Summary
Il presente protocollo descrive come eseguire l'imaging 64Cu PET / CT e PET / MRI nell'uomo per studiare i disturbi correlati al rame, come la malattia di Wilson e l'effetto del trattamento sul metabolismo del rame.
Abstract
Il rame è un oligoelemento essenziale, funzionante nella catalisi e nella segnalazione nei sistemi biologici. Il rame radiomarcato è stato utilizzato per decenni nello studio del metabolismo del rame umano e animale di base e dei disturbi correlati al rame, come la malattia di Wilson (WD) e la malattia di Menke. Una recente aggiunta a questo toolkit è la tomografia ad emissione di positroni (PET) in rame 64 (64 Cu), che combina l'accurata imaging anatomico dei moderni scanner di tomografia computerizzata (TC) o risonanza magnetica (MRI) con la biodistribuzione del segnale tracciante PET da 64Cu. Ciò consente il monitoraggio in vivo dei flussi e della cinetica del rame, visualizzando così direttamente il traffico e il metabolismo degli organi di rame umani e animali. Di conseguenza, la PET 64Cu è adatta per valutare gli effetti clinici e preclinici del trattamento e ha già dimostrato la capacità di diagnosticare con precisione la WD. Inoltre, 64studi Cu PET / CT si sono dimostrati preziosi in altre aree scientifiche come la ricerca sul cancro e sull'ictus. Il presente articolo mostra come eseguire 64Cu PET / CT o PET / MR nell'uomo. Le procedure per la manipolazione di 64Cu, la preparazione del paziente e la configurazione dello scanner sono illustrate qui.
Introduction
Il rame è un cofattore catalitico vitale che guida molteplici importanti processi biochimici essenziali per la vita e i difetti nell'omeostasi del rame sono direttamente responsabili delle malattie umane. Le mutazioni nei geni ATP7A o ATP7B, che codificano per le ATPasi trasportatrici del rame, causano rispettivamente le malattie di Menke e Wilson. La malattia di Menke (ATP7A) è una rara malattia letale dell'iperaccumulo intestinale di rame con grave carenza di rame nei tessuti periferici e deficit negli enzimi rame-dipendenti1. La malattia di Wilson (WD) (ATP7B) è una malattia rara caratterizzata dall'incapacità di espellere l'eccesso di rame nella bile, con conseguente sovraccarico di rame e conseguente danno d'organo, che colpisce più gravemente il fegato e il cervello2.
Gli studi sul metabolismo del rame hanno utilizzato rame radiomarcato (di solito 64-rame [64Cu] o 67-rame) per decenni, e questi studi si sono dimostrati preziosi per la nostra comprensione del metabolismo del rame dei mammiferi, compreso il sito di assorbimento e le vie di escrezione 3,4,5,6. In precedenza, i contatori gamma venivano utilizzati per rilevare il segnale radioattivo con una risoluzione anatomica limitata, ma recentemente è stata introdotta la tomografia ad emissione di positroni (PET) a 64Cu combinata con la tomografia computerizzata (TC) o la risonanza magnetica (MRI) negli studi sia sull'uomo che sugli animali. Oggi, gli scanner PET hanno una sensibilità così elevata che è possibile tracciare 64Cu fino a 70 ore dopo l'iniezione. La lunga emivita di 12,7 h per 64Cu consente la valutazione a lungo termine dei flussi di rame. Questo miglioramento nella risoluzione è appena entrato nel campo degli studi sul rame e stanno iniziando ad emergere studi sul metabolismo del rame normale e patologico, nonché studi che valutano l'impatto di trattamenti specifici. Inoltre, l'introduzione di scanner PET per tutto il corpo con un campo visivo esteso migliorerà ulteriormente la sensibilità di questi esami.
Questo documento metodologico mira a consentire a medici e scienziati di aggiungere 64Cu PET CT / MRI al repertorio esistente di strumenti come metodo robusto e facile da usare per valutare il metabolismo del rame in modo comparabile tra i dipartimenti di medicina nucleare. La produzione di rame 64Cu può essere effettuata utilizzando diversi metodi e di solito viene eseguita in strutture speciali. Tra le reazioni nucleari, il metodo 64 Ni (p, n) 64 Cu è ampiamente utilizzato, poiché un'alta resa di produzione di 64Cu può essere ottenuta con protoni a bassa energia in questa via 7,8. Una descrizione dettagliata dei metodi di produzione è fuori dallo scopo di questo lavoro e la disponibilità varierà in base al paese e alla regione.
In questo articolo, descriviamo prima la preparazione della radiochimica necessaria e del tracciante. Quindi, vengono dimostrati i principi per la preparazione degli scanner PET/CT o PET/MRI.
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Protocol
Alcuni studi clinici che utilizzano questo protocollo 64Cu PET / CT o PET / MRI sono stati approvati dal Comitato etico regionale della regione Midt, Danimarca [1-10-72-196-16 (EudraCT 2016-001975-59), 1-10-72-41-19 (EudraCT 2019-000905-57), 1-10-72-343-20 (EudraCT 2020-005832-31), 1-10-72-25-21 (EudraCT 2021-000102-25) e 1-10-72-15-22 (EudraCT 2021-005464-21)]. Il consenso informato scritto è stato ottenuto dai partecipanti al momento dell'iscrizione. I criteri di inclusione per tutti i partecipanti erano di età >18 anni e per le donne l'uso di contraccezione sicura. I criteri di esclusione per i pazienti con malattia di Wilson erano la cirrosi scompensata, un punteggio MELD (Model for End-stage Liver Disease) >11 o un punteggio Nazer modificato >6. I criteri di esclusione per tutti i partecipanti erano un'ipersensibilità nota a 64Cu o ad altri ingredienti nella formula tracciante, gravidanza, allattamento al seno o desiderio di rimanere incinta prima della fine dello studio.
1. Preparazione di 64CuCl2
- Sciogliere il solido 64CuCl2 in acido cloridrico (0,1 M) e aggiungere tampone di acetato di sodio (0,5 M) per aumentare il pH a ~5. Formulare con soluzione salina e filtro sterilizzare la soluzione facendola passare attraverso un filtro da 0,22 μm (vedi Tabella dei materiali).
NOTA: Il tampone di acetato di sodio (0,5 M) è prodotto da acetato di sodio triidrato e acqua sterile che viene fatta passare attraverso un filtro sterilizzante da 0,22 μm. - Per il controllo di qualità della soluzione 64CuCl2 prodotta, eseguire la misurazione del pH, il test delle endotossine batteriche, la determinazione della purezza radiochimica e l'identificazione radionuclidica 7,8.
- Conservare il prodotto in un contenitore di piombo a temperatura ambiente e tenerlo in quarantena fino a quando tutte le specifiche di controllo qualità non sono state soddisfatte in modo soddisfacente.
NOTA: Per il presente studio, 64CuCl2 sono stati prodotti con una purezza radionuclidica ≥99% e una purezza radiochimica ≥95%. Il solido 64CuCl2, utilizzato come materiale di partenza, è stato ottenuto da una fonte commerciale (vedi tabella dei materiali).
2. Preparazione dello scanner PET
- Eseguire un controllo di qualità (QC)9 sullo scanner, seguendo il protocollo del produttore (vedere Tabella dei materiali).
NOTA: i QC devono essere eseguiti quotidianamente al mattino prima delle scansioni del paziente.
3. Prelievo del tracciante per iniezione endovenosa (IV) e per somministrazione orale (PO)
- Indossare guanti di plastica e rimuovere il coperchio dal contenitore di piombo.
- Utilizzare pinzette lunghe per disinfettare la membrana di gomma della bottiglia di vetro contenente tracciante all'interno del contenitore di piombo con un tampone disinfettante.
- Utilizzare una pinzetta per inserire una cannula corta (~ 0,5 mm x 16 mm) nella membrana per evitare fuoriuscite dal vuoto all'interno della bottiglia.
- Usa una pinzetta per inserire una cannula più lunga da cui attingere. Questa cannula dovrebbe essere abbastanza lunga da raggiungere il fondo della bottiglia (di solito 50 mm).
- Assicurarsi che il calibratore di dose (vedere Tabella dei materiali) sia calibrato per 64Cu. Calcolare un volume approssimativo da prelevare per la prima estrazione.
NOTA: Dai rapporti di controllo della qualità chimica, la quantità di attività e il volume del liquido saranno disponibili, consentendo il calcolo di un volume approssimativo da prelevare. - Indossare guanti di plastica, inserire una siringa di plastica di dimensioni appropriate nella cannula lunga e prelevare il volume calcolato. Questo volume dipenderà dalla concentrazione di 64 Cu nel prodotto e dalla quantità di 64Cu decisa per il protocollo (vedere Calcolo della dose sotto i risultati rappresentativi).
- Utilizzare una pinzetta per tenere la cannula mentre si sposta la siringa sul calibratore della dose per misurare la radioattività.
- Continuare a disegnare fino a raggiungere la quantità di radioattività appropriata. Circa il 5% del tracciante rimarrà nella siringa e nella cannula dopo l'iniezione.
NOTA: Il 64Cu non deve essere diluito in acqua salata, poiché il tracciante potrebbe precipitare. Pertanto, la siringa non può essere risciacquata con acqua salina dopo l'iniezione (questo non è rilevante per la somministrazione di PO). - Con le pinzette, applicare una cannula con un cappuccio (~16 mm di cannula) per chiudere la siringa e conservarla in un contenitore di piombo fino all'applicazione.
4. Applicazione del tracciante
- Iniezione endovenosa
- Inserire una cannula endovenosa (~22 G, 25 mm), preferibilmente in una vena cubitale, e risciacquare con acqua salina per garantire il corretto posizionamento.
NOTA: deve essere disponibile un foglio di lavoro con il nome del partecipante, un timbro o una firma per il rilascio del controllo qualità del tracciante, nonché punti temporali e radioattività per il disegno, l'iniezione e il tracciante rimanente. - Misurare la radioattività nella siringa utilizzando il calibratore di dose disponibile e annotare il tempo e l'attività sul foglio di lavoro.
- Trasportare la siringa in un contenitore di piombo al letto del partecipante.
- Se si verifica una fuoriuscita dall'iniezione, posizionare un tovagliolo sotto il gomito del partecipante in modo che la radioattività versata possa essere misurata.
- Con una pinzetta, rimuovere il cappuccio/cannula dalla siringa e, con guanti di plastica, collegare la siringa all'accesso IV. Annotare l'ora sul foglio di lavoro e iniettare in un movimento costante.
NOTA: Come accennato in precedenza, la siringa non deve essere risciacquata con soluzione salina poiché il tracciante potrebbe precipitare. - Rimuovere la siringa dall'accesso IV, indossare il cappuccio/cannula e, se necessario, metterla nel contenitore di piombo con il tovagliolo.
- Risciacquare l'accesso IV con acqua salina.
- Annotare il tempo e la radioattività residua nella siringa sul foglio di lavoro.
NOTA: L'attività iniettata viene calcolata come differenza tra l'attività della siringa prima e dopo l'iniezione, ma utilizzando il protocollo di scansione PET per correggere il decadimento. Pertanto, tutti e tre i punti temporali (misurazioni di prelievo, iniezione e avanzi) e la radioattività misurata al prelievo e le misurazioni rimanenti vengono inseriti nel protocollo di scansione PET quando il partecipante viene scansionato (vedere il passaggio 5). - Smaltire il materiale residuo in modo appropriato, secondo le norme di sicurezza istituzionali.
- Rimuovere l'accesso IV. In caso di reazioni allergiche, lasciare l'accesso IV per 30 minuti.
- Inserire una cannula endovenosa (~22 G, 25 mm), preferibilmente in una vena cubitale, e risciacquare con acqua salina per garantire il corretto posizionamento.
- Somministrazione orale
NOTA: deve essere disponibile un foglio di lavoro con il nome del partecipante, un timbro o una firma per il rilascio del controllo qualità del tracciante e punti temporali e radioattività per il disegno, l'amministrazione e il tracciante rimanente.- In un bicchiere di plastica usa e getta e morbido, versare circa 100 ml di acqua o cordiale; il 64Cu è insapore. Dovrebbero essere disponibili una cannuccia di plastica usa e getta e un piccolo sacchetto di plastica usa e getta.
- Misurare la radioattività nella siringa utilizzando il calibratore di dose disponibile e annotare il tempo e l'attività sul foglio di lavoro.
- Trasportare la siringa in un contenitore di piombo al letto del partecipante. Il partecipante deve essere seduto su un letto o una sedia.
- Rimuovere il cappuccio/cannula dalla siringa con una pinzetta e, indossando guanti di plastica, iniettare il tracciante nella tazza, facendo attenzione a non versarne alcuno. Aspirare un po' di acqua/cordiale e iniettarlo nuovamente nella tazza.
- Metti una cannuccia di plastica nella tazza (questo per ridurre al minimo il rischio di fuoriuscita quando il partecipante beve).
- Annotare l'ora sul foglio di lavoro e lasciare che il partecipante beva. La tazza dovrebbe essere il più vuota possibile.
- Mettere la tazza vuota e la cannuccia nel sacchetto di plastica usa e getta con la siringa vuota e metterli nel contenitore di piombo.
- Annotare il tempo e misurare la radioattività residua nella siringa. Nota nel foglio di lavoro.
NOTA: L'attività iniettata viene calcolata come differenza tra l'attività della siringa prima e dopo l'iniezione, ma utilizzando il protocollo di scansione PET per correggere il decadimento.
Pertanto, tutti e tre i punti temporali (misure di prelievo, iniezione e avanzi) e la radioattività misurata al prelievo e la misurazione rimanente vengono inseriti nel protocollo di scansione PET quando il partecipante viene scansionato (vedi Scansione).
- Smaltire il materiale residuo in modo appropriato, secondo le norme di sicurezza istituzionali.
NOTA: Osservare il partecipante per reazioni allergiche acute per 30 minuti dopo l'assunzione può essere appropriato.
5. Scansioni PET
- Posizionare il partecipante in posizione supina nello scanner.
- Eseguire una scansione TC o RM panoramica per pianificare la regione specifica da esaminare durante la scansione PET.
- Annotare il tempo di prelievo, iniezione e misurazione rimanente, nonché la radioattività al prelievo e la misurazione rimanente nel protocollo PET.
- Eseguire la scansione PET seguendo i passaggi seguenti.
NOTA: Il protocollo di scansione PET deve essere standardizzato per quanto riguarda la durata della scansione e i parametri di ricostruzione dell'immagine per tutti i partecipanti allo stesso studio; I rapporti pubblicati devono essere seguiti10,11,12.- Eseguire scansioni PET statiche con un tempo di scansione di 4,5 min/posizione del letto fino a 24 ore dopo la somministrazione del tracciante e 10 min/posizione del letto fino a 68 ore dopo la somministrazione del tracciante (per ulteriori approfondimenti, vedere Scansione sotto i risultati rappresentativi).
NOTA: Durante la scansione PET dinamica, il decadimento viene registrato continuamente e successivamente segmentato in una struttura a telaio. Ciò consente di selezionare fotogrammi da brevi intervalli di tempo per enfatizzare la dinamica della distribuzione a 64Cu e fotogrammi da intervalli di tempo più lunghi per dare priorità alla sensibilità. Tipicamente, intervalli più brevi vengono selezionati subito dopo l'iniezione e gradualmente aumentati successivamente10.
- Eseguire scansioni PET statiche con un tempo di scansione di 4,5 min/posizione del letto fino a 24 ore dopo la somministrazione del tracciante e 10 min/posizione del letto fino a 68 ore dopo la somministrazione del tracciante (per ulteriori approfondimenti, vedere Scansione sotto i risultati rappresentativi).
6. Ricostruzione dell'immagine
- Ricostruisci le immagini utilizzando le migliori correzioni disponibili per attenuazione, dispersione, tempo di volo e funzione di diffusione del punto.
NOTA: i parametri di ricostruzione dell'immagine devono essere accuratamente selezionati per ottimizzare le proprietà dell'immagine, come il recupero del segnale e il rapporto segnale-rumore. Per gli studi multicentrici, è fondamentale standardizzare la qualità dell'immagine tra i centri.
7. Analisi dei dati
NOTA: Il presente studio descrive un metodo semplice per quantificare il contenuto di 64Cu nel fegato. Il segnale PET viene misurato come valore di assorbimento standard (SUV), la concentrazione di radioattività tissutale regolata per l'attività iniettata in peso del partecipante e/o kilobecquerel (kBq) per mL di tessuto.
- Scarica i dati su un programma adatto, ad esempio i file Dicom, in PMOD.
NOTA: Esistono probabilmente molti programmi diversi per analizzare le immagini PET, come Hermes o PMOD (vedere Tabella dei materiali). - Regolare i toni di scansione CT / MR per differenziare le strutture anatomiche.
- Assicurarsi che la scansione anatomica e la scansione PET siano sovrapposte.
- Lavorando sul piano orizzontale con la migliore risonanza magnetica o TC, localizzare il fegato e le grandi strutture.
- Posizionare un volume di interesse appropriato (VOI) o più VOI nel fegato.
NOTA: Un VOI è un'area definita di tessuto in cui viene misurato il SUV. Un VOI è costituito da più regioni di interesse (ROI), che sono aree di tessuto in un piano. Molti programmi hanno VOI sferici come preimpostazione, il che significa che non è necessario disegnare più ROI (uno in ogni piano) per costituire un VOI. Il lobo epatico destro tende ad essere più omogeneo e quindi una buona posizione per posizionare i VOI. - Posizionare più VOI nel lobo epatico destro su diversi piani orizzontali per ottenere la misura più precisa dell'attività, poiché il SUV può variare leggermente (~ 5%) nel lobo epatico destro. Calcola il SUV medio di questi VOI.
- Per quantificare il SUV, ad esempio, nell'intero fegato, disegnare ROI che coprono l'intero volume del fegato in ciascun piano per studi di dosimetria.
NOTA: Evitare grandi strutture come arterie e vene quando si utilizza questo metodo.
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Representative Results
Calcolo della dose
Sulla base dei calcoli dosimetrici, la dose efficace di radioattività per la somministrazione endovenosa è 62 ± 5 μSv/MBq tracciante10. Pertanto, si raccomanda una dose di 50 MBq a seconda del periodo di tempo. Fino a 75-80 MBq è applicabile per esami più lunghi e fornisce immagini di buona qualità senza superare una dose eticamente approvata. La dose efficace per la somministrazione orale è 113 ± 1 μSv/MBq tracciante, a causa dell'accumulo intestinale del tracciante. Pertanto, è necessario prendere in considerazione una dose più bassa e, fino a 24 ore dopo l'iniezione, 30 MBq sono sufficienti per produrre immagini di alta qualità. Alle partecipanti femminili fertili dovrebbe sempre essere chiesto un test di gravidanza negativo prima dell'applicazione del tracciante.
Scannerizzare
Per esami molto lunghi, eseguiti per seguire la biodistribuzione e la cinetica di 64Cu per ore o giorni, l'esame PET viene eseguito come più scansioni PET statiche separate. Ciò consente al paziente di riposare tra gli esami PET. La durata di ogni esame PET viene regolata per ottenere la migliore qualità dell'immagine (cioè, il tempo di scansione viene prolungato mentre il tracciante iniettato decade). Un esempio di tempi di scansione che forniscono immagini di buona qualità è la posizione di 4,5 min/letto fino a 20 ore dopo la somministrazione del tracciante e la posizione di 10 min/letto fino a 68 ore dopo la somministrazione del tracciante. Tempi di scansione più lunghi possono fornire una qualità dell'immagine ancora migliore, ma scansioni troppo lunghe sono impraticabili e scomode per il paziente. Pertanto, la lunghezza delle scansioni è limitata da aspetti pratici.
Analisi dei dati
Il SUV è una misura eccellente per confrontare gli individui (a causa della regolazione del peso) e per confrontare gli stessi individui prima e dopo un intervento. Una deviazione standard del SUV nel VOI è disponibile dal programma di analisi dei dati (ad es. PMOD). Questa deviazione standard aumenta con il tempo dopo l'iniezione perché il rumore aumenta.
La Figura 1 mostra 64Cu nel corpo 6 ore e 20 ore dopo iniezione IV di ~70 MBq traccianti in un soggetto sano e un soggetto con WD10. Le immagini sono qualitativamente facili da interpretare in quanto il 64Cu è rapidamente visibile nella cistifellea (difficile da vedere nella figura), nell'intestino tenue e successivamente nel colon, mentre si accumula nel fegato nel paziente. L'intestino è visibile anche sulla scansione del paziente, tuttavia questo non proviene da 64Cu nel lume intestinale, ma piuttosto dai vasi sanguigni intestinali. L'intestino è visto dal 64 Cu distribuito in modo più omogeneo lungo l'intero segmento intestinale, mentre nei soggetti sani, il 64Cu è visibile in segmenti con segnali più alti. Il contenuto di 64Cu nel fegato è stato ulteriormente quantificato posizionando cinque VOI sferici con un diametro di 10 mm su piani diversi nel lobo epatico destro, ottenendo un SUV medio nell'organo per ciascun partecipante, quindi calcolando il SUV medio del gruppo per il confronto tra i gruppi.
Figura 1: PET che mostra la distribuzione di 64Cu in soggetti sani e WD dopo somministrazione endovenosa. Questa figura mostra 64Cu nel corpo 6 ore e 20 ore dopo iniezione endovenosa di ~70 MBq traccianti. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
La Figura 2 mostra i risultati di 64scansioni di Cu con il tracciante somministrato per via orale in due individui. Entrambi sono pazienti con WD, ma l'individuo inferiore è sotto trattamento con zinco, dimostrando che il trattamento con zinco riduce l'assorbimento di rame nell'intestino e quindi nel fegato; Questo è un effetto ben noto del trattamento con zinco13. Mentre il tracciante somministrato per via orale è il modo fisiologico di ingerire rame, può essere difficile da usare per la diagnostica, poiché solo il 50% del 64Cu viene assorbito dall'intestino alla circolazione sistemica (la maggior parte del tracciante va al fegato). Tuttavia, per dimostrare gli effetti dei farmaci farmacologici sull'assorbimento del rame, che possono essere di grande interesse per la WD, il metodo ha dimostrato di essere prezioso11. Questo può essere visto nella Figura 3, in cui lo stesso individuo è stato scansionato usando 64Cu orale prima e dopo 4 settimane di trattamento con zinco11. L'ipotesi dello studio era quella di quantificare l'effetto dello zinco sul blocco dell'assorbimento intestinale di rame stimando il contenuto di rame nel fegato. Lo studio è stato condotto con diversi sali di zinco e regimi di dosaggio e dimostra le qualità del metodo nel testare gli effetti del trattamento. La capacità del metodo di quantificare altri effetti del trattamento negli animali e nell'uomo è in fase di test.
Figura 2: PET che mostra una distribuzione di 64Cu in due pazienti con WD dopo somministrazione orale. Il paziente nel pannello superiore è senza trattamento con zinco e il paziente nel pannello inferiore è in trattamento con zinco. Nota la differenza di segnale nel fegato. Grafico raffigurante il SUV epatico. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 3: Gli effetti dei farmaci farmacologici sull'assorbimento del rame. Scansione PET/TC somministrata per via orale 64Cu prima (A) e dopo (B) 4 settimane di trattamento con zinco. Il partecipante è un individuo sano (notare il 64Cu nella cistifellea, che non sarebbe visto in un paziente WD). Il trattamento con zinco ha ridotto il contenuto di 64Cu nel fegato a circa il 50% del contenuto pre-trattamento nel gruppo (10 partecipanti). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
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Discussion
Il metodo è come qualsiasi altro metodo PET, ma la lunga emivita di 12,7 ore offre l'opportunità di studiare i flussi di rame a lungo termine (abbiamo buoni risultati fino a 68 ore dopo l'iniezione di tracciante IV). Tutte le fasi del protocollo devono essere gestite da personale che ha familiarità con la PET, sebbene non siano più critiche di qualsiasi altro esame PET.
Risoluzione dei problemi
Poiché spesso utilizziamo 64Cu per indagini a lungo termine, il segnale PET sarà più rumoroso del solito. Questo è importante da ricordare quando si quantificano i segnali PET, in particolare in organi più piccoli come la cistifellea. Il segnale nella cistifellea sarà difficile da distinguere dallo spill-over dal fegato e dal colon. In questo caso, i VOI più piccoli centralmente nell'organo sono i più affidabili.
La quantità di 64Cu nel fegato, dalla nostra esperienza, tende a variare tra gli individui nonostante l'iniezione endovenosa (una varianza abbastanza grande nell'assorbimento del tracciante dall'intestino deve essere prevista con un tracciante somministrato per via orale). Ciò limita i confronti tra individui e richiede l'uso di rapporti invece di numeri definiti. Se si preferisce la somministrazione di traccianti orali, si raccomanda di mantenere i soggetti dello studio su una dieta standardizzata per un minimo di 24 ore prima dell'assunzione del tracciante per limitare le differenze intraindividuali, poiché diversi alimenti possono interferire con il rame e quindi con l'assorbimento di 64Cu11.
Limitazioni
Quando si utilizza il metodo PET a64 Cu, si presume che il rame "caldo" (64Cu) agisca come il rame "freddo" nel corpo. Tuttavia, questo non è certo, e quindi non possiamo determinare se il rame "caldo" viene trattato in modo diverso nel corpo. Dai risultati attuali, tuttavia, riteniamo che il rame "caldo" agisca come il rame "freddo". Un aumento della radioattività del sangue dopo 20 ore è osservato in individui sani, indicando che il 64Cu è incorporato nella ceruloplasmina. Questo aumento non è visto nei pazienti WD, che non possono costruire rame nella proteina che trasporta il rame a causa del loro disturbo. Questo e la mancanza di escrezione di traccianti nei pazienti indicano che 64Cu agisce come rame "freddo".
Sebbene 68 ore siano un lungo periodo di tempo per seguire un tracciante radioattivo, dovrebbe comunque essere considerato un'immagine temporanea di ciò che accade al rame nel corpo. Un esempio è che anche se l'escrezione di 64 Cu in stallo è osservata in individui che sono eterozigoti per il gene WD, e quindi più 64Cu nel fegato dopo 20 ore, non hanno malattie del fegato perché, a lungo termine, non accumulano rame.
Finora, non è noto se esiste una correlazione tra l'accumulo di rame a breve termine (fino a 68 ore) e l'accumulo di rame a lungo termine nel fegato e in altri organi. Pertanto, il metodo non può essere utilizzato per determinare la gravità della malattia o gli effetti a lungo termine degli agenti farmacologici. Tuttavia, il metodo è molto utile per determinare gli effetti a breve termine del trattamento. Può essere usato per verificare se il trattamento aumenta l'escrezione biliare o urinaria fino a 68 ore dopo l'assunzione di rame, o se un trattamento riduce l'assorbimento intestinale di rame.
Significato
Gli esperimenti con 64Cu in WD non sono una nuova tecnica. Infatti, la somministrazione IV del tracciante e le misurazioni del sangue della radioattività risalgono al 195014. Oggi, gli scanner PET ad alta risoluzione e la combinazione con TC o RM offrono un'opportunità unica per studiare la distribuzione di 64Cu in tutto il corpo. Con la PET dinamica, le proprietà cinetiche del tracciante possono essere ulteriormente chiarite. Finora, a causa del limitato campo visivo degli scanner PET, non è stato possibile condurre analisi cinetiche della biodistribuzione del rame in tutto il corpo. Attualmente, l'assorbimento dinamico è stato limitato al fegato e all'addome superiore, ma l'avvento degli scanner per tutto il corpo consentirà l'indagine simultanea di aree più ampie. Ciò faciliterà l'esame del periodo iniziale dopo l'iniezione di 64Cu in più organi, ma dato che i punti di tempo tardivi dopo l'iniezione sono più rilevanti per i disturbi correlati al rame, gli scanner di tutto il corpo dovrebbero essere più significativi a causa della loro maggiore sensibilità. Ciò consente immagini di alta qualità anche a bassi livelli di radioattività, superando le capacità degli attuali scanner.
Applicazioni future
Negli esseri umani, la tecnica ha mostrato un potenziale nella diagnosi di WD10 e quantificare l'effetto di diversi trattamenti sull'assorbimento del rame11. Negli animali, il metodo ha dimostrato di essere in grado di mostrare l'effetto della terapia genica della WD quantificando la ritenzione epatica di 64Cu, nonché l'escrezione fecale e le variazioni della cinetica del sangue15. In futuro, si prevede che 64Cu PET/CT o PET/MR saranno osservati in un contesto clinico sia per la diagnosi che per la valutazione del trattamento nella WD. È anche molto probabile che il metodo faccia parte di molti studi clinici che coinvolgono nuove terapie per la WD, in particolare la terapia genica, in cui l'escrezione fecale del tracciante iniettato per via endovenosa potrebbe essere un marker surrogato dell'effetto15. Attualmente non ci sono buoni dati per l'assorbimento del cervello 64Cu disponibili, ma questo sarebbe molto rilevante per gli studi clinici in WD.
La tecnica non è stata ancora esplorata nella malattia di Menke, ma potrebbe potenzialmente mostrare l'assorbimento di rame dall'intestino e l'assorbimento di rame nel cervello come effetto del trattamento. La tecnica può anche avere un potenziale nelle malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, dove il metabolismo del rame può essere alterato16.
Vale la pena notare che 64Cu sta diventando ampiamente disponibile negli Stati Uniti con l'uso crescente di 64Cu-Dotatate nella diagnostica dei tumori neuroendocrini (NET). Inoltre, 67Cu sta mostrando potenziale nella teranostica del cancro; Pertanto, questo tracciante può anche diventare più disponibile.
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Disclosures
Gli autori non hanno conflitti di interesse.
Acknowledgments
Supportato da una sovvenzione della Memorial Foundation del produttore Vilhelm Pedersen & Wife. La fondazione non ha avuto alcun ruolo nella pianificazione o in qualsiasi altra fase dello studio.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.22 micrometer sterilizing filter | Merck Life Science | ||
| Cannula 21 G 50 mm | BD Microlance | 301155 | |
| Cannula 25 G 16 mm | BD Microlance | 300600 | |
| Dose calibrator | Capintec CRC-PC calibrator | ||
| PET/CT scanner | Siemens: Biograph | ||
| PET/MR scanner | GE Signa | ||
| PMOD version 4.0 | PMOD Technologies LLC | ||
| Saline solution 0.9% NaCl | Fresenius Kabi | ||
| Sodium acetate trihydrate BioUltra | Sigma Aldrich | 71188 | |
| Solid 64CuCl2 | Danish Technical University Risø | ||
| Sterile water | Fresenius Kabi | ||
| Venflon 22 G 25 mm | BD Venflon Pro Safety | 393280 |
References
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