Die Verwendung eines Mehrfach Dynamische einzelner Enzym-Phantom für Studien von hyperpolarisiertem Magnetic Resonance Agents

Summary

Ein dynamisches Phantom mit mehreren Kompartimenten wird verwendet, um einige biologische Aspekte zu simulieren, die für Stoffwechselstudien mit hyperpolarisierten Magnetresonanzmitteln von Interesse sind.

Abstract

Imaging von hyperpolarisiertem Substrate durch magnetische Resonanz zeigt große klinische Versprechen für die Bewertung der kritischen biochemischen Prozesse in Echtzeit. Aufgrund grundlegenden Einschränkungen, die durch die hyperpolarisierten Zustand, exotische Bildgebung und Rekonstruktionstechniken häufig verwendet werden, auferlegt. Ein praktisches System für die Charakterisierung von dynamischen, multispektrale Bildgebungsverfahren ist dringend erforderlich. Ein solches System muss die entsprechenden chemischen Dynamik der normalen und pathologischen Gewebe reproduzierbar rekapitulieren. Das am häufigsten verwendete Substrat bisher ist hyperpolarisiertem [1- ¹³ C] -pyruvate zur Beurteilung des Krebsstoffwechsels. Wir beschreiben ein Enzym-basierte Phantomsystem, das die Umwandlung von Pyruvat zu Lactat vermittelt. Die Reaktion wird durch Injektion des hyperpolarisierten Mittel in mehrere Kammern innerhalb des Phantom eingeleitet enthält, von denen jede Konzentrationen von Reagenzien unterschiedlicher dass die Reaktionsgeschwindigkeit steuern. Mehrere Kompartimente sind notwendig, um sicherzustellen, dass imaGing Sequenzen, die die räumliche und metabolische Heterogenität der Gewebe treu zu erfassen. Dieses System wird die Entwicklung und Validierung von Advanced Imaging - Strategien helfen , die durch chemische dynamischen Entwicklungen, die sich von herkömmlichen Phantome nicht verfügbar sind, sowie die Kontrolle und Reproduzierbarkeit , die nicht möglich , in vivo ist.

Introduction

Die klinischen Auswirkungen von hyperpolarisiertem Magnetresonanztomographie (MRI) von ¹³ C-markierten Verbindungen ist kritisch abhängig von der Fähigkeit chemischen Umwandlungsraten durch Echtzeit - Magnetresonanzspektroskopie und spektroskopische Bildgebung ^1-5 zu messen. Während der Sequenz Entwicklung und Verifizierung wird dynamische chemische Umwandlung im allgemeinen in vivo oder in vitro - Modellen erreicht durch ^6-9 , die begrenzte Kontrolle und Reproduzierbarkeit bietet. Für robuste Prüfung und Qualitätssicherung, eine kontrolliertere System, das die chemische Umwandlung endemisch dieser Messung bewahrt wü....

Protocol

HINWEIS: (Phantom Design) Zwei 3 ml Kammern wurden aus Ultem bearbeitet und mit PEEK-Schlauch (1,5875 mm Außendurchmesser und 0.762 mm ID) ausgestattet für Einspritzung und Abgas. Die Kammern wurden in einem 50 ml Zentrifugenröhrchen mit Wasser (1) gefüllt war . Um die Signal Hohlräume geschaffen durch Blasen, die Kammern und die Linien wurden vorgefüllt mit VE - Wasser (dH ₂ O) zu vermeiden.

1. Herstellung der Lösung

1. Bereiten Sie 1 l Pufferlösung (81,3 mM Tris pH 7,6, 203,3 mM NaCl). Man wiegt 11,38 g Trizma voreingestellte Kristalle pH 7,6 und 11,88 g NaCl und lösen sich in 1 l dH ₂ O. <....

Results

Scheibe selektive 2D-Bilder wurden mit einem Schnappschuss radEPSI Sequenz aufgenommen. Metabolit Bilder wurden mit gefilterten Rückprojektion rekonstruiert. Der Metabolit Bilder wurden auch mit Protonenbildern ausgerichtet, wie in 2 zu sehen ist . In diesem System Lactat Signal hyperpolarisiert kann nur aus der enzymatischen Umwandlung von hyperpolarisiertem Pyruvat erzeugt werden. In 4 ist die untere Kammer, wobei höhere LDH - Konzentration, hat eine s.......

Discussion

Echtzeit-Bildgebung von hyperpolarisierten Metaboliten hat viele einzigartige Herausforderungen für die Sequenzdesign, Validierung und Qualitätskontrolle. Die Fähigkeit, räumlich-zeitlichen und spektralen Heterogenität zu lösen bietet erhebliche klinische Potenzial aber schließt Methoden QA und Validierung mit herkömmlichen MRI verbunden. Komplexe Bildgebungssequenzen oder Rekonstruktionsalgorithmen können subtile Abhängigkeiten haben, die sie schwierig machen, um außerhalb des Imaging-Experiments zu charakterisieren od.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
BioSpect 7T	Bruker	BioSpec 70/30 USR	7 Tesla Präklinischer MRT-Scanner
HyperSense	Oxford Instruments	Hypersense DNP Polarisator	Dynamischer Kernpolarisator für MRT-Wirkstoffe
1-13C-Pyrvinsäure	Sigma Aldrich	677175	Carbon 13 mit dem Etikett reine Brenztraubensäure
Trityl	Radical GE Healthcare	OX063	Freies Radikal in der dynamischen Kernpolarisation
NaOH	Sigma Aldrich	S8045
EDTA	Sigma Aldrich	E6758	Ethylendiamintetraessigsäure
LDH	Worthingthon	LS002755	Laktatdehydrogenase aus Kaninchenmuskel
NADH	Sigma Aldrich	N4505	β-Nicotinamidadenindinukleotid, reduziertes Dikaliumsalz
Trizma	Sigma Aldrich	T7943	Trizma Voreingestellte Quarze
NaCl	Sigma Aldrich	S7653