Utilisation d'un multi-compartiment dynamique unique Enzyme Phantom pour les études de hyperpolarisé Agents de résonance magnétique

L'objectif général de cette procédure est de mesurer la conversion du pyruvate hyperpolarisé en lactate par imagerie par résonance magnétique, ou IRM, dans un environnement de fantôme contrôlé. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l'IRM hyperpolarisée, telles que la capacité d'un système à détecter la conversion chimique du pyruvate par résonance magnétique. Le principal avantage de cette technique est que la conversion chimique du pyruvate se déroule de manière similaire au métabolisme in vivo, mais est plus contrôlable et reproductible que dans des systèmes vivants.

Les implications de cette technique s'étendent au diagnostic du cancer, car l'environnement factice simule la conversion accrue du pyruvate en lactate, phénomène courant dans la plupart des cancers. Bien que cette méthode puisse fournir des informations sur le cancer, elle peut également être appliquée à d'autres imageries métaboliques, telles que le métabolisme cardiaque. En général, les personnes novices dans cette méthode peuvent éprouver des difficultés, car les contraintes temporelles inhérentes aux milieux hyperpolarisés sont courtes.

La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle, car les étapes de dissolution et d'éjection sont difficiles à apprendre, étant donné qu'elles doivent être réalisées rapidement et avec précision. Dans une cupule d'échantillon destinée à un système de polarisation nucléaire dynamique (PND), introduire 0,3 µL de solution de gadotéridol et 13 mg de solution d'acide pyruvique. Mélanger brièvement ce mélange dans la cupule à l'aide d'une pointe de pipette.

Commencez le processus d'insertion de l'échantillon en cliquant sur le bouton d'insertion de l'échantillon sur la console du système DNP. Dans l'assistant d'échantillon, sélectionnez échantillon normal et cliquez sur suivant. En maintenant le gobelet d'échantillon vertical, placez délicatement la tige d'insertion au-dessus du gobelet d'échantillon.

Lorsque vous y êtes invité, ouvrez le système DNP et insérez la cup dans l'insert à température variable à l'aide de la tige d'insertion. Tirez sur le piston à l'extrémité de la tige d'insertion de l'échantillon pour libérer l'échantillon dans l'insert à température variable. Retirez la tige d'insertion de l'échantillon du système et cliquez sur le bouton suivant de la console du système DNP.

Ensuite, lancez la polarisation en cliquant sur le bouton polariser l'échantillon sur la console du système DNP. Dans le logiciel RINMR, saisissez HYPERSENSENMR pour le logiciel de surveillance de la polarisation. Réglez la configuration de l'accumulation sur un et appuyez sur Entrée.

Ensuite, cliquez sur « solid build up ». Après avoir défini l'emplacement et le nom du fichier à enregistrer, sélectionnez le profil pour le carbone 13 dans l'onglet déroulant de la console du système DNP. Cliquez sur suivant.

Cochez la case pour activer l'échantillonnage pendant la phase d'accumulation. Réglez le temps d'échantillonnage à 300 secondes et cliquez sur terminer. Enfin, mesurez 3,85 grammes du milieu de dissolution soit par volume à l'aide d'une seringue de cinq millilitres, soit par poids à l'aide d'une balance.

Placer le fantôme au centre de l'aimant en veillant à un accès facile aux lignes d'injection. S'assurer qu'un récipient est en place pour recueillir le liquide qui s'échappera par la ligne d'évacuation. Préparer le mélange enzymatique à haute activité en mélangeant 240 micro-litres de solution de NADH, 125 micro-litres de solution de LDH et 335 micro-litres de tampon.

Gardez la solution dans une seringue de trois millilitres pouvant être fixée à la ligne d'injection. Préparez ensuite le mélange d'enzyme à faible activité en mélangeant 240 µL de solution de NADH, 75 µL de solution de LDH et 385 µL de tampon. Conservez ce mélange dans une seringue séparée de trois millilitres pouvant être fixée à la ligne d'injection.

Pour effectuer le positionnement initial, chargez une nouvelle acquisition locale. Balancez la bobine proton en sélectionnant Acq/Reco. Affichez et ouvrez la plateforme de réglage.

Dans le panneau de réglage, sélectionnez Réglage Wobble et cliquez sur Ouvrir. Réglez la largeur de balayage à dix mégahertz et cliquez sur Configurer. Après un moment, le réglage et l'adaptation des bobines des protons devraient apparaître dans la fenêtre d'acquisition.

Agitez la bobine de carbone en changeant l'élément de la bobine en 13C ou en élément deux et en réglant la largeur de balayage à cinq mégahertz. Au bout d'un moment, le réglage de l'accord et de l'adaptation de la bobine de carbone devrait apparaître dans la fenêtre d'acquisition ; si l'accord est correct, appuyez sur arrêt. Pour revenir au contrôle de l'analyse, appuyez sur appliquer, puis sur retour, puis enfin sur continuer pour démarrer l'analyse.

Il est essentiel que l'analyse à cette étape soit entièrement configurée avant de commencer la dissolution. Une fois la dissolution entamée, elle ne doit pas être interrompue et il restera peu de temps pour ajuster les paramètres de la séquence avant la livraison du pyruvate hyperpolarisé. Chargement d'une nouvelle analyse d'imagerie spectroscopique par écho radio planaire.

Réglez l'épaisseur de coupe à 30 millimètres afin de couvrir l'ensemble de la chambre à réaction. Réglez le mode de fonctionnement sur carbone 13 en sélectionnant l'onglet système et en modifiant le mode de fonctionnement sur 13C émission-réception. Une fois que le pyruvate a atteint une polarisation supérieure à 90 %, les solutions et le fantôme sont prêts et l'acquisition est configurée.

Cliquez sur le bouton de lancement de la dissolution sur la console du système DNP. Lorsque vous y êtes invité, placez le bâtonnet de dissolution en position de fonctionnement et injectez le milieu de dissolution. Fermez le système DNP et cliquez sur le bouton de fin sur la console du système DNP.

Il est important que l'injection du pyruvate et de l'enzyme soit effectuée de manière fluide. Cela garantira que le mélange enzymatique soit correctement homogénéisé et délivré dans la chambre du fantôme avant que la conversion chimique ne soit terminée. Lorsque le système DNP délivre le pyruvate hyperpolarisé, aspirez 500 microlitres de la solution de pyruvate dans chacune des seringues contenant les solutions à concentration élevée et faible d'enzyme.

Injectez lentement chaque seringue dans une ligne d'injection. La numérisation peut être initiée avant l'injection ou immédiatement après, selon le protocole de balayage utilisé. Une fois la dissolution terminée, replacez la tige de dissolution en position de repos lorsque vous y êtes invité, puis cliquez sur terminer.

Des résultats représentatifs d'une séquence d'imagerie spectrale par écho radiofréquence en plan parallèle sont présentés ici. L'image du pyruvate montre un signal intense du pyruvate dans les deux chambres. L'image du lactate montre un signal de lactate plus faible, mais qui reste localisé aux chambres.

Le rapport de signal entre le lactate hyperpolarisé et le pyruvate peut être utilisé pour estimer l'activité enzymatique dans chaque chambre. Les rapports de signal dans chaque chambre correspondent à l'activité enzymatique présente. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en une heure.

Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de s'assurer que le mélange fantôme et la séquence d'imagerie sont prêts avant de commencer le processus de dissolution. En suivant cette procédure, d'autres agents hyperpolarisés et enzymes peuvent être utilisés afin de répondre à des questions supplémentaires, comme l'efficacité avec laquelle une séquence peut imager d'autres réactions chimiques. Cette technique ouvre la voie aux chercheurs dans le domaine de l'IRM hyperpolarisée pour explorer les performances des séquences à l'aide de fantômes reproductibles.

Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la préparation d'un mélange enzymatique permettant la conversion du pyruvate hyperpolarisé en lactate, ainsi que de la polarisation du pyruvate enrichi en carbone 13 pour l'imagerie. N'oubliez pas que le travail avec des champs magnétiques intenses peut être extrêmement dangereux, et que des précautions telles qu'un accès contrôlé à la salle d'exploration doivent toujours être prises.