El uso de un de varios compartimentos dinámico sola enzima fantasma de Estudios de hiperpolarizados Agentes de Resonancia Magnética

El objetivo general de este procedimiento es medir la conversión de piruvato hiperpolarizado en lactato mediante imágenes por resonancia magnética o MRI en un entorno de fantasma controlado. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la MRI hiperpolarizada, como la capacidad de un sistema para detectar la conversión química del piruvato mediante resonancia magnética. La principal ventaja de esta técnica es que la conversión química del piruvato ocurre de manera similar al metabolismo in vivo, pero es más controlable y repetible que en sistemas vivos.

Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia el diagnóstico del cáncer porque el entorno simulado reproduce la conversión elevada de piruvato a lactato común en la mayoría de los cánceres. Aunque este método puede proporcionar información sobre el cáncer, también puede aplicarse a otras imágenes metabólicas, como el metabolismo cardíaco. En general, las personas nuevas en este método pueden tener dificultades porque las limitaciones de tiempo inherentes a los medios hiperpolarizados son breves.

La demostración visual de este método es fundamental, ya que los pasos de disolución y eyección son difíciles de aprender porque deben ocurrir rápidamente y deben realizarse con precisión. En un vaso de muestra para un sistema de polarización nuclear dinámica o DNP, pipetee 0,3 microlitros de la solución de gadoteridol y 13 miligramos de la solución de ácido pirúvico. Agite brevemente esta mezcla en el vaso de muestra con la punta de una pipeta.

Comience el proceso de inserción de la muestra haciendo clic en el botón de inserción de muestra en la consola del sistema DNP. En el asistente de muestra, seleccione muestra normal y haga clic en siguiente. Manteniendo la copa de muestra en posición vertical, coloque suavemente la varilla de inserción sobre la parte superior de la copa de muestra.

Cuando se le indique, abra el sistema DNP e inserte el vial en el inserto de temperatura variable utilizando la varilla de inserción. Tire del émbolo situado al final de la varilla de inserción de la muestra para liberar la muestra en el inserto de temperatura variable. Retire la varilla de inserción de la muestra del sistema y haga clic en el botón siguiente en la consola del sistema DNP.

Luego inicie la polarización haciendo clic en el botón polarizar muestra en la consola del sistema DNP. En el software RINMR, escriba HYPERSENSENMR para acceder al software de monitoreo de polarización. Configure la configuración de acumulación en uno y presione enter.

Luego, haga clic en acumulación sólida. Después de establecer la ubicación y el nombre del archivo de guardado, seleccione el perfil para carbono 13 en la pestaña desplegable de la consola del sistema DNP. Haga clic en siguiente.

Marque la casilla para habilitar el muestreo durante la acumulación. Establezca el tiempo de muestreo en 300 segundos y haga clic en finalizar. Finalmente, mida 3.85 gramos del medio de disolución, ya sea por volumen con una jeringa de cinco mililitros o por peso utilizando una balanza.

Coloque el fantasma en el centro del imán con fácil acceso a las líneas de inyección. Asegúrese de tener un recipiente para recoger el líquido que saldrá por la línea de escape. Prepare la mezcla de enzima de alta actividad mezclando 240 micro-litros de solución de NADH, 125 micro-litros de solución de LDH y 335 micro-litros de tampón.

Mantenga la solución en una jeringa de tres mililitros que pueda conectarse a la línea de inyección. Luego, prepare la mezcla de enzima de baja actividad mezclando 240 microlitros de solución de NADH, 75 microlitros de solución de LDH y 385 microlitros de tampón. Mantenga esta mezcla en una jeringa separada de tres mililitros que pueda conectarse a la línea de inyección.

Para realizar la colocación inicial, cargue un nuevo escaneo localizador. Mueva ligeramente la bobina de protones seleccionando Adq/Rec. Visualice y abra la plataforma de ajuste.

En el panel de ajuste, seleccione Ajuste de oscilación y haga clic en Abrir. Establezca el ancho de barrido en diez megahercios y haga clic en configurar. Después de un momento, la sintonización y adaptación de los campos magnéticos de los protones debería aparecer en la ventana de adquisición.

Mueva el bobinado de carbono cambiando el elemento del bobinado a 13C o elemento dos y ajustando el ancho de barrido a cinco megahercios. Después de un momento, el ajuste de sintonización y adaptación del bobinado de carbonos debería aparecer en la ventana de adquisición y, si está sintonizado correctamente, pulse detener. Para regresar al control de escaneo, pulse aplicar, luego atrás y finalmente pulse continuar para iniciar el escaneo.

Es fundamental que el escaneo en este paso esté completamente configurado antes de iniciar la disolución. Una vez iniciada la disolución, no se debe detener y habrá muy poco tiempo para ajustar los parámetros de la secuencia antes de que se entregue la piruvato hiperpolarizado. Cargue un nuevo escaneo de imagen espectroscópica por eco de radio planar.

Establezca un grosor de corte de 30 milímetros para cubrir toda la cámara de reacción. Configure el modo de operación en carbono 13 seleccionando la pestaña del sistema y cambiando el modo de operación a transmisión/recepción de 13C. Una vez que la piruvato haya alcanzado una polarización mayor al 90%, las soluciones y el fantasma estarán listos y la exploración quedará configurada.

Haga clic en el botón de ejecución de disolución en la consola del sistema DNP. Cuando se le indique, coloque el agitador de disolución en su posición de funcionamiento e inyecte el medio de disolución. Cierre el sistema DNP y haga clic en el botón de finalización en la consola del sistema DNP.

Es importante que la inyección del piruvato y la enzima se realice de forma uniforme. Esto garantizará que la mezcla enzimática se mezcle adecuadamente y se entregue a la cámara del fantasma antes de que se complete la conversión química. Cuando el sistema DNP entrega el piruvato hiperpolarizado, aspira 500 microlitros de la solución de piruvato en cada una de las jeringas que contienen la solución con alta y baja concentración de enzima.

Inyecte lentamente cada jeringa en una línea de inyección. El escaneo puede iniciarse antes o inmediatamente después de la inyección, dependiendo del protocolo de escaneo utilizado. Una vez finalizada la disolución, mueva la varilla de disolución de regreso a la posición de reposo cuando se le solicite y luego haga clic en finalizar.

Se muestran aquí resultados representativos de una secuencia de imagen por resonancia magnética con eco de radio en plano espectral. La imagen de piruvato muestra una señal fuerte de piruvato en ambas cámaras. La imagen de lactato muestra una señal más débil de lactato, pero aún así está localizada en las cámaras.

La relación de señales de lactato hiperpolarizado y piruvato puede utilizarse para estimar la actividad enzimática en cada cámara. Las relaciones de señales en cada cámara coinciden con la actividad enzimática presente. Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en una hora.

Al realizar este procedimiento, es importante recordar tener lista la mezcla del fantasma y la secuencia de imagen antes de comenzar el proceso de disolución. Siguiendo este procedimiento, se pueden utilizar otros agentes e enzimas hiperpolarizados para responder preguntas adicionales, como qué tan bien puede una secuencia visualizar otras reacciones químicas. Esta técnica allana el camino para que los investigadores en el campo de la RM hiperpolarizada exploren el rendimiento de secuencias mediante el uso de fantomas reproducibles.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo preparar una mezcla enzimática para facilitar la conversión de piruvato hiperpolarizado en lactato y para polarizar piruvato enriquecido con carbono 13 para imágenes. No olvide que trabajar con campos magnéticos intensos puede ser extremadamente peligroso y que siempre se deben tomar precauciones, como el acceso controlado a la sala de escaneo.