Name: El uso de un de varios compartimentos dinámico sola enzima fantasma de Estudios de hiperpolarizados Agentes de Resonancia Magnética (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Aprende a medir la conversión de piruvato hiperpolarizado a lactato mediante resonancia magnética en un entorno fantasma controlado. Esta técnica permite estudiar procesos metabólicos relevantes para el diagnóstico del cáncer.

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Este trabajo fue apoyado por el subsidio CPRIT (RP140021-P5) y un premio Julia Jones Investigación del Cáncer Matthews Académico CPRIT formación en investigación (RP140106, CMW).

NOTA: (Phantom Diseño) Dos cámaras de 3 ml fueron mecanizadas de Ultem y equipados con tubo de PEEK (1,5875 mm de diámetro exterior y 0,762 mm de diámetro) para inyección y escape. Las cámaras se colocan en un tubo de centrífuga de 50 ml llena de agua (Figura 1). Para evitar vacíos de señal creados por las burbujas, las cámaras y las líneas fueron precargada con agua desionizada (dH2O). 1. Preparación de la solución <ol><li> Preparar la solución tampón 1 L (81,3 mM Tris pH 7,6, NaCl 203,3 mM). Pesar 11,38 g de cristales de Trizma preestablecidos pH 7,6 y 11,88 g de NaCl y se disuelven en 1 l de dH2O </li><li> Preparar la solución de 50 mM de NADH. Pesar 17,8 mg de la sal de dipotasio β-nicotinamida adenina dinucleótido (NADH), reducida y disolver en 280 l de la solución tampón que se preparó en el paso uno. </li><li> Preparar 250 solución U / ml de enzima. Pesar 78,75 unidades de actividad de lactato deshidrogenasa (LDH) y disolver en 315 l de tampón de sTEP uno. </li><li> Preparar la mezcla de ácido pirúvico. Pesar 21,4 mg Ox063 radical tritilo y se disuelven en 1,26 g (~ 1 ml) [1- 13 C] de ácido pirúvico. </li><li> Preparar medios de disolución (40 mM Tris pH 7,6, NaOH 40 mM, EDTA 0,27 mM y NaCl 50 mM). Pesar 5,96 g de Trizma cristales preestablecidos pH 7,6, 1,6 g de NaOH, 0,1 g de ácido etilendiaminotetraacético deshidratado sal disódica (EDTA) y 2,9 g de NaCl y se disuelven en 1 L de dH 2 O. </li><li> Preparar 1:10 solución gadoteridol (50 mM). Mezclar 1 l de gadoteridol en 9 l de dH2O Preparación de 8 M [13 C] urea. Pesar 1,465 5 [13C] urea y se disuelven en 3 ml de dH2O </li></ol> 2. Preparación de piruvato hiperpolarizado <ol><li> En una copa de muestra para un sistema dinámico Nuclear de polarización (DNP), pipeta 0,3 l de la solución gadoteridol y 13 mg (~ 10 l) de la solución de ácido pirúvico. </li><li> Brevemente agitar esta mezcla en el vaso de muestra con la punta de la pipeta. &lt;/ Li&gt; <li> Insertar la muestra en el sistema de DNP. <ol><li> Asegúrese de que la puerta para el sistema de DNP está cerrada. Comience el proceso de inserción de muestra haciendo clic en el botón de muestra de inserción en la consola del sistema DNP. En el asistente muestra selecta muestra normal y pulse siguiente. </li><li> Mantener la copa de muestra vertical, coloque suavemente la varilla de inserción sobre la parte superior de la copa de muestra. Cuando se le solicite, abra el sistema DNP e insertar la copa en el inserto de temperatura variable (IVT), utilizando la varilla de inserción. </li><li> Tire del émbolo en el extremo de la varilla de inserción de la muestra para liberar la muestra en el índice de temperatura variable. Retire la varilla de inserción de muestra del sistema y haga clic en el siguiente botón de la consola del sistema DNP. </li></ol></li><li> Iniciar la polarización. <ol><li> Haga clic en el botón de inicio de polarización en la consola del sistema DNP. En el RINMR tipo de software .HYPERSENSENMR para poner en marcha un software de control de polarización. Establecer la acumulación de configuración a 1 y pulse Enter. A continuación, haga clic en construcción sólida up. </li><li> Establecer la ubicación y el nombre del archivo de salvar. Seleccione el perfil para el 13-C en la pestaña desplegable en la consola del sistema DNP abajo y haga clic en siguiente. Marque la casilla para degustar durante la preparación, establecer el tiempo de la muestra a 300 segundos y haga clic en Finalizar. </li></ol></li><li> Medir 3,85 g (~ 4 ml) de los medios de disolución ya sea por volumen con una jeringa de 5 ml o en peso utilizando una escala. </li></ol> 3. Preparación de la enzima Phantom <ol><li> Llenar un tubo de microcentrífuga con ~ 3 ml de solución de urea [13C] y lo coloca en el tubo de centrífuga de 50 ml. Llenar el tubo de centrífuga de 50 ml con dH2O </li><li> Pre-llenar las dos cámaras de la enzima y las líneas con dH 2 O mediante la inyección de ~ 3 ml dH 2 O en las líneas de inyección del fantasma, teniendo cuidado de eliminar cualquier burbuja de formados. </li><li> Coloque el fantasma en el centro del imán con fácil acceso a las líneas de inyección. Asegúrese de que hay algún recipiente para recoger el líquido que va a ventilar en t<html> que la línea de escape. </li><li> Preparar la mezcla de enzimas de alta actividad (mM NADH 17.14, 44.57 U / ml LDH). Mezclar 240 l solución de NADH, solución de LDH 125 ly 335 l de tampón y mantenerse en una jeringa de 3 ml que se puede conectar a la línea de inyección. NOTA: una vez en combinación con los 500 l de piruvato 40 mM del sistema de DNP, el volumen fantasma final será de 1,2 ml con concentraciones de piruvato 16,7 mM, NADH 10, y 26 U / L LDH en una solución tris tamponada con pH ~ 7.5. </li><li> Preparar la mezcla de enzimas baja actividad (17,14 mM NADH 26.79 U / ml LDH) Mezclar 240 l solución de NADH, solución de LDH 75 ly 385 l de tampón y guardar en un separada jeringa de 3 ml que se puede conectar a la línea de inyección. NOTA: una vez en combinación con los 500 l de piruvato 40 mM del sistema DNP el volumen fantasma final será de 1,2 ml con concentraciones de piruvato mM 16,7 mM, NADH 10, y 15.625 U / L LDH en una solución tris tamponada con pH ~ 7,5 . </li></ol>jove_title &quot;&gt; 4. Ejecutar cualquier Garantía de Calidad (QA) y escaneos de posicionamiento <ol><li> posicionamiento inicial. <ol><li> Cargar una nueva búsqueda de posicionamiento flash en modo de operación [1H] modo de volumen TX / RX. Cambiar creados dimensiones a 2: Herramienta de control Espectrómetro -&gt; Editar GS -&gt; Configuración - Dimensiones&gt; 2. Pulse SGP sobre el control del espectrómetro y mover fantasma hasta centrada en el imán. Presione STOP y luego pulse GOP sobre el control del espectrómetro. </li></ol></li><li> Scan piloto. <ol><li> Cargar una nueva búsqueda de posicionamiento TriPiolt en el modo de operación [1H] modo de volumen TX / RX. Posición de la rebanada: Scan Control -&gt; División Herramientas-&gt; mover las rebanadas (mantenga M pulsación de la tecla y arrastre; Seleccionar sector para moverse con el deslizador paquete rebanada). </li><li> Bobina bamboleo 1H: Herramienta Espectrómetro de control -&gt; Acq -&gt; bamboleo. Tune y el partido 1 bobina H detrás del imán y pulse STOP. Mientras mantiene la tecla de mayúsculas pulse el semáforo de la ventana de control de análisis. </li></ol></li></ol><pclass = &quot;jove_title&quot;&gt; 5. Configuración radial eco planar de exploración de imágenes espectrales <ol><li> Cargar una imagen espectroscópica ecoplanares nueva radial (radEPSI) escanear en modo de funcionamiento [13C] modo de volumen TX / RX. Posición de la rebanada: Herramienta de la rebanada en el control de exploración y mover las rebanadas (M sostienen clic y arrastre clave; Seleccionar sector para moverse con el deslizador paquete rebanada). </li><li> Wobble 13 C bobina haciendo clic en la herramienta de control Espectrómetro -&gt; Acq -&gt; bamboleo. Ajuste la ganancia del receptor a 1.000-2.000 en el espectrómetro. </li><li> Realizar la comprobación final del sistema. Dependiendo de la secuencia, observar la señal de carbono 13 de la cámara de urea en un protocolo de explorador. NOTA: Esto asegura que el sistema está configurado correctamente antes de comenzar el proceso de disolución irreversible. </li></ol> 6. Ejecutar Disolución <ol><li> Cuando el piruvato ha alcanzado&gt; 90% de polarización (~ 1 h), las soluciones y fantasma están listos, y la exploración está configurado haga clic en el botón de ejecución de disolución en el sy DNPtallo consola. </li><li> Cuando se le solicite mover el palo de la disolución en su posición de trabajo e inyectar medios de disolución. Cierre el sistema DNP y haga clic en el botón terminada en la consola del sistema DNP. Mueva palo de la disolución de nuevo a su posición de reposo cuando se le pida a continuación, haga clic en Finalizar. </li><li> Cuando el sistema DNP ofrece la piruvato hiperpolarizado (~ 2 minutos después de comenzar la calefacción) retirar 500 l de la solución de piruvato en cada una de las jeringas de soluciones de alta y baja concentración de la enzima. Lentamente (~ 10 seg) inyectar cada jeringa en una línea de inyección. NOTA: El análisis podría haberse iniciado antes de la inyección o en cualquier momento hasta 3 min después de la inyección en función del protocolo de análisis utilizado. </li></ol> Procesamiento 7. Imagen NOTA: Este fantasma fue diseñado para su uso con muchas estrategias de imagen. Véase la Figura 2, como un ejemplo de cómo las imágenes rad-EPSI se procesaron utilizando Matlab. <ol><li> Cargar los datos en bruto a partir del archivo FID. reshape los datos para que coincida con el número de proyecciones, dio lectura a los puntos, ecos y dar cuenta de los datos almacenados como pares reales e imaginarios. Separar los puntos de eco pares e impares. </li><li> Transformada de Fourier, ya sea los ecos pares o impares a lo largo de las dimensiones de eco. identificar visualmente las bandas de frecuencias para piruvato y lactato. Por simplicidad se utilizó el valor absoluto del espectro. </li><li> Separar cada banda metabolito y la transformada de Fourier largo de la dirección de codificación de frecuencia para producir sinogrammes aislados para cada metabolito. radón transformada inversa de los sinogrammes separadas para producir una imagen de cualquiera de lactato o piruvato. </li></ol>

<ol><li>Merritt, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+13C+allows+a+direct+measure+of+flux+through+a+single+enzyme-catalyzed+step+by+NMR%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America+104%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized 13C allows a direct measure of flux through a single enzyme-catalyzed step by NMR.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104. 104, 19773-19777 (2007).</li>
<li>Rodrigues, T. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+imaging+of+tumor+glycolysis+using+hyperpolarized+13C-labeled+glucose%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+medicine%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance imaging of tumor glycolysis using hyperpolarized 13C-labeled glucose.</a> Nature medicine. 20, 93-97 (2014).</li>
<li>Day, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+tumor+response+to+treatment+using+hyperpolarized+13C+magnetic+resonance+imaging+and+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+medicine%22%5BJournal%5D)">Detecting tumor response to treatment using hyperpolarized 13C magnetic resonance imaging and spectroscopy.</a> Nature medicine. 13, 1382-1387 (2007).</li>
<li>Keshari, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+13C+dehydroascorbate+as+an+endogenous+redox+sensor+for+in+vivo+metabolic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized 13C dehydroascorbate as an endogenous redox sensor for in vivo metabolic imaging.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, 18606-18611 (2011).</li>
<li>Gallagher, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+imaging+of+pH+in+vivo+using+hyperpolarized+13C-labelled+bicarbonate%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance imaging of pH in vivo using hyperpolarized 13C-labelled bicarbonate.</a> Nature. 453, 940-943 (2008).</li>
<li>Larson, P. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+tumor+hyperpolarized+%5B1-13C%5D-pyruvate+dynamics+using+time-resolved+multiband+RF+excitation+echo-planar+MRSI%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+resonance+in+medicine+%3A+official+journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Investigation of tumor hyperpolarized [1-13C]-pyruvate dynamics using time-resolved multiband RF excitation echo-planar MRSI.</a> Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 63, 582-591 (2010).</li>
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<li>Larson, P. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+dynamic+3D+MR+spectroscopic+imaging+with+compressed+sensing+and+multiband+excitation+pulses+for+hyperpolarized+13C+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+resonance+in+medicine+%3A+official+journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Fast dynamic 3D MR spectroscopic imaging with compressed sensing and multiband excitation pulses for hyperpolarized 13C studies.</a> Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 65, 610-619 (2011).</li>
<li>Mayer, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+subsecond+spiral+chemical+shift+imaging+to+real-time+multislice+metabolic+imaging+of+the+rat+in+vivo+after+injection+of+hyperpolarized+13C1-pyruvate%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+resonance+in+medicine+%3A+official+journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Application of subsecond spiral chemical shift imaging to real-time multislice metabolic imaging of the rat in vivo after injection of hyperpolarized 13C1-pyruvate.</a> Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 62, 557-564 (2009).</li>
<li>Walker, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Catalyzing+Phantom+for+Reproducible+Dynamic+Conversion+of+Hyperpolarized+%5B1-C-13%5D-Pyruvate%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">A Catalyzing Phantom for Reproducible Dynamic Conversion of Hyperpolarized [1-C-13]-Pyruvate.</a> PloS one. 8, e71274(2013).</li>
<li>Levin, Y. S., Mayer, D., Yen, Y. F., Hurd, R. E., Spielman, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+fast+spiral+chemical+shift+imaging+using+least+squares+reconstruction%3A+application+for+hyperpolarized+%2813%29C+metabolic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+resonance+in+medicine+%3A+official+journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Optimization of fast spiral chemical shift imaging using least squares reconstruction: application for hyperpolarized (13)C metabolic imaging.</a> Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 58, 245-252 (2007).</li>
<li>von Morze, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+multiagent+hyperpolarized+%2813%29C+perfusion+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+resonance+in+medicine+%3A+official+journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Simultaneous multiagent hyperpolarized (13)C perfusion imaging.</a> Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 72, 1599-1609 (2014).</li>
<li>Sogaard, L. V., Schilling, F., Janich, M. A., Menzel, M. I., Ardenkjaer-Larsen, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+measurement+of+apparent+diffusion+coefficients+of+hyperpolarized+%281%29%283%29C-labeled+metabolites%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+in+biomedicine%22%5BJournal%5D)">In vivo measurement of apparent diffusion coefficients of hyperpolarized (1)(3)C-labeled metabolites.</a> NMR in biomedicine. 27, 561-569 (2014).</li>
<li>Patrick, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+transgene+expression+using+hyperpolarized+13C+urea+and+diffusion-weighted+magnetic+resonance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+resonance+in+medicine+%3A+official+journal+of+the+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine+%2F+Society+of+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Detection of transgene expression using hyperpolarized 13C urea and diffusion-weighted magnetic resonance spectroscopy.</a> Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 73, 1401-1406 (2015).</li>
</ol>

La publicación de este video-artículo es apoyado por la corporación de Bruker.

formación de imágenes en tiempo real de los metabolitos hiperpolarizados tiene muchos desafíos únicos para el diseño de secuencias, validación y control de calidad. La capacidad para resolver la heterogeneidad espacio-temporal y espectral ofrece un potencial clínico sustancial, pero se opone a control de calidad y validación de métodos asociados con la RM convencional. las secuencias de imágenes complejas o algoritmos de reconstrucción pueden tener dependencias sutiles que las hacen difíciles de caracterizar o validan f...

El impacto clínico de la resonancia magnética hiperpolarizado (IRM) de 13 compuestos marcados-C es críticamente dependiente de su capacidad para medir las tasas de conversión química a través del tiempo real de la espectroscopia de resonancia magnética y espectroscopia de imagen 1-5. Durante el desarrollo de la secuencia y de verificación, la conversión dinámica química se consigue generalmente a través de in vivo o en modelos in vitro de 6-9 que ofrecen un control limitado y reproducibilidad. Para la prueba robusta y garantía de calidad, se prefiere un sistema más controlado que preserva la conversión química endémica de esta medición. Describimos un método para lograr esta conversión de manera reproducible usando un fantasma dinámica sola enzima. La mayoría de los estudios con 13 agentes de C hiperpolarizados se centran en la obtención de imágenes sustratos hiperpolarizados en un entorno biológico de funcionar. Esta es la opción obvia si el objetivo es el estudio biológicoAl procesa o determinar el potencial de impacto en la atención clínica. Sin embargo, si se desea caracterización de algún sistema de medición o de datos algoritmo de procesamiento, los modelos biológicos tienen numerosos inconvenientes tales como la variabilidad espacial y temporal inherente 10. Sin embargo, fantasmas estáticos convencionales carecen de la conversión química que impulsa el interés clínico primario en MRI de sustratos hiperpolarizados, y no se pueden utilizar para caracterizar la detección de tipos de conversión o de otros parámetros dinámicos 11. El uso de un sistema enzimático único que podemos proporcionar conversión química controlable y reproducible, lo que permite un examen riguroso de las estrategias de formación de imágenes dinámicas. Este sistema está dirigido a los investigadores que están desarrollando estrategias de imagen para sustratos hiperpolarizados y desean para caracterizar el rendimiento de comparación con enfoques alternativos. Si las mediciones estáticas son el punto final deseado y estática 13 metabolito C-labled fantasmas will suficiente 11. En el otro extremo, si caracterización biológica más compleja es crítica para el método (entrega, la densidad celular, etc.), entonces se necesitan modelos biológicos reales 12-14. Este sistema es ideal para la evaluación de estrategias de imagen que tienen como objetivo proporcionar una medida cuantitativa de las tasas de conversión química aparentes.

<table><tbody><tr><td>BioSpect 7T</td><td>Bruker</td><td>BioSpec 70/30 USR</td><td>7 Tesla Escáner de resonancia magnética preclínica</td></tr><tr><td>HyperSense</td><td>Oxford Instruments</td><td>Polarizador Hypersense DNP</td><td>Polarizador nuclear dinámico para agentes de resonancia magnética</td></tr><tr><td>1-13C-Ácido pírvico</td><td>Sigma Aldrich</td><td>677175</td><td>Carbono 13 Labled Ácido pirúvico</td></tr><tr><td>puro Trityl Radical</td><td>GE Healthcare</td><td>OX063</td><td>Radical libre utilizado en la polarización nuclear dinámica</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S8045</td><td></td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E6758</td><td>Ácido etilendiaminotetraacético</td></tr><tr><td>LDH</td><td>Worthingthon</td><td>LS002755</td><td>Lactato deshidrogenasa del músculo de conejo</td></tr><tr><td>NADH</td><td>Sigma Aldrich</td><td>N4505</td><td>&beta;-nicotinamida adenina dinucleótido, sal dipotásica reducida</td></tr><tr><td>Trizma</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T7943</td><td>Trizma Cristales preengastados</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S7653</td><td></td></tr></tbody></table>

el uso de un de varios compartimentos dinámico sola enzima fantasma de estudios de hiperpolarizados agentes de resonancia magnética

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

Imaging de sustratos hiperpolarizados por resonancia magnética muestra una gran promesa clínica para la evaluación de los procesos bioquímicos críticos en tiempo real. Debido a las limitaciones fundamentales impuestas por el estado hiperpolarizado, se utilizan comúnmente las técnicas de imagen y de reconstrucción exóticos. Se necesita con urgencia un sistema práctico para la caracterización de los métodos de imagen, multiespectrales dinámicas. Dicho sistema deberá referirse de forma reproducible la dinámica químicos correspondientes de los tejidos normales y patológicos. El sustrato más ampliamente utilizado hasta la fecha se hiperpolarizado [1- 13 C] piruvato para la evaluación del metabolismo del cáncer. Se describe un sistema de espectro a base de enzimas que media la conversión de piruvato a lactato. La reacción se inicia por la inyección del agente hiperpolarizado en múltiples cámaras dentro del fantasma, cada uno de los cuales contiene concentraciones de los reactivos que controlan la velocidad de reacción que varían. Múltiples compartimentos son necesarios para asegurar que imasecuencias ging fielmente capturar la heterogeneidad espacial y metabólica de los tejidos. Este sistema ayudará al desarrollo y la validación de estrategias avanzadas de imagen, proporcionando dinámica química que no están disponibles a partir de fantasmas convencionales, así como el control y la reproducibilidad de que no es posible en vivo.

imágenes 2D rebanada selectivos fueron adquiridos utilizando una secuencia de instantáneas radEPSI. imágenes de metabolitos fueron reconstruidas usando retroproyección filtrada. Las imágenes de metabolitos estaban bien alineados con las imágenes de protones, como se ve en la Figura 2. En esta señal de lactato hiperpolarizado sistema sólo puede ser generado a partir de la conversión enzimática de piruvato hiperpolarizado. En la Figura 4, la cámara inferio...

Un maniquí dinámico multicompartimiento se utiliza para simular alguna biología de interés para estudios metabólicos utilizando agentes de resonancia magnética hiperpolarizados.

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

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

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

use-multi-compartment-dynamic-single-enzyme-phantom-for-studies

Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

La producción de xenón hiperpolarizado por medio de intercambio de espín óptica de bombeo (SEOP) se describe. Este método produce un ~ 10000-veces el aumento de la polarización de espín nuclear de Xe-129 y tiene aplicaciones en espectroscopia de resonancia magnética nuclear y de imagen. Ejemplos de fase gas y los experimentos solución de estado se dan.

Xenón hiperpolarizado para RMN y MRI Aplicaciones

enfermedades neuromusculares a menudo presentan una patología de variación temporal y espacialmente heterogéneos y de múltiples facetas. El objetivo de este protocolo es la caracterización de esta patología usando métodos de resonancia magnética no invasivos.

Imágenes por resonancia magnética cuantitativa de la enfermedad del músculo esquelético

La mejora de la sensibilidad proporcionada por la polarización nuclear dinámica de disolución (DNP) permite seguir los procesos metabólicos en tiempo real mediante RMN y RMN. Se discuten las características y rendimientos de una configuración DNP de disolución dedicada diseñada para el estudio de reacciones enzimáticas.

Disolución dinámica de polarización nuclear Instrumentación para el tiempo real enzimática reacción de la tasa mediciones realizadas por RMN

Un método nuevo de resonancia paramagnética electrónica (EPR), rápidos de escaneo de EPR (RS-EPR), se demuestra para la imagen espacial espectral 2D que es superior a la técnica tradicional de onda continua (CW) y abre nuevos lugares para formación de imágenes in vivo. Los resultados se demostraron a 250 MHz, pero la técnica es aplicable a cualquier frecuencia.

El rápido escaneo de electrones resonancia paramagnética abre nuevas vías para Imaging fisiológicamente parámetros importantes<em&gt; En Vivo</em

La polarización nuclear dinámica con la posterior disolución de la muestra ha permitido estudios en tiempo real del metabolismo en sistemas biológicos. Se utilizó piruvato hiperpolarizado [1-13C] para estudiar la actividad de la lactato deshidrogenasa en una línea celular de carcinoma de próstata in vitro.

hiperpolarizado 13 C metabólico espectroscopía de resonancia magnética e Imagen

El propósito de este trabajo es describir un protocolo para la creación de un fantasma de grasa agua práctico que puede personalizarse para producir fantasmas con diferentes porcentajes de grasa y volumen.

Fantasmas la grasa del agua para la validación de la proyección de imagen de resonancia magnética: un protocolo Flexible y escalable

Presentamos un protocolo para medir la dependencia del campo magnético del tiempo de relajación de la celosía de espín de 13compuestos enriquecidos con C, hiperpolarizados mediante polarización nuclear dinámica, utilizando relaxometría rápida de ciclo de campo. Específicamente, lo hemos demostrado con [1-13C]pyruvate, pero el protocolo podría extenderse a otros sustratos hiperpolarizados.

Medición de la dependencia del campo magnético de relajación Spin-Lattice de hiperpolarizado [1-13C]pyruvate

Describimos una configuración experimental para administrar metabolitos hiperpolarizados marcados con 13C en modo de perfusión continua a un corazón de ratón perfundido aislado. Un enfoque dedicado de adquisición de 13C-RMN permitió la cuantificación de la actividad enzimática metabólica en tiempo real, y un análisis multiparamétrico de 31R-P permitió la determinación del contenido de ATP tisular y el pH.

Investigación del metabolismo cardíaco en el corazón de ratón perfundido aislado con piruvato hiperpolarizado [1-13C] y espectroscopia de RMN 13C / 31P

Aquí, presentamos un protocolo para obtener imágenes de resonancia magnética de xenón-129 hiperpolarizadas de alta calidad, que cubre hardware, software, adquisición de datos, selección de secuencias, gestión de datos, utilización del espacio k y análisis de ruido.

Resolución de problemas y control de calidad en imágenes de resonancia magnética de xenón hiperpolarizado: herramientas para la adquisición de imágenes de alta calidad

Este protocolo integra un sistema de biorreactor hecho a medida con espectroscopia de RMN de ¹³C hiperpolarizada para medir el metabolismo del piruvato en tiempo real en células vivas, lo que mejora la reproducibilidad y la precisión cinética para estudios metabólicos y aplicaciones de detección de fármacos.

Detección metabólica en tiempo real en células vivas mediante RMN hiperpolarizada de 13C

Aprende a medir la conversión de piruvato hiperpolarizado a lactato mediante resonancia magnética en un entorno fantasma controlado. Esta técnica permite estudiar procesos metabólicos relevantes para el diagnóstico del cáncer.

El uso de un de varios compartimentos dinámico sola enzima fantasma de Estudios de hiperpolarizados Agentes de Resonancia Magnética (Video) | JoVE Journal

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

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