Name: Utilisation dun multi-compartiment dynamique unique Enzyme Phantom pour les études de hyperpolarisé Agents de résonance magnétique (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Découvrez la mesure de la conversion du pyruvate hyperpolarisé en lactate par IRM dans un environnement fantôme contrôlé. Cette technique permet d'étudier les processus métaboliques pertinents pour le diagnostic du cancer.

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Ce travail a été soutenu par la subvention CPRIT (RP140021-P5) et un prix Julia Jones Scholar Cancer Research Matthews CPRIT de formation de recherche (RP140106, CMW).

NOTE: (Phantom Design) Deux 3 ml chambres ont été usinées sur Ultem et munis d&#39;un tube de PEEK (1,5875 mm OD et 0,762 mm ID) pour l&#39;injection et l&#39;échappement. Les chambres ont été placées dans un tube de centrifugeuse de 50 ml remplie d&#39;eau (figure 1). Pour éviter les vides de signaux créés par les bulles, les chambres et les lignes ont été pré remplies avec de l&#39; eau déminéralisée (dH 2 O). 1. Préparation de la solution <ol><li> Préparer une solution de tampon L (81,3 mM de Tris pH 7,6, NaCl 203,3 mM). Peser 11,38 g Trizma préréglés cristaux pH 7,6 et 11,88 g de NaCl et dissoudre dans 1 L de dH 2 O. </li><li> Préparer une solution à 50 mM de NADH. Peser 17,8 mg de sel dipotassique de β-nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) réduite et on dissout dans 280 pl de la solution tampon qui a été préparé dans la première étape. </li><li> Préparer 250 solution U / ml Enzyme. Peser 78,75 unités d&#39;activité de lactate déshydrogénase (LDH) et dissoudre dans 315 pi de tampon de sTep un. </li><li> Préparer mélange d&#39;acide pyruvique. Peser 21,4 mg Ox063 radical trityle et dissoudre dans 1,26 g (~ 1 ml) [1- 13 C] de l&#39; acide pyruvique. </li><li> Préparer des milieux de dissolution (40 mM de Tris, pH 7,6, NaOH 40 mM, EDTA 0,27 mM et du NaCl 50). Peser 5,96 g de cristaux Trizma préprogrammées pH 7,6, 1,6 g de NaOH, de l&#39; acide éthylènediaminetétracétique 0,1 g de sel disodique dihydraté (EDTA) et 2,9 g de NaCl et on dissout dans 1 litre dH 2 O. </li><li> Préparer une solution de 1:10 gadotéridol (50 mM). Mélanger 1 pl de gadotéridol dans 9 ul de dH 2 O. Préparation de 8 M [13 C] urée. Peser 1,465 5 [13 C] urée et dissoudre dans 3 ml dH 2 O. </li></ol> 2. Préparation de hyperpolarisé pyruvate <ol><li> Dans une coupelle d&#39;échantillon pour un système de polarisation dynamique nucléaire (DNP), une pipette de 0,3 pi de la solution de gadotéridol et 13 mg (~ 10 pi) de la solution d&#39;acide pyruvique. </li><li> Brièvement remuer ce mélange dans la coupelle d&#39;échantillon avec la pointe de la pipette. &lt;/ Li&gt; <li> Insérez l&#39;échantillon dans le système DNP. <ol><li> Veiller à la porte au système DNP est fermé. Commencez le processus d&#39;insertion de l&#39;échantillon en cliquant sur le bouton de l&#39;échantillon d&#39;insertion sur la console système DNP. Dans l&#39;assistant d&#39;échantillon sélectionnez échantillon normal et appuyez sur suivant. </li><li> Garder la coupelle d&#39;échantillon vertical placer délicatement la tige d&#39;insertion sur la partie supérieure de la coupelle d&#39;échantillon. Lorsque vous êtes invité, ouvrez le système DNP et insérer la coupe dans l&#39;insert de température variable (VTI) en utilisant la tige d&#39;insertion. </li><li> Tirer sur le piston à l&#39;extrémité de la tige d&#39;insertion d&#39;un échantillon pour libérer l&#39;échantillon de l&#39;indice de température variable. Retirer la tige d&#39;insertion de l&#39;échantillon à partir du système et cliquez sur le bouton suivant sur la console système DNP. </li></ol></li><li> Initier la polarisation. <ol><li> Cliquez sur le bouton de polarisation de démarrage sur la console système DNP. Dans le RINMR type de logiciel .HYPERSENSENMR pour lancer un logiciel de surveillance de polarisation. Set construire configuration à 1 et appuyez sur Entrée. Cliquez ensuite sur la construction solide up. </li><li> Définissez l&#39;emplacement et le nom du fichier de sauvegarde. Sélectionnez le profil pour 13-C dans la liste onglet sur la console du système de DNP vers le bas et cliquez sur suivant. Cochez la case pour goûter pendant l&#39;accumulation, régler l&#39;heure de l&#39;échantillon à 300 s et cliquez sur Terminer. </li></ol></li><li> Mesurer 3,85 g (~ 4 ml) des milieux de dissolution soit en volume avec une seringue de 5 ml ou en poids en utilisant une échelle. </li></ol> 3. Préparation de l&#39;enzyme Fantôme <ol><li> Remplir un tube à centrifuger avec ~ 3 ml [13 C] une solution d&#39;urée et le placer dans le tube de centrifugation de 50 ml. Remplir le tube de centrifugeuse de 50 ml avec dH 2 O. </li><li> Pré-remplir les deux chambres de l&#39; enzyme et les lignes avec dH 2 O en injectant ~ 3 ml dH 2 O dans les lignes d&#39;injection du fantôme, en prenant soin de vider les bulles formées. </li><li> Placer le fantôme dans le centre de l&#39;aimant avec un accès facile aux lignes d&#39;injection. Assurez-vous qu&#39;il ya un certain conteneur pour attraper le liquide qui va évacuer à t<html> il ligne d&#39;échappement. </li><li> Préparer le mélange d&#39;enzymes de haute activité (mM NADH 17.14, 44.57 U / ml LDH). Mélanger ensemble la solution de NADH 240 ul, solution de LDH 125 ul et 335 ul de tampon et le maintenir dans une seringue de 3 ml qui peut être attaché à la ligne d&#39;injection. REMARQUE: une fois combinée avec 500 pl de 40 mM de pyruvate à partir du système de DNP, le volume fantôme final de 1,2 ml avec des concentrations mM pyruvate 16,7 mM, du NADH 10 et 26 U / l de LDH dans une solution tamponnée au Tris avec un pH ~ 7.5. </li><li> Préparer le mélange activité enzymatique faible (17,14 mM de NADH 26,79 U / ml de LDH) Mélanger 240 solution de NADH ul, solution de LDH 75 ul et 385 ul de tampon et le maintenir dans une seringue de 3 ml séparé qui peut être fixé à la ligne d&#39;injection. REMARQUE: une fois combinée avec 500 pl de 40 mM de pyruvate à partir du système DNP le volume fantôme final est de 1,2 ml avec des concentrations mM pyruvate 16,7 mM, du NADH 10 et 15.625 U / l de LDH dans une solution tamponnée au Tris avec un pH d&#39;environ 7,5 . </li></ol>jove_title &quot;&gt; 4. Exécutez Toute l&#39;assurance qualité (AQ) et positionnement Scans <ol><li> positionnement initial. <ol><li> Chargez une nouvelle analyse de positionnement FLASH en mode de fonctionnement [1 H] mode Volume TX / RX. Modifier mis en place des dimensions à 2: outil de contrôle Spectrometer -&gt; Modifier GS -&gt; Dimensions de configuration -&gt; 2. Appuyez sur GSP sur le contrôle Spectrometer et déplacer fantôme jusqu&#39;à ce que centré sur l&#39;aimant. Appuyez sur STOP puis appuyez GOP sur le contrôle Spectrometer. </li></ol></li><li> Numériser Pilot. <ol><li> Chargez une nouvelle analyse de positionnement de TriPiolt en mode de fonctionnement [1 H] mode Volume TX / RX. Position Slice: Scan Control -&gt; Slice Tool-&gt; déplacer les tranches (maintenez M sur une touche et faites glisser, sélectionnez la tranche de se déplacer avec le paquet tranche curseur). </li><li> Wobble 1 H Coil: Outil Spectromètre de configuration -&gt; Acq -&gt; Wobble. Tune and match 1 H bobine derrière l&#39;aimant et appuyez sur STOP. Tout en maintenant la presse touche Maj du feu de circulation sur la fenêtre de commande de balayage. </li></ol></li></ol><pclass = &quot;jove_title&quot;&gt; 5. Configuration Radial Echo Planar Imaging Spectral balayage <ol><li> Chargez une nouvelle radiale écho planar imagerie spectroscopique (radEPSI) scan en mode de fonctionnement [13 C] en mode Volume TX / RX. Position Slice: Slice outil sur le contrôle de numérisation et de déplacer les tranches (détiennent M sur une touche et faites glisser, sélectionnez la tranche de se déplacer avec le paquet tranche curseur). </li><li> Wobble 13 C Coil en cliquant sur ​​l&#39; outil de contrôle Spectrometer -&gt; Acq -&gt; Wobble. Réglez le gain du récepteur pour 1000-2000 sur le Spectrometer. </li><li> Effectuer la vérification du système final. Selon la séquence, observer carbone 13 signal provenant de la chambre de l&#39;urée dans un protocole de scout. NOTE: Cela garantit que le système est configuré correctement avant de commencer le processus de dissolution irréversible. </li></ol> 6. Run Dissolution <ol><li> Lorsque le pyruvate a atteint&gt; 90% de polarisation (~ 1 h), les solutions et les fantômes sont prêts, et le balayage est configuré cliquez sur le bouton run de dissolution sur le sy DNPtige console. </li><li> Lorsque vous êtes invité déplacer le bâton de dissolution dans sa position de fonctionnement et injecter milieu de dissolution. Fermez le système DNP et cliquez sur le bouton fini sur la console système DNP. Déplacer dissolution bâton en position de repos lorsque vous êtes invité, puis cliquez sur Terminer. </li><li> Lorsque le système DNP délivre le pyruvate hyperpolarisé (~ 2 min après le chauffage démarre) retire 500 pi de la solution de pyruvate dans chacune des seringues de solution concentration d&#39;enzyme haute et basse. Lentement (~ 10 sec) injecter chaque seringue dans une ligne d&#39;injection. NOTA: Le balayage aurait pu être lancé avant l&#39;injection ou à tout moment jusqu&#39;à après l&#39;injection de 3 min en fonction du protocole d&#39;analyse utilisé. </li></ol> Traitement 7. Image NOTE: Ce fantôme a été conçu pour être utilisé avec de nombreuses stratégies d&#39;imagerie. Voir Figure 2, comme un exemple de la façon dont les images rad-EPSI ont été traitées à l&#39; aide de Matlab. <ol><li> Charger données brutes à partir du fichier fid. Reshape les données en fonction du nombre de projections, lisez les points, échos et compte des données stockées sous forme de paires réelles et imaginaires. Séparer les points d&#39;écho pairs et impairs. </li><li> soit une transformation de Fourier les échos pairs ou impairs dont les dimensions le long d&#39;écho. identifier visuellement les bandes de fréquences pour les pyruvate et lactate. Par souci de simplicité de la valeur absolue du spectre a été utilisé. </li><li> Séparer chaque bande de métabolite et transformée de Fourier le long de la direction de codage de fréquence pour obtenir des sinogrammes isolées pour chaque métabolite. radon Inverse transformer les sinogrammes séparés pour produire l&#39;image de l&#39;un lactate ou pyruvate. </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>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>
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<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>

Publication de cette vidéo-article est soutenu par Bruker société.

imagerie en temps réel des métabolites hyperpolarisés a de nombreux défis uniques pour la conception de la séquence, la validation et le contrôle qualité. La capacité de résoudre l&#39;hétérogénéité spatio-temporelle et spectrale offre un potentiel clinique substantielle, mais exclut les méthodes d&#39;assurance qualité et de validation associés à l&#39;IRM conventionnelle. séquences d&#39;imagerie complexes ou des algorithmes de reconstruction peuvent avoir des dépendances subtiles qui les rendent difficiles à caractér...

L&#39;impact clinique de l&#39; imagerie par résonance magnétique hyperpolarisé (IRM) de 13 composés C-étiquetés dépend essentiellement de sa capacité à mesurer les taux de conversion chimique à travers le temps réel résonance magnétique spectroscopie et imagerie spectroscopique 1-5. Au cours du développement de la séquence et de la vérification, la conversion chimique dynamique est généralement réalisée par l&#39; intermédiaire in vivo ou in vitro dans des modèles 6-9 qui offrent un contrôle limité et de reproductibilité. Pour le test robuste et assurance de la qualité, un système plus contrôlé qui préserve la conversion chimique endémique de cette mesure serait préférable. Nous décrivons une méthode pour réaliser cette conversion de façon reproductible en utilisant un fantôme enzymatique unique dynamique. La plupart des études avec hyperpolarisés 13 agents C se concentrent sur ​​l&#39; imagerie des substrats hyperpolarisés dans un environnement biologique fonctionnement. Ceci est le choix évident si l&#39;objectif est d&#39;étudier biologiqueal traite ou potentiel pour déterminer l&#39;impact sur les soins cliniques. Cependant, si la caractérisation d&#39; un certain algorithme de traitement du système de mesure ou de données est souhaitée, des modèles biologiques présentent de nombreux inconvénients tels que la variabilité spatiale et temporelle inhérente à 10. Cependant, les spectres statiques conventionnels manquent de conversion chimique qui entraîne l&#39;intérêt clinique primaire en IRM de substrats hyperpolarisés et ne peuvent pas être utilisés pour caractériser la détection des taux de conversion ou d&#39; autres paramètres dynamiques 11. L&#39;utilisation d&#39;un système enzymatique unique, nous pouvons fournir une conversion chimique contrôlable et reproductible, ce qui permet un examen rigoureux des stratégies dynamiques d&#39;imagerie. Ce système est dirigé vers les chercheurs qui développent des stratégies d&#39;imagerie pour les substrats hyperpolarisés et souhaitent caractériser la performance pour la comparaison avec d&#39;autres approches. Si les mesures statiques sont le point final désiré , puis statique 13 métabolite C-labled Phantoms will suffit 11. À l&#39;autre extrémité , si la caractérisation biologique plus complexe est critique pour le procédé (livraison, la densité cellulaire, etc.), des modèles biologiques réels seront nécessaires 12-14. Ce système est idéal pour l&#39;évaluation des stratégies d&#39;imagerie qui visent à fournir une mesure quantitative du taux apparent de conversion chimique.

<table><tbody><tr><td>BioSpect 7T</td><td>Bruker</td><td>BioSpec 70/30 USR</td><td>7 Tesla Scanner IRM préclinique</td></tr><tr><td>HyperSense</td><td>Oxford Instruments</td><td>Hypersense DNP Polariseur</td> nucléaire <td>dynamique pour agents IRM</td></tr><tr><td>1-13C-Acide pyrvien</td><td>Sigma Aldrich</td><td>677175</td><td>Carbone 13 labellisé acide pyruvique pur</td></tr><tr><td>Trityl</td><td>Radical GE Healthcare</td><td>OX063</td><td>Radicaux libres utilisés dans la polarisation nucléaire dynamique</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>Acide éthylènediaminetétraacétique</td></tr><tr><td>LDH</td><td>Worthingthon</td><td>LS002755</td><td>Lactate déshydrogénase du muscle de lapin</td></tr><tr><td>NADH</td><td>Sigma Aldrich</td><td>N4505</td><td>&beta ;-Nicotinamide adénine dinucléotide, sel dipotassique réduit</td></tr><tr><td>Trizma</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T7943</td><td>Trizma Cristaux pré-sertis</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S7653</td><td></td></tr></tbody></table>

utilisation d&#39;un multi-compartiment dynamique unique enzyme phantom pour les études de hyperpolarisé agents de résonance magnétique

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

Imagerie de substrats hyperpolarisés par résonance magnétique est très prometteur pour l&#39;évaluation clinique des processus biochimiques critiques en temps réel. En raison des contraintes fondamentales imposées par l&#39;état hyperpolarisé, les techniques d&#39;imagerie et de reconstruction exotiques sont couramment utilisés. Un système pratique pour la caractérisation des méthodes d&#39;imagerie dynamique, multi-spectrales est critique nécessaire. Un tel système doit reproductible récapituler la dynamique chimiques des tissus normaux et pathologiques. Le substrat le plus largement utilisé à ce jour est hyperpolarisé [1- 13 C] -pyruvate pour l&#39; évaluation du métabolisme du cancer. Nous décrivons un système de fantôme à base d&#39;enzyme qui intervient dans la conversion de pyruvate en lactate. La réaction est initiée par l&#39;injection de l&#39;agent hyperpolarisé en plusieurs chambres à l&#39;intérieur du fantôme, dont chacune contient des concentrations de réactifs qui contrôlent la vitesse de réaction variables. Plusieurs compartiments sont nécessaires pour veiller à ce que imaséquences Ging capturer fidèlement l&#39;hétérogénéité spatiale et métabolique des tissus. Ce système facilitera le développement et la validation des stratégies d&#39;imagerie de pointe en fournissant des dynamiques chimiques qui ne sont pas disponibles à partir de fantômes classiques, ainsi que le contrôle et la reproductibilité qui est pas possible in vivo.

images 2D Slice sélectives ont été acquises à l&#39;aide d&#39;une séquence de snapshot radEPSI. images métabolites ont été reconstruits à l&#39;aide rétroprojection filtrée. Les images des métabolites sont bien alignés avec les images de protons, comme on le voit sur ​​la figure 2. Ce signal de lactate de système hyperpolarisé ne peut être générée à partir de la conversion enzymatique de la pyruvate hyperpolarisé. Sur la figure 4, la chambre inférieure,...

Un fantôme dynamique à plusieurs compartiments est utilisé pour simuler une biologie d’intérêt pour des études métaboliques utilisant des agents de résonance magnétique hyperpolarisés.

Utilisation d&#39;un multi-compartiment dynamique unique Enzyme Phantom pour les études de hyperpolarisé Agents de résonance magnétique

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

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.

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