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

המטרה הכוללת של הליך זה היא למדוד את ההמרה של פירובט היפר-פולרי ללקטט על ידי הדמיית תהודה מגנטית או MRI בסביבת פנטום מבוקרת. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום ה-MRI ההיפר-פולריזציה, כגון היכולת של מערכת לזהות המרה כימית של פירובט על ידי תהודה מגנטית. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שההמרה הכימית של פירובט מתקדמת באופן דומה לחילוף החומרים in vivo אך ניתנת לשליטה וחזרה יותר מאשר במערכות חיות.

ההשלכות של טכניקה זו משתרעות לקראת אבחון סרטן מכיוון שההמרה המוגברת של פירובט ללקטט הנפוצה ברוב סוגי הסרטן מדומה על ידי סביבת הפנטום. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי סרטן, ניתן ליישם אותה גם על הדמיה מטבולית אחרת כגון מטבוליזם לבבי. בדרך כלל אנשים חדשים בשיטה זו עשויים להיאבק מכיוון שאילוצי הזמן הטבועים במדיה היפר-מקוטבת הם קצרים.

הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית מכיוון שקשה ללמוד שלבי פירוק ופליטה מכיוון שהם חייבים להתרחש במהירות ויש לבצע אותם במדויק. בכוס דגימה לקיטוב גרעיני דינמי או מערכת DNP, פיפטה 0.3 מיקרו-ליטר מתמיסת הגדוטרידול ו-13 מיליגרם מתמיסת החומצה הפירובית. מערבבים בקצרה את התערובת הזו בכוס הדגימה עם קצה פיפטה.

התחל את תהליך הכנסת הדגימה על ידי לחיצה על כפתור הוספת הדגימה במסוף מערכת DNP. באשף הדוגמה, בחר דוגמה רגילה ולחץ על הבא. תוך שמירה על הדגימה אנכית הנח בעדינות את מוט ההחדרה מעל החלק העליון של הדגימה.

כאשר תתבקש, פתח את מערכת ה-DNP והכנס את הכוס לתוך תוספת הטמפרטורה המשתנה באמצעות מוט ההכנסה. משוך את הבוכנה בקצה מוט הכנסת הדגימה כדי לשחרר את הדגימה בתוספת הטמפרטורה המשתנה. הסר את מוט הכנסת הדגימה מהמערכת ולחץ על הכפתור הבא במסוף מערכת DNP.

לאחר מכן התחל את הקיטוב על ידי לחיצה על כפתור דגימת הקיטוב במסוף מערכת DNP. בתוכנת RINMR הקלד HYPERSENSENMR לתוכנת ניטור קיטוב. הגדר את תצורת הבנייה לאחת ולחץ על Enter.

לאחר מכן לחץ על הצטברות מוצקה. לאחר הגדרת המיקום והשם של קובץ השמירה, בחר את הפרופיל עבור פחמן 13 בכרטיסייה הנפתחת במסוף מערכת DNP. לחץ על הבא.

סמן את התיבה כדי לאפשר דגימה במהלך ההצטברות. הגדר את זמן הדגימה ל-300 שניות ולחץ על סיום. לבסוף, מדוד 3.85 גרם מאמצעי ההתמוססות בנפח עם מזרק של חמישה מיליליטר או לפי משקל באמצעות משקל.

מקם את הפנטום במרכז המגנט עם גישה נוחה לקווי ההזרקה. ודא שיש מיכל כלשהו לתפוס את הנוזל שיוצא לקו הפליטה. הכן את תערובת האנזים בפעילות גבוהה על ידי ערבוב של 240 מיקרו-ליטר של תמיסת NADH, 125 מיקרו-ליטר של תמיסת LDH ו-335 מיקרו-ליטר של חיץ.

שמור את התמיסה במזרק של שלושה מיליליטר שניתן לחבר לקו ההזרקה. לאחר מכן הכינו את תערובת האנזים בפעילות נמוכה על ידי ערבוב של 240 מיקרו-ליטר של תמיסת NADH, 75 מיקרו-ליטר של תמיסת LDH ו-385 מיקרו-ליטר של חיץ. שמור את התערובת הזו במזרק נפרד של שלושה מיליליטר שניתן לחבר לקו ההזרקה.

כדי לבצע מיקום ראשוני טען סריקת לוקלייזר חדשה. נדנד את סליל הפרוטון על ידי בחירה ב-Acq/Reco. הצג ופתח את פלטפורמת ההתאמה.

בחלונית ההתאמה, בחר Wobble Adjust ולחץ על ppen. הגדר את רוחב הסריקה לעשרה מגה-הרץ ולחץ על הגדר. לאחר רגע, סלילי הפרוטונים, הכוונון וההתאמה אמורים להופיע בחלון הרכישה.

נדנד את סליל הפחמן על ידי שינוי אלמנט הסליל ל-13C או לאלמנט השני והגדרת רוחב הטאטא לחמישה מגה-הרץ. לאחר רגע הכוונון וההתאמה של סלילי הפחמן אמורים להופיע בחלון הרכישה ואם מכוונים כראוי, לחץ על עצירה. כדי לחזור לבקרת הסריקה, לחץ על Apply ואז אחורה ולבסוף לחץ על המשך כדי להתחיל את הסריקה.

זה קריטי שהסריקה בשלב זה תוגדר במלואה לפני תחילת הפירוק. לאחר תחילת הפירוק אין להפסיק אותו ויהיה להם מעט זמן להתאים את פרמטרי הרצף לפני מסירת הפירובט ההיפר-מקוטב. טען סריקת הדמיה ספקטרוסקופית מישורית חדשה של הד רדיו.

הגדר את עובי הפרוסה ל -30 מילימטרים כדי לכסות את כל תא התגובה. הגדר את מצב הפעולה לפחמן 13 על ידי בחירת לשונית המערכת ושינוי מצב הפעולה ל-13C שידור קבלה. ברגע שהפירובט השיג קיטוב גדול מ-90%, הפתרונות והפנטום מוכנים והסריקה מוגדרת.

לחץ על לחצן הפעל פירוק במסוף מערכת DNP. כאשר תתבקש, הזז את מקל ההמסה למצב ההפעלה שלו והזריק את מדיית הפירוק. סגור את מערכת DNP ולחץ על כפתור הסיום במסוף מערכת DNP.

חשוב שהזרקת פירובט ואנזים תיעשה בצורה חלקה. זה יבטיח שתערובת האנזימים מעורבבת כראוי ומועברת לתא הפנטום לפני השלמת ההמרה הכימית. כאשר מערכת ה-DNP מספקת את הפירובט ההיפר-פולריזציה, שואבים 500 מיקרו-ליטר מתמיסת הפירובט לכל אחד ממזרקי התמיסה בריכוז האנזים הגבוה והנמוך.

הזרקו לאט כל מזרק לקו הזרקה. ניתן להתחיל את הסריקה לפני ההזרקה או מיד לאחר ההזרקה בהתאם לפרוטוקול הסריקה בו נעשה שימוש. לאחר השלמת הפירוק, הזז את מוט הפירוק בחזרה למצב מנוחה כאשר תתבקש ולאחר מכן לחץ על סיום.

תוצאות מייצגות של רצף הדמיה ספקטרלית מישורית של הד רדיו מוצגות כאן. תמונת הפירובט מציגה את אות הפירובט החזק בשני החדרים. תמונת הלקטט מציגה אות לקטט חלש יותר אך עדיין ממוקם בתאים.

ניתן להשתמש ביחס האותות של לקטט ופירובט היפרפולריזציה כדי להעריך את פעילות האנזים בכל תא. יחסי האותות בכל תא תואמים את פעילות האנזים הקיימת. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך שעה.

בעת ניסיון הליך זה חשוב לזכור להכין את תערובת הפנטום ורצף ההדמיה לפני תחילת תהליך הפירוק. בעקבות הליך זה ניתן להשתמש בחומרים ואנזימים היפרפולריים אחרים על מנת לענות על שאלות נוספות כמו עד כמה רצף יכול לדמות תגובות כימיות אחרות. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום ה-MRI ההיפר-פולרי לחקור את ביצועי הרצף באמצעות פנטומים הניתנים לשחזור.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להיות בעל הבנה טובה כיצד להכין תערובת אנזימים כדי להקל על ההמרה של פירובט היפרפולריזציה ללקטט ולקיטוב פירובט מועשר בפחמן 13 להדמיה. אל תשכח שעבודה עם שדות מגנטיים חזקים עלולה להיות מסוכנת ביותר ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון גישה מבוקרת לחדר הסריקה.