Endothelium capture-based liver segment imaging using vascular endothelial growth factor receptor 2 in preclinical ex vivo models.

BACKGROUND

Near-infrared (NIR) imaging of liver segments provides substantial information for surgeons performing liver resection. It was hypothesized that ramucirumab, an endothelium-specific antibody approved by the Food and Drug Administration, could be used for liver segment imaging using the endothelium capture principle.

METHODS

The capture efficacy of anti-vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR) 2 monoclonal antibodies (mAbs) and segment imaging were studied in a mouse model. Binding of ramucirumab in human and porcine tissues was studied using immunofluorescence staining. Isolated porcine liver perfusion was used to analyse the labelling and NIR imaging of selected liver segments.

RESULTS

VEGFR2 is well expressed on the endothelium of the smallest microvascular blood vessels in mouse, porcine and human liver tissues, as well as in human liver tumours. Perfusion of selected segments in the isolated liver model showed high capture of the anti-VEGFR2 (clone 522302) mAb and ramucirumab in mice and pigs respectively. NIR imaging of selected segments was achieved using isolated porcine liver perfusion with IRDye® 800CW-conjugated ramucirumab.

CONCLUSION

VEGFR2 is well expressed on the smallest microvascular blood vessels and can capture antibodies during single intravascular passages with high efficacy. The ex vivo imaging of a selected segment using endothelial capture of ramucirumab demonstrates the potential of this antibody for intraoperative navigation in liver surgery. Surgical relevance Imaging of liver segments provides substantial information for surgeons when performing liver resection. The antivascular endothelial growth factor receptor (VEGFR) 2 antibody ramucirumab conjugated with near-infrared dye could visualize selected liver segments using an endothelial capture-based approach in an isolated perfusion liver model. The ex vivo imaging of a selected segment using endothelial capture of ramucirumab demonstrates the potential of this anti-VEGFR2 antibody for intraoperative navigation in liver surgery.

ANTECEDENTES

La obtención de imágenes quasi infrarrojas (near-infrared, NIR) de los segmentos hepáticos proporciona información importante a los cirujanos que realizan resecciones hepáticas. Se estableció la hipótesis de que el ramucirumab, un anticuerpo específico para el endotelio, aprobado por la FDA, podría ser útil para obtener imágenes de los segmentos hepáticos utilizando el principio de captura del endotelio. MÉTODOS: Se estudió la eficacia en la captura de anticuerpos monoclonales (monoclonal antibodies, mABs) contra el receptor del factor de crecimiento endotelial vascular 2 (anti-VEGFR2) y de su capacidad para obtener imágenes de segmentos hepáticos en un modelo de ratón. Se estudió la incorporación del ramucirumab en tejidos humanos y porcinos mediante tinción por inmunofluorescencia. Para analizar la expresión y las imágenes NIR de los segmentos hepáticos, se utilizó un sistema de perfusión hepática aislada en cerdos.

RESULTADOS

El VEGFR2 se expresa bien en el endotelio de los territorios microvasculares de calibre más pequeño en el hígado de ratón y de cerdo, así como en tejidos hepáticos y tumores humanos. En el modelo de hígado aislado, la perfusión segmentaria mostró una elevada captura del mAb anti-VEGFR2 (clon 522302) y del ramucirumab en ratones y cerdos, respectivamente. La captura endotelial del ramucirumab conjugado con IRDye 800CW permitió obtener imágenes selectivas de los segmento usando NIR en hígado porcino aislado. CONCLUSIÓN: El VEGFR2 se expresa bien en los territorios microvasculares más pequeños y puede captar anticuerpos durante el paso intravascular de una dosis con alta eficacia. La imagen ex vivo de un determinado segmento usando endocapt de ramucirumab demuestra el potencial de este anticuerpo para la navegación intraoperatoria en cirugía hepática.

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