U87 MG xénotransplantées dans le lobe frontal
de souris athymiques (n = 15); et des cellules de méningiome
malin humain F5 (n = 15) ou IOMM Lee (n = 15) xénotransplantées
à la base du crâne ou à la convexité
de souris athymiques. Une petite sonde de surface et un système
IRM 1.5 T utilisé en clinique ont été utilisés
et on a obtenu des séquences pondérées
T1 et écho de spin T2 chez tous les animaux. Du gadolinium
a été injecté par la veine de la queue
pour mieux faire ressortir les tumeurs intracrâniennes.
Vingt souris ont été suivies par IRM sérié
pour suivre la croissance tumorale. Chez ces souris, les images
ont été obtenues après l’implantation
de la tumeur et aux deux semaines par la suite. Les souris ont
été sacrifiées après la dernière
séance d’imagerie et les tumeurs ont été
examinées en histopathologie. Les préparations
histopathologiques ont ensuite été comparées
aux dernières images obtenues par RM pour établir
des corrélations entre l’imagerie et la pathologie.
Résultats: L’IRM a mis
en évidence les tumeurs dans le cervelet, les lobes frontaux
et à la base du crâne chez tous les modèles
de souris. La détection des tumeurs intracrâniennes
était rehaussée par l’administration préalable
de gadolinium et la limite de résolution des tumeurs
cérébrales chez les souris était de 1-2
mm3. Des images séquentielles obtenues à différents
intervalles ont montré une croissance progressive de
la tumeur chez tous les animaux. Les images de la taille et
de la localisation de la tumeur obtenues par RM correspondaient
exactement aux résultats de l’analyse histopathologique.
Conclusion: Il est possible d’utiliser
un système de RM 1.5 T utilisé en clinique et
une sonde spécialement conçue pour l’IRM
de tumeurs cérébrales dans différents compartiments
intracrâniens chez la souris. Avec une bonne résolution,
on peut détecter des tumeurs de 1 ou 2 mm3. On peut suivre
des souris porteuses de tumeurs cérébrales naissantes
par l’IRM en série. Cette méthode permet
de suivre la croissance tumorale de façon non effractive
et de tester de nouveaux traitements sans devoir sacrifier les
souris.
Can. J. Neurol. Sci. 2003; 30: 326-332
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