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Assessment of the hepatic tumor extracellular matrix using elastin‑specific molecular magnetic resonance imaging in an experimental rabbit cancer model

  • To investigate the imaging performance of an elastin-specific molecular magnetic resonance imaging (MRI) probe with respect to the extracellular matrix (ECM) in an experimental hepatic cancer model. Twelve rabbits with hepatic VX2 tumors were examined using 3 T MRI 14, 21, and 28 days after tumor implantation for two subsequent days (gadobutrol, day 1; elastin-specific probe, day 2). The relative enhancement (RE) of segmented tumor regions (central and margin) and the peritumoral matrix was calculated using pre-contrast and delayed-phase T1w sequences. MRI measurements were correlated to histopathology and element-specific and spatially resolved mass spectrometry (MS). Mixed-model analysis was performed to assess the performance of the elastin-specific probe. In comparison to gadobutrol, the elastin probe showed significantly stronger RE, which was pronounced in the tumor margin (day 14–28: P ≤ 0.007). In addition, the elastin probe was superior in discriminating between tumor regionsTo investigate the imaging performance of an elastin-specific molecular magnetic resonance imaging (MRI) probe with respect to the extracellular matrix (ECM) in an experimental hepatic cancer model. Twelve rabbits with hepatic VX2 tumors were examined using 3 T MRI 14, 21, and 28 days after tumor implantation for two subsequent days (gadobutrol, day 1; elastin-specific probe, day 2). The relative enhancement (RE) of segmented tumor regions (central and margin) and the peritumoral matrix was calculated using pre-contrast and delayed-phase T1w sequences. MRI measurements were correlated to histopathology and element-specific and spatially resolved mass spectrometry (MS). Mixed-model analysis was performed to assess the performance of the elastin-specific probe. In comparison to gadobutrol, the elastin probe showed significantly stronger RE, which was pronounced in the tumor margin (day 14–28: P ≤ 0.007). In addition, the elastin probe was superior in discriminating between tumor regions (χ2(4) = 65.87; P < 0.001). MRI-based measurements of the elastin probe significantly correlated with the ex vivo elastinstain (R = .84; P <0 .001) and absolute gadolinium concentrations (ICP-MS: R = .73, P <0 .01). LA-ICP-MS imaging confirmed the colocalization of the elastin-specific probe with elastic fibers. Elastin-specific molecular MRI is superior to non-specific gadolinium-based contrast agents in imaging the ECM of hepatic tumors and the peritumoral tissue.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:S. Keller, T. Borde, J. Brangsch, C. Reimann, A. Kader, D. Schulze, R. Buchholz, Jan Ole Kaufmann, U. Karst, E. Schellenberger, B. Hamm, M. R. Makowski
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Scientific Reports
Jahr der Erstveröffentlichung:2020
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.5 Proteinanalytik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Nature
Jahrgang/Band:10
Ausgabe/Heft:1
Erste Seite:20785
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Freie Schlagwörter:ESMA; Elastin-specific molecular agent; Extracellular matrix; Gadolinium; Hepatocellular carcinoma; Inductively coupled plasma mass spectroscopy; Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry; MR imaging; Magnetic resonance imaging
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Chemie und Prozesstechnik / Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
DOI:10.1038/s41598-020-77624-8
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-517360
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:07.12.2020
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:07.12.2020
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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