קביעת קינטיקס והגלוקוז שימוש 18 F-FDG מיקרו-PET / CT
2 במאי 2017
מחקר זה מתאר פרוטוקול המשתמש בהדמיית 18F-FDG וטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים/טומוגרפיה ממוחשבת (PET/CT), יחד עם מודלים קינטיים, כדי לכמת את הספיגה בזמן אמת של 18F-FDG לרקמות.
המטרה הכוללת של פרוטוקול הדמיה זה היא לכמת את ספיגת הגלוקוז בזמן אמת מזרם הדם לרקמות ספציפיות בעכברים. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הסוכרת וחילוף החומרים, כגון ההשפעה של טיפולי סוכרת כלשהם על ספיגת הגלוקוז וחילוף החומרים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן לבצע ניסויים לאורך כדי להעריך, למשל, את השפעת הגיל או התזונה על חילוף החומרים של הגלוקוז.
לימוד שיטה זו מספק מידע על חילוף החומרים של גלוקוז בשריר הטרשת. הוא שימושי גם ברקמות אחרות כמו כבד ומוח וניתן להעברה לחולדות. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית, שכן יש להשלים את רכישת ההדמיה ושלבי הניתוח שלנו בצורה נכונה כדי להבטיח תוצאות מדויקות.
ראשית, נגב את תא האינדוקציה, מיטת ההדמיה וכרית החום עם 80% אתנול. הנח את נושא העכבר בתא האינדוקציה והרדים את העכבר עם איזופלורן 5% וחמצן. אבטח כרית חימום חשמלית ומשטח חיישן על מיטת ההדמיה.
הנח את העכבר במצב שכיבה והמשך לספק ליטר אחד לדקה של 1.5 עד 2% איזופלורן על ידי חרוט אף. מרחו משחה וטרינרית על עיני העכבר למניעת יובש. לאחר מכן, חממו את זנב העכבר למשך דקה עד שתיים.
לאחר הרחבת וריד הזנב הרוחבי, הכנס מחט בגודל 30 לווריד. קבע את המחט במקומה עם דבק כירורגי וחבר קטטר למחט. טען את מיטת ההדמיה בסורק ה-PET/CT ומקם את המיטה כך שהקטטר יהיה נגיש מגב המכשיר.
אבטח מזרק המכיל את מנת עשר המגה-גלגול האחורי F18-FDG לקטטר. לאחר זמן מוגדר לאחר זירוז ההרדמה, התחל סריקת PET של שעה והזריק את מינון F18-FDG. בסיום סריקת ה-PET יש לבצע סריקת CT של 10 דקות.
לאחר סריקת ה-CT, הזיזו את מיטת ההדמיה למקומה ההתחלתי והוציאו את העכבר מהמיטה. המתת חסד של העכבר על ידי פריקת צוואר הרחם בהרדמה, או לאפשר לעכבר להתאושש בבית יחיד תחת השגחה. כדי להתחיל בעיבוד התמונה, טען את תמונות ה-PET וה-CT המשוחזרות.
ייעד את נתוני ה-CT כמקור ואת נתוני ה-PET כיעד. רשום את הנתונים במשותף ויישר את התמונות לפי הצורך. לאחר מכן, בחר כימות החזר על ההשקעה.
השתמשו בכלי הגלילה והזום לאיתור אזור העניין הרצוי בתמונה. נווט ללשונית היצירה ובחר בכלי מברשת הצבע. צייר החזר ROI המתאים לשריר הגסטרוקנמיוס.
לאחר מכן, השתמש בפונקציית כימות החזר ה-ROI לשמירה כדי לחלץ את נתוני פעילות זמן הרקמה כקובץ CSV. בטל את פונקציית התפשטות נקודת המערכת המשוערת עבור חמש איטרציות בשיטת דה-קונבולוציה של ואן סיטרט. לאחר מכן, צייר החזר ROI המתאים לווריד הנבוב.
ייצא את נתוני פעילות הזמן של פונקציית קלט הדם מתמונות לאחר דה-קונבולוציה כקובץ CSV. ייבא את קבצי ה-CSV לתוכנת גיליון אלקטרוני. שמור את הנתונים כקבצי CSV חדשים והמר את ערכי הספיגה לאחוז המינון המוזרק לסנטימטר מעוקב.
שרטטו את עקומות פעילות הזמן באמצעות תוכנת הגיליון האלקטרוני. לאחר מכן, שמור את נתוני הווריד הנבוב המעובדים בקובץ CSV חדש. המר את נתוני הווריד הנבוב לפונקציית קלט פלזמה.
בחר קינטי בכלי המידול הקינטי. ייבא את קבצי הנתונים של ספירת הפעילות הכוללת של הרקמות והפלזמה. בחר דגם של שתי רקמות, שלושה תאים.
ודא שקצב הדפוספורילציה F18-FDG, K4, אינו נבדק ויש לו ערך של אפס. הגדר את שבר נפח הדם, VB, ל-2%כדי להוסיף פיזור לפונקציית הקלט הנגזרת מהווריד הנבוב, השתמש בתוכנית כגון disp4dft כדי ליצור פונקציות קלט מרובות עם זמני פיזור שונים. לאחר מכן טען את פונקציות הקלט בפיזור בזו אחר זו ובחר התאם לאזור הנוכחי.
חזור על הפעולה כדי למצוא את פונקציית הקלט עם פיזור בעל ערך ChiSquared הנמוך ביותר. באמצעות פונקציית הקלט האופטימלית, הגדר את שבר נפח הדם לערך צף. התאם שוב את האזור כדי לקבוע את קבועי הקצב האזוריים.
לאחר מכן חשב את קבוע הזרם האזורי. עכברי DBDB בני שישה שבועות שטופלו באינסולין או במי מלח עם פוספט צולמו בשיטה זו. העכברים שטופלו באינסולין הראו פעילות מוגברת של F18-FDG בשריר הגסטרוקנמיוס בהשוואה לעכברי הביקורת.
לא נצפתה פעילות מוגברת בווריד הנבוב. מודל של שתי רקמות, שלושה תאים שימש למידול קינטי. לא נצפה הבדל משמעותי מהביקורת בקצב הובלת F18-FDG מפלזמת העורקים לחלל התוך תאי או להיפך.
עם זאת, שיעור הזרחן F18-FDG היה גבוה משמעותית בעכברים שטופלו באינסולין. קבוע הזרם היה גבוה יותר בהתאמה עבור העכברים שטופלו באינסולין. לאחר הצפייה בסרטון, אתה אמור להבין היטב כיצד לצלם נכון את העכברים, לצייר אזורי עניין ולחשב פרמטרים קינטיים.
אל תשכח שעבודה עם קרינה עלולה להיות מסוכנת ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון הכשרה מתאימה, שימוש במיגון וניטור חשיפה בעת ביצוע הליך זה.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מתאר פרוטוקול המשתמש ב-18 F-FDG ובדימות PET/CT כדי לכמת את הספיגה של גלוקוז לרקמות in vivo. שיטה זו מועילה במיוחד לחקירת מטבוליזם של גלוקוז ברקמות שונות, כולל שרירים, כבד ומוח.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- מטבוליזם
- טכניקות דימות
רקע
- הפרוטוקול מתמקד בספיגה של גלוקוז מזרימת הדם בזמן אמת.
- הוא עוסק בשאלות מפתח במחקר על סוכרת ומטבוליזם.
- ניסויים אורךייים יכולים להעריך את השפעת הגיל או התזונה על מטבוליזם של גלוקוז.
- הדגמה חזותית היא חיונית לרכישה ואנליזה מדויקת של דימות.
מטרת המחקר
- לכימות ספיגת גלוקוז ברקמות ספציפיות בעכברים.
- להערכת ההשפעות של טיפולים בסוכרת על מטבוליזם של גלוקוז.
- לספק תובנות לגבי תהליכים מטבוליים ברקמות שונות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- שימוש ב-18 F-FDG לדימות ספיגת גלוקוז.
- דימות באמצעות טומוגרפיה פליטות פוזיטרונים/טומוגרפיה ממוחשבת (PET/CT).
- מידול קינטי לניתוח מטבוליזם של גלוקוז.
- תכנון מחקר אורך למדידות חוזרות.
תוצאות עיקריות
- הדגימה את היכולת למדוד ספיגת גלוקוז בזמן אמת.
- הראתה את ישימות השיטה לרקמות שונות.
- סיפקה מסגרת למחקרי חילוף חומרים עתידיים.
- הדגישה את חשיבותן של שיטות ויזואליות להבטחת תוצאות מדויקות.
מסקנות
- פרוטוקול הדימוי יעיל לחקר חילוף חומרים של גלוקוז.
- ניתן להתאימו לשימוש במודלים אחרים של בעלי חיים, כגון חולדות.
- שיטה זו מספקת תובנות בעלות ערך לגבי בריאות מטבולית ומחלות.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
כימות קינטיקת מטבוליזם הגלוקוז in vivo מאפשר הפחתת סיכונים מכניסטית עבור מועמדים טיפוליים המכוונים לתסמונת התנגדות לאינסולין ולסוכרת. שיטה זו תומכת בתיקוף של מטרות על ידי אספקת מדדים כמותיים וארוכי טווח של קצבי ספיגת גלוקוז ופוספורילציה ספציפיים לרקמה. היא מגבירה את הביטחון החזוי במודלים פרה-קליניים על ידי קישור השפעות פרמקודינמיות לתוצאות מטבוליות תפקודיות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בדיקה של היפותזות טיפוליות בנוגע להובלת גלוקוז ופוספורילציה ברקמות הרלוונטיות למחלה.
- ערך תפעולי: מספק פונקציית קלט המופקת מדימות באמצעות דה-קונוולוציה איטרטיבית, ובכך מבטל את הצורך בדגימת דם עורקית ומגביר את תפוקת העבודה.
- ערך ניבוי: מעריך מיקרו-פרמטרים קינטיים (K1, k2, k3) להערכת מעורבות המטרה (target engagement) ומודולציה של המסלול.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מוכנות הבדיקה: מייצר עקומות פעילות בזמן של רקמה באופן סטנדרטי מתוך כימות ROI לצורך סריקת תרכובות הניתנת לשחזור.
- פלט כמותי: ממיר ערכי ספיגה לאחוז מהמנה המוזרקת ל-cm³, מה שמאפשר השוואה בין מחקרים ומידול תגובה למנה.
- מדרגיות: תומך בתכנון מחקרים אורכיים להערכת השפעות מינון כרוני על מטבוליזם של גלוקוז.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: מדמה פגיעה בספיגת גלוקוז במצבים של עמידות לאינסולין, הניתנים לתרגום ישיר לפתופיזיולוגיה של סוכרת מסוג 2.
- המשכיות תרגומית: מאפשרת הערכה של יעילות טיפולית משלב הגילוי ועד לשלבים הפרה-קליניים באמצעות נקודות קצה קינטיות עקביות.
- החלטות מותאמות סיכון: מאפשרת הבחנה בין תרכובות המשפיעות על פוספורילציה (k3) לבין כאלה המשפיעות על הובלה (K1/k2), ובכך מסייעת במיון המבוסס על מנגנון הפעולה.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מתיקוף המטרה ועד לאופטימיזציה של המולקולה המובילה, באמצעות אספקת פנוטיפ מטבולי כמותי.
- ביולוגיה של הגילוי: תומכת בבדיקת היפותזות של מחסני רגישות לאינסולין באמצעות מדידת קצב הפספורילציה של F18-FDG (k3) בשריר שלד.
- סריקה: מאפשרת סטנדרטיזציה של הבדיקה באמצעות חילוץ נתוני פעילות בזמן של הרקמה ושל הוריד החלול המבוסס על ROI כקבצי CSV.
- אנליזה: עושה שימוש במודל של שני רקמות ושלושה מדורים כדי להסיק את קבוע ההזרמה האזורי (Ki) כמדד נקי לפספורילציה של גלוקוז.
- מחקר תרגומי: מקשרת לתיקוף פרה-קליני על ידי הדגמת עלייה ב-Ki בעכברים סוכרתיים שטופלו באינסולין, מה שמשקף מודולציה של נתיב המטרה.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת זרימת עבודה הדימות ואנליזה קינטית הניתנת לשימוש חוזר ושיש לה יישום במודלים של מחלות מטבוליות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית על ידי הבחנה בין קינטיקה של הובלה לבין קינטיקה של פוספורילציה במטבוליזם של גלוקוז.
- ערך תפעולי: מבטל את הצורך בדגימה עורקית באמצעות פונקציית קלט נגזרת מדימות, ובכך מפחית את הלחץ על בעלי החיים ואת השונות הטכנית.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות של המשך או הפסקה (go/no-go) על ידי אספקת ביומרקרים פרמקודינמיים כמותיים ומוקדמים של מודולציית מטרה.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף של תרכובות מותאם-סיכון בהתבסס על השפעות תלויות-מינון על Ki ברקמות רלוונטיות למחלה.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בדימות PET/CT בבעלי חיوانات קטנים, טיפול ברדיוטרייסרים ותוכנה למידול קינטי.
- תלוי בגישה לסורק micro-PET/CT, סינתזה של איזוטופים (18F-FDG) וכלי תיקון דיספרסיה (למשל, disp4dft).
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של הגדרת ROI (למשל, gastrocnemius, vena cava) ופרמטרי דקונבולוציה לצורך הדירות.
- הסתגלות למערכות מודל שונות (למשל, חולדות) מחייבת תיקוף של יציבות פונקציית הקלט והתאמת המודל המדורי (compartmental model).
- מגבלה מעשית: השיטה מניחה דה-פוספורילציה זניחה של F18-FDG (k4=0), דבר שיש לאשר בהתאם להקשר הרקמתי.
![כימות של פעילות פלאק טרשת עורקים ודלקות כלי דם באמצעות [18-F] פליטת פוזיטרונים fluorodeoxyglucose טומוגרפיה / טומוגרפיה ממוחשבת (FDG-PET/CT)](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F3777.jpg%3Fv%3D2026-08-22T10%253A54%253A37.000Z&w=384&q=75)
![הערכה כמותית למחצה באמצעות מעקב FDG [18F] בחולים עם פגיעה מוחית חמורה](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F58641.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A20.333Z&w=384&q=75)
![הדמיה וכימות של רקמות שומן חום ובז' בעכברים באמצעות [18F]FDG מיקרו-PET/MR הדמיה](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F62460.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A22.161Z&w=384&q=75)
