Method Article

שימוש פנטום אנזים יחיד דינמי רב-תא ללימודים של סוכני תהודה מגנטית Hyperpolarized

DOI:

10.3791/53607

⸱

April 15th, 2016

 ,  ,  , 
1Imaging Physics, University of Texas M.D. Anderson Cancer Center, 2Advanced Imaging Research Center, University of Texas Southwestern Medical Center

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פנטום דינמי רב-תאים משמש לדמות ביולוגיה מעניינת למחקרים מטבוליים באמצעות סוכני תהודה מגנטים היפר-פולריזציה.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הדמיה של מצעים hyperpolarized ידי תהודה מגנטית נראה מבטיח קליני גדול להערכת תהליכים ביוכימיים קריטיים בזמן אמת. עקב אילוצי יסוד שקבעו מדינת hyperpolarized, טכניקות הדמיה ושחזור אקזוטיות נמצאות בשימוש נפוץ. מערכת מעשית לאפיון של שיטות הדמיה דינמית, רב-ספקטרלי נדרש אנושות. מערכת כזו חייבת reproducibly לשחזר את הדינמיקה הכימית הרלוונטית של רקמות נורמליות ופתולוגיים. מצע השימוש הנרחב ביותר עד כה הוא hyperpolarized [1- 13 C] -pyruvate להערכת מטבוליזם הסרטן. אנו מתארים מערכת פנטום אנזים מבוסס שמתווך ההמרה של פירובט כדי לקטט. התגובה היא יזמה על ידי הזרקה של סוכן hyperpolarized לתאים מרובים בתוך הרפאים, שכל אחד מהם מכיל ריכוזים שונים של חומרים כימיים כי לשלוט על קצב התגובה. תאים מרובים נחוצים על מנת להבטיח כי הר"ירצפים גינג בנאמנות ללכוד את ההטרוגניות המרחבית המטבולית של רקמת גוף. מערכת זו תסייע הפיתוח ותיקוף אסטרטגיות הדמיה מתקדמות על ידי מתן דינמיקה כימית שאינן זמינים מרווחות רפאים קונבנציונליים, כמו גם מלא שחזור זה לא אפשרי in vivo.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ההשפעה הקלינית של תהודה מגנטית hyperpolarized (MRI) של 13 תרכובות C שכותרתו תלויה באופן מכריע ביכולתה למדוד את שיעורי המרה כימיים באמצעות הדמית ספקטרוסקופיות ספקטרוסקופיה בתהודה מגנטית בזמן אמת 1-5. במהלך רצף פיתוח ואימות, המרה כימית דינמי מושגת באמצעות כלל in vivo או במודלים במבחנה 6-9 המציעים מלא שחזור מוגבלים. לבדיקה חזקה והבטיח איכות, מערכת מבוקרת יותר השומרת על ההמרה הכימית אנדמית מדידה זו תהיה בחירה מועדפת. אנו להתוות שיטה להשיג המרה זו באופן לשחזור באמצעות רפאי אנזים יחידים דינמיים.

רוב המחקרים עם hyper....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הערה: (עיצוב פנטום) שני 3 מיליליטר תאי היו במכונה מתוך Ultem מצויד צינורות צצים (OD 1.5875 מ"מ 0.762 מ"מ ID) להזרקה ופליטה. לשכות הונחו צינור צנטריפוגות 50 מ"ל מלא מים (איור 1). כדי למנוע חללי אות נוצרו על ידי בועות, לתאים והתורים היו מראש מלאים מים ללא יונים (DH 2 O).

1. פתרון כנה

  1. הכן 1 פתרון חיץ L (81.3 מ"מ טריס pH 7.6, 203.3 מ"מ NaCl). תשקלי 11.38 גבישים מוגדרים מראש גרם Trizma pH 7.6 ו 11.88 גרם NaCl ו להתמוסס 1 ליטר של DH 2 O. ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

תמונות 2D Slice-סלקטיבית נרכשו באמצעות רצף תמונת מצב radEPSI. תמונות המטבוליט שוחזרו באמצעות הקרנה הסתננה. התמונות המטבוליט היו מיושרים היטב עם תמונות פרוטון, כפי שניתן לראות באיור 2. בשנת hyperpolarized מערכת זו אות לקטט יכול להיווצר רק מהמרת האנזימטית של פירובט hyperpolarized. באיור 4, לתא התחתון, עם ריכוז LDH גבוה, יש לקטט חזק אות פירובט חלשה לעומת לתא העליון. באמצעות אותות המטבוליט יחסית כמו הערכה של ריכוז האנז.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הדמיה בזמן אמת של מטבוליטים hyperpolarized יש אתגרים ייחודיים רבים עבור עיצוב רצף, אימות, ובקרת איכות. היכולת לפתור ההטרוגניות spatiotemporal רפאים מציעה פוטנציאל קליני משמעותי, אבל מונע שיטות QA ואימות הקשורים MRI קונבנציונלי. רצפי הדמיה מורכבים או אלגוריתמי שיקום יכולים להיות תלות עדינה אשר הופכת אותם קשה לאפיין או לאמת מחוץ ניסוי ההדמיה. ההטרוגניות ביולוגית חששות מעשיים אחרים להגביל את השימוש in vivo ו במודלים חוץ גופית לאפיין או לאמת רצפים, חומרה או .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרסום מאמר וידאו זה נתמך על ידי תאגיד Bruker.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי מענק CPRIT (RP140021-P5) וכן בפרס אימון מחקר ג'וליה ג'ונס מתיוס Cancer Research Scholar CPRIT (RP140106, CMW).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
BioSpect 7TBrukerBioSpec 70/30 USR7 טסלה סורק MRI פרה-קליני
HyperSenseOxford InstrumentsHypersense DNP PolarizerDynamic Nuclear Polarizer לסוכני MRI
1-13C-חומצה פירוויתסיגמא אולדריץ'677175פחמן 13 חומצה פירובית מסודרת
טריטיל רדיקלGE HealthcareOX063רדיקלים חופשיים המשמשים בקיטוב גרעיני דינמי
NaOHSigma AldrichS8045
EDTASigma AldrichE6758Ethylenediaminetetraacetic acid
LDHWorthingthonLS002755Lactate Dehydrogenase משריר הארנב
NADHSigma AldrichN4505β-ניקוטינאמיד אדנין דינוקלאוטיד, מלח דיפוטסיום מופחת
TrizmaSigma AldrichT7943Trizma גבישים מוגדרים מראש
NaClSigma AldrichS7653

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Merritt, M. E., et al. Hyperpolarized 13C allows a direct measure of flux through a single enzyme-catalyzed step by NMR. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104. 104, 19773-19777 (2007).
  2. Rodrigues, T. B., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Hyperpolarized PyruvateEnzyme Phantom SystemMagnetic Resonance ImagingCarbon 13 ImagingPyruvate to Lactate ConversionMulti compartment PhantomDynamic Nuclear PolarizationEnzyme Mixture PreparationChemical Dynamics SimulationImaging Sequence Validation

Related Articles