Name: Luso di un multi-comparto dinamico singolo enzima Phantom per gli Studi di hyperpolarized Risonanza Magnetica Agents (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Scopri come misurare la conversione del piruvato iperpolarizzato in lattato mediante risonanza magnetica in un ambiente fantasma controllato. Questa tecnica offre un approccio riproducibile per studiare i processi metabolici.

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Questo lavoro è stato sostenuto da CPRIT concessione (RP140021-P5) e un premio Julia Jones Matthews Cancer Research Scholar CPRIT formazione alla ricerca (RP140106, CMW).

NOTA: (Phantom Design) Due 3 ml camere sono state ricavate da Ultem e dotati di tubi in PEEK (1,5875 millimetri OD e 0,762 millimetri ID) per l&#39;iniezione e di scarico. Le sezioni sono state poste in una provetta da centrifuga da 50 ml riempito con acqua (Figura 1). Per evitare vuoti di segnale creati da bolle, le camere e le linee sono stati pre riempiti con acqua deionizzata (DH 2 O). 1. Soluzione Preparazione <ol><li> Preparare 1 soluzione tampone L (81,3 mM Tris pH 7,6, 203,3 mM NaCl). Pesare 11.38 cristalli preimpostati g Trizma pH 7,6 e 11,88 g di NaCl e sciogliere in 1 L di dH 2 O. </li><li> Preparare 50 mM soluzione NADH. Pesare 17,8 mg di sale dipotassico β-nicotinammide adenina dinucleotide (NADH), ridotta e sciogliere in 280 ml di soluzione tampone che è stato preparato al punto uno. </li><li> Preparare 250 soluzione U / ml enzimatica. Pesare 78.75 unità di attività di lattato deidrogenasi (LDH) e sciogliere in 315 microlitri di buffer da sTep uno. </li><li> Preparare mix acido piruvico. Pesare 21,4 mg Ox063 trityl radicale e sciogliere in 1,26 g (~ 1 ml) [1- 13 C] acido piruvico. </li><li> Preparare supporti scioglimento (40 mM Tris pH 7,6, 40 mM NaOH, 0,27 mm e 50 mm EDTA NaCl). Pesare 5,96 g di cristalli Trizma preimpostati pH 7,6, 1,6 g di NaOH, 0,1 g di acido etilendiamminotetraacetico sale disodico diidrato (EDTA) e 2,9 g di NaCl e sciogliere in 1 L dH 2 O. </li><li> Preparare 01:10 soluzione Gadoteridolo (50 mm). Mescolare 1 ml di gadoteridolo in 9 ml di dH 2 O. Preparazione 8 M [13 C] urea. Pesare 1.465 5 urea [13 C] e sciogliere in 3 ml di dH 2 O. </li></ol> 2. Preparazione di hyperpolarized piruvato <ol><li> In una tazza di esempio per un sistema dinamico di polarizzazione nucleare (DNP), pipettare 0,3 ml di soluzione di Gadoteridolo e 13 mg (~ 10 microlitri) della soluzione di acido piruvico. </li><li> Brevemente mescolare questa miscela in tazza campione con la punta della pipetta. &lt;/ Li&gt; <li> Inserire campione nel sistema DNP. <ol><li> Assicurarsi che la porta al sistema di DNP è chiuso. Iniziare il processo di inserimento del campione facendo clic sul pulsante del campione inserto sulla console del sistema DNP. Sulla procedura guidata di esempio selezionare campione normale e premere Avanti. </li><li> Mantenere la coppa campioni verticale collocare delicatamente l&#39;asta di inserimento sopra la parte superiore della coppa campione. Quando richiesto, aprire il sistema DNP e inserire la coppa nell&#39;inserto a temperatura variabile (VTI) utilizzando l&#39;asta di inserimento. </li><li> Tirare lo stantuffo al termine della asta di inserimento del campione per rilasciare il campione nell&#39;indice a temperatura variabile. Rimuovere l&#39;asta di inserimento del campione dal sistema e fare clic sul pulsante Avanti sulla console del sistema DNP. </li></ol></li><li> Avviare la polarizzazione. <ol><li> Fare clic sul pulsante di avvio di polarizzazione sulla console del sistema DNP. Nel RINMR tipo di software .HYPERSENSENMR per lanciare la polarizzazione software di monitoraggio. Impostare costruire la configurazione a 1 e premere Invio. Quindi scegliere Genera solido up. </li><li> Impostare il percorso e il nome del file di salvataggio. Selezionare il profilo per il 13-C nella goccia scheda sulla console del sistema DNP verso il basso e fare clic su Avanti. Selezionare la casella di assaggiare durante l&#39;accumulo, impostare il tempo di campionamento di 300 sec e fare clic su Fine. </li></ol></li><li> Misurare 3,85 g (~ 4 ml) dei mezzi di dissoluzione sia in volume con una siringa da 5 ml o in peso utilizzando una scala. </li></ol> 3. Preparazione del Enzyme Fantasma <ol><li> Riempire una provetta con ~ 3 ml [13 C] soluzione di urea e posizionarlo nella provetta da centrifuga da 50 ml. Riempire la provetta da centrifuga da 50 ml con dH 2 O. </li><li> Pre-riempire le due camere enzimatici e le linee con dH 2 O iniettando ~ 3 ml di dH 2 O nelle linee d&#39;iniezione del fantoccio, avendo cura di svuotare eventuali bolle formate. </li><li> Posizionare il fantasma nel centro del magnete con facile accesso alle linee di iniezione. Assicurarsi che ci sia qualche contenitore per catturare il liquido che sfogare a t<html> egli linea di scarico. </li><li> Preparare la miscela di enzimi ad alta attività (17.14 mM NADH, 44.57 U / ml LDH). Mescolare 240 ml soluzione di NADH, soluzione LDH 125 ml e 335 ml di buffer e mantenere in una siringa da 3 ml che può essere collegato alla linea di iniezione. NOTA: Una volta unito con 500 ml di 40 mM di piruvato dal sistema DNP, il volume phantom finale sarà 1,2 ml con concentrazioni di 16,7 mM piruvato, 10 mM NADH e 26 U / L LDH in una soluzione tris tamponata a pH ~ 7.5. </li><li> Preparare la miscela attività enzimatica basso (17.14 mM NADH 26.79 U / ml LDH) Mescolare 240 ml soluzione di NADH, soluzione LDH 75 ml e 385 ml di buffer e conservare in un separato siringa da 3 ml che può essere collegato alla linea di iniezione. NOTA: Una volta unito con 500 ml di 40 mM di piruvato dal sistema DNP volume phantom finale sarà 1,2 ml con concentrazioni di 16,7 mM piruvato, 10 mM NADH e 15.625 U / L LDH in una soluzione tris tamponata a pH ~ 7,5 . </li></ol>jove_title &quot;&gt; 4. eseguire qualsiasi Quality Assurance (QA) e di posizionamento Scansioni <ol><li> posizionamento iniziale. <ol><li> Caricare una nuova scansione posizionamento FLASH in modalità di funzionamento [1 H] modalità Volume TX / RX. Cambiare impostare le dimensioni a 2: spettrometro Strumento di controllo -&gt; Modifica GS -&gt; Impostazione Dimensioni -&gt; 2. Premere GSP sul controllo Spectrometer e spostare fantasma fino al centro del magnete. Premere STOP quindi premere GOP sul controllo Spectrometer. </li></ol></li><li> Scan pilota. <ol><li> Caricare una nuova scansione posizionamento TriPiolt in modalità di funzionamento [1 H] modalità Volume TX / RX. Posizione Slice: Scan Control -&gt; fetta Tool-&gt; spostare fette (tenere premuto M chiave clic e trascinare, selezionare fetta di muoversi con il cursore pacchetto di fetta). </li><li> Wobble 1 H Coil: Strumento di controllo Spectrometer -&gt; Acq -&gt; Wobble. Tune and match 1 H serpentina dietro il magnete e premere STOP. Tenendo premuto il tasto Shift premere il semaforo sulla finestra di controllo di scansione. </li></ol></li></ol><pclass = &quot;jove_title&quot;&gt; 5. Setup radiale Echo Planar Spectral Imaging Scan <ol><li> Caricare un eco planare di imaging spettroscopico nuovo radiale (radEPSI) scansione in modalità di funzionamento [13 C] TX / RX modalità Volume. Posizione Slice: strumento sezione sul controllo di scansione e spostare fette (tenere M chiave clic e trascinare, selezionare fetta di muoversi con il cursore pacchetto di fetta). </li><li> Wobble 13 C Coil cliccando Spectrometer Strumento di controllo -&gt; Acq -&gt; Wobble. Impostare il guadagno del ricevitore per 1.000-2.000 sul Spectrometer. </li><li> Eseguire il controllo del sistema finale. Seconda della sequenza, osservare carbonio 13 segnale dalla camera di urea in un protocollo esploratore. NOTA: Questo assicura che il sistema sia configurato correttamente prima di iniziare il processo di dissoluzione irreversibile. </li></ol> 6. Eseguire Scioglimento <ol><li> Quando il piruvato ha raggiunto&gt; 90% di polarizzazione (~ 1 ora), le soluzioni e le fantasma sono pronti, e la scansione viene configurato clic sul pulsante Esegui dissoluzione sul sy DNParginare console. </li><li> Quando richiesto spostare il bastone di dissoluzione nella sua posizione di lavoro e iniettare mezzi di dissoluzione. Chiudere il sistema DNP e fare clic sul pulsante finito sulla console del sistema DNP. Spostare bastone dissoluzione nella posizione di riposo quando viene richiesto quindi fare clic su Fine. </li><li> Quando il sistema DNP batte il piruvato iperpolarizzato (~ 2 min dopo l&#39;inizio del riscaldamento) ritirare 500 microlitri della soluzione di piruvato in ciascuna delle siringhe soluzione di alta e bassa concentrazione dell&#39;enzima. Lentamente (~ 10 sec) iniettare ogni siringa in una linea di iniezione. NOTA: La scansione potrebbe essere stato avviato prima dell&#39;iniezione o in qualsiasi momento fino a dopo l&#39;iniezione 3 min a seconda del protocollo di scansione utilizzato. </li></ol> Processing 7. Immagine NOTA: Questo fantasma è stato progettato per essere utilizzato con molte strategie di imaging. Vedere Figura 2, come un esempio di come le immagini rad-EPSI stati trattati con Matlab. <ol><li> Caricare i dati grezzi dal file FID. Reshape i dati in base al numero di proiezioni, lettura punti, echi e considerazione per i dati memorizzati come coppie reali e immaginari. Separare i punti eco pari e dispari. </li><li> Fourier entrambi gli echi pari o dispari lungo le dimensioni eco. Visivamente individuare le bande di frequenza per piruvato e lattato. Per semplicità è stato utilizzato il valore assoluto dello spettro. </li><li> Separare ogni banda metabolita e trasformata di Fourier lungo la direzione di codifica di frequenza per produrre sinograms isolati per ogni metabolita. radon trasformazione inversa le sinograms separati per produrre l&#39;immagine di una lattato o piruvato. </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>
<li>Cunningham, C. H., Dominguez Viqueira, W., Hurd, R. E., Chen, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+correction+method+for+improved+spatial+correlation+of+hyperpolarized+13C+metabolites+and+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+in+biomedicine%22%5BJournal%5D)">Frequency correction method for improved spatial correlation of hyperpolarized 13C metabolites and anatomy.</a> NMR in biomedicine. 27, 212-218 (2014).</li>
<li>Larson, P. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+dynamic+3D+MR+spectroscopic+imaging+with+compressed+sensing+and+multiband+excitation+pulses+for+hyperpolarized+13C+studies%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)">Fast dynamic 3D MR spectroscopic imaging with compressed sensing and multiband excitation pulses for hyperpolarized 13C studies.</a> Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 65, 610-619 (2011).</li>
<li>Mayer, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+subsecond+spiral+chemical+shift+imaging+to+real-time+multislice+metabolic+imaging+of+the+rat+in+vivo+after+injection+of+hyperpolarized+13C1-pyruvate%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)">Application of subsecond spiral chemical shift imaging to real-time multislice metabolic imaging of the rat in vivo after injection of hyperpolarized 13C1-pyruvate.</a> Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 62, 557-564 (2009).</li>
<li>Walker, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Catalyzing+Phantom+for+Reproducible+Dynamic+Conversion+of+Hyperpolarized+%5B1-C-13%5D-Pyruvate%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">A Catalyzing Phantom for Reproducible Dynamic Conversion of Hyperpolarized [1-C-13]-Pyruvate.</a> PloS one. 8, e71274(2013).</li>
<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>
<li>von Morze, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+multiagent+hyperpolarized+%2813%29C+perfusion+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)">Simultaneous multiagent hyperpolarized (13)C perfusion imaging.</a> Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 72, 1599-1609 (2014).</li>
<li>Sogaard, L. V., Schilling, F., Janich, M. A., Menzel, M. I., Ardenkjaer-Larsen, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+measurement+of+apparent+diffusion+coefficients+of+hyperpolarized+%281%29%283%29C-labeled+metabolites%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+in+biomedicine%22%5BJournal%5D)">In vivo measurement of apparent diffusion coefficients of hyperpolarized (1)(3)C-labeled metabolites.</a> NMR in biomedicine. 27, 561-569 (2014).</li>
<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>

La pubblicazione di questo video-articolo è supportata da Bruker Corporation.

l&#39;imaging in tempo reale di metaboliti hyperpolarized ha molte sfide uniche per la progettazione sequenza, convalida e controllo qualità. La capacità di risolvere l&#39;eterogeneità spazio-temporale e spettrale offre un notevole potenziale clinico, ma preclude QA e validazione metodi associati con la RM convenzionale. sequenze di immagini complesse o algoritmi di ricostruzione possono avere dipendenze sottili che li rendono difficili da caratterizzare o convalidare al di fuori di questo esperimento di imaging. L&#39...

L&#39;impatto clinico della risonanza magnetica iperpolarizzato (MRI) di 13 composti C-marcati è criticamente dipendente dalla sua capacità di misurare i tassi di conversione chimica nel tempo reale spettroscopia di risonanza magnetica e spettroscopia di imaging 1-5. Durante lo sviluppo sequenza e la verifica, conversione chimica dinamica viene generalmente ottenuta attraverso in vivo o in vitro 6-9 che offrono un controllo limitato e riproducibilità. Per il test robusto e la garanzia della qualità, un sistema più controllato che conserva la conversione chimica endemica a questa misura sarebbe preferibile. Descriviamo un metodo per realizzare questa conversione in modo riproducibile utilizzando un singolo dinamica phantom enzima. La maggior parte degli studi con hyperpolarized 13 agenti C Focus on Imaging substrati hyperpolarized in un ambiente biologico funzionante. Questa è la scelta più ovvia se l&#39;obiettivo è quello di studiare biologicaAl trattate o determinare un potenziale di impatto sulla cura clinica. Tuttavia, se la caratterizzazione di qualche algoritmo di elaborazione del sistema di misura o di dati è desiderato, modelli biologici presentano numerosi inconvenienti quali intrinseca variabilità spaziale e temporale 10. Tuttavia, fantasmi statiche convenzionali hanno la conversione chimica che guida l&#39;interesse clinico primario in MRI di substrati hyperpolarized, e non possono essere utilizzati per caratterizzare rilevamento di tassi di conversione o altri parametri dinamici 11. Utilizzando un unico sistema enzimatico possiamo fornire conversione chimica controllabili e riproducibili, consentendo rigoroso esame delle strategie di imaging dinamico. Questo sistema è rivolto ai ricercatori che stanno sviluppando strategie di imaging per substrati hyperpolarized e desiderano caratterizzare le prestazioni per il confronto con approcci alternativi. Se le misurazioni statiche sono il punto finale desiderato quindi statico 13 C-etichettati metabolita fantasmi will bastare 11. Sull&#39;altra estremità se più caratterizzazione biologico complesso è fondamentale per il metodo (consegna, densità cellulare, ecc), allora saranno necessari modelli biologici effettive 12-14. Questo sistema è ideale per la valutazione delle strategie di imaging che mirano a fornire una misura quantitativa dei tassi di conversione chimica apparenti.

<table><tbody><tr><td>BioSpect 7T</td><td>Bruker</td><td>BioSpec 70/30 USR</td><td>7 Tesla Scanner MRI preclinico</td></tr><tr><td>HyperSense</td><td>Oxford Instruments</td><td>Polarizzatore nucleare dinamico Hypersense DNP Polarizzatore</td><td>nucleare dinamico per agenti MRI</td></tr><tr><td>1-13C-Acido piruvico</td><td>Sigma Aldrich</td><td>677175</td><td>Carbonio 13 labled acido piruvico puro</td></tr><tr><td>Trityl Radical</td><td>GE Healthcare</td><td>OX063</td><td>Radicale libero utilizzato nella polarizzazione nucleare dinamica</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>Acido etilendiamminotetraacetico</td></tr><tr><td>LDH</td><td>Worthingthon</td><td>LS002755</td><td>Lattato Deidrogenasi dal muscolo di coniglio</td></tr><tr><td>NADH</td><td>Sigma Aldrich</td><td>N4505</td><td>&beta;-Nicotinamide adenina dinucleotide, sale dipotassico ridotto</td></tr><tr><td>Trizma</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T7943</td><td>Trizma Cristalli preimpostati</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S7653</td><td></td></tr></tbody></table>

l&#39;uso di un multi-comparto dinamico singolo enzima phantom per gli studi di hyperpolarized risonanza magnetica agents

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

Imaging di substrati hyperpolarized di risonanza magnetica mostra una grande promessa per la valutazione clinica dei processi biochimici critici in tempo reale. A causa di vincoli fondamentali imposti dallo Stato iperpolarizzato, tecniche di imaging e di ricostruzione esotiche sono comunemente usati. è criticamente necessario un sistema pratico per la caratterizzazione delle dinamiche, metodi di imaging multi-spettrale. Tale sistema deve riproducibile ricapitolare le dinamiche chimici utili dei tessuti normali e patologici. Il substrato più ampiamente utilizzato fino ad oggi è hyperpolarized [1- 13 C] -pyruvate per la valutazione del metabolismo del cancro. Descriviamo un sistema phantom a base di enzimi che media la conversione del piruvato in lattato. La reazione viene iniziata mediante iniezione dell&#39;agente iperpolarizzato in più sezioni nell&#39;ambito del fantoccio, ciascuno dei quali contiene diverse concentrazioni di reagenti che controllano la velocità di reazione. Più compartimenti sono necessarie per garantire che imasequenze ging catturano fedelmente l&#39;eterogeneità spaziale e metaboliche del tessuto. Questo sistema sarà di aiuto allo sviluppo e la convalida di strategie di imaging avanzate, fornendo dinamiche chimiche che non sono disponibili da fantasmi convenzionali, così come il controllo e la riproducibilità ciò non è possibile in vivo.

immagini 2D Slice-selettivi sono state acquisite utilizzando una sequenza di istantanee radEPSI. immagini metabolita sono state ricostruite utilizzando di nuovo filtrato proiezione. Le immagini metabolita erano ben allineati con immagini di protoni, come visibile in figura 2. In questo sistema iperpolarizzato segnale lattato può essere generata solo dalla conversione enzimatica di piruvato iperpolarizzato. In figura 4, la camera inferiore, con concentraz...

Un fantoccio dinamico multi-compartimento viene utilizzato per simulare alcune biologie di interesse per studi metabolici utilizzando agenti di risonanza magnetica iperpolarizzata.

L&#39;uso di un multi-comparto dinamico singolo enzima Phantom per gli Studi di hyperpolarized Risonanza Magnetica Agents

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

L'obiettivo generale di questa procedura è misurare la conversione del piruvato iperpolarizzato in lattato mediante imaging a risonanza magnetica o MRI in un ambiente phantom controllato. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo della MRI iperpolarizzata, come la capacità di un sistema di rilevare la conversione chimica del piruvato mediante risonanza magnetica. Il vantaggio principale di questa tecnica è che la conversione chimica del piruvato avviene in modo simile al metabolismo in vivo, ma è più controllabile e ripetibile rispetto ai sistemi viventi.Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla diagnosi del cancro poiché l'ambiente del fantoccio simula la conversione aumentata del piruvato in lattato, fenomeno comune nella maggior parte dei tumori. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni utili sul cancro, può essere applicato anche ad altre tipologie di imaging metabolico, come il metabolismo cardiaco. In generale, le persone nuove rispetto a questa tecnica potrebbero incontrare difficoltà a causa dei brevi vincoli temporali intrinseci ai mezzi iperpolarizzati.La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale poiché i passaggi di dissoluzione ed espulsione sono difficili da apprendere, in quanto devono avvenire rapidamente e devono essere eseguiti con precisione. In un campione per un sistema di polarizzazione nucleare dinamica o DNP, pipettare 0,3 microlitri della soluzione di gadoteridolo e 13 milligrammi della soluzione di acido piruvico. Mescolare brevemente questa miscela nel campione utilizzando la punta di una pipetta.Iniziare il processo di inserimento del campione facendo clic sul pulsante inserisci campione sulla console del sistema DNP. Nella procedura guidata del campione selezionare campione normale e fare clic su avanti. Mantenendo il bicchiere del campione in posizione verticale, posizionare delicatamente la bacchetta di inserimento sopra la parte superiore del bicchiere del campione.Quando richiesto, aprire il sistema DNP e inserire il campione nel supporto a temperatura variabile utilizzando l'asta di inserimento. Tirare lo stantuffo all'estremità dell'asta di inserimento per rilasciare il campione all'interno del supporto a temperatura variabile. Rimuovere l'asta di inserimento dal sistema e fare clic sul pulsante successivo sulla console del sistema DNP.Quindi avviare la polarizzazione facendo clic sul pulsante polarizza campione sulla console del sistema DNP. Nel software RINMR digitare HYPERSENSENMR per accedere al software di monitoraggio della polarizzazione. Impostare la configurazione di accumulo su uno e premere invio.Quindi fare clic su "solid build up". Dopo aver impostato il percorso e il nome del file di salvataggio, selezionare il profilo per il carbonio 13 nella scheda a discesa sulla console del sistema DNP. Fare clic su Avanti.Selezionare la casella per abilitare il campionamento durante l'accumulo. Impostare il tempo di campionamento a 300 secondi e fare clic su termina. Infine, misurare 3,85 grammi del mezzo di dissoluzione, sia per volume con una siringa da cinque millilitri, sia per peso utilizzando una bilancia.Posizionare il fantoccio al centro del magnete, assicurando un facile accesso alle linee di iniezione. Verificare che sia presente un contenitore per raccogliere il liquido che fuoriuscirà attraverso la linea di scarico. Preparare la miscela enzimatica ad alta attività mescolando 240 microlitri di soluzione di NADH, 125 microlitri di soluzione di LDH e 335 microlitri di tampone.Mantenere la soluzione in una siringa da tre millilitri che può essere collegata alla linea di iniezione. Preparare quindi la miscela enzimatica a bassa attività mescolando 240 microlitri di soluzione di NADH, 75 microlitri di soluzione di LDH e 385 microlitri di tampone. Mantenere questa miscela in una siringa separata da tre millilitri che può essere collegata alla linea di iniezione.Per eseguire il posizionamento iniziale, caricare una nuova scansione localizzatrice. Oscillare la bobina del protone selezionando Acq/Reco. Visualizzare e aprire la piattaforma di regolazione.Sul pannello di regolazione selezionare Wobble Adjust e fare clic su ppen. Impostare la larghezza di scansione a dieci megahertz e fare clic su set up. Dopo un momento, la taratura e l'adattamento delle bobine per i protoni dovrebbero apparire nella finestra di acquisizione.Oscillare la bobina del carbonio modificando l'elemento della bobina in 13C o nell'elemento due e impostando la larghezza di sweep a cinque megahertz. Dopo un momento, la sintonizzazione e l'adattamento della bobina del carbonio dovrebbero apparire nella finestra di acquisizione e, se sintonizzati correttamente, premere stop. Per tornare al controllo della scansione, premere apply, quindi back e infine premere continue per iniziare la scansione.È fondamentale che la scansione in questo passaggio sia completamente configurata prima di iniziare la dissoluzione. Una volta avviata la dissoluzione, non deve essere interrotta e ci sarà poco tempo per regolare i parametri della sequenza prima che il piruvato iperpolarizzato venga somministrato. Caricare una nuova scansione di imaging spettroscopico radio eco-planare.Impostare lo spessore della fetta a 30 millimetri in modo da coprire l'intera camera di reazione. Impostare la modalità di funzionamento su carbonio 13 selezionando la scheda di sistema e modificando la modalità operativa in trasmissione-ricezione 13C. Una volta che il piruvato ha raggiunto una polarizzazione superiore al 90%, le soluzioni e il fantoccio sono pronti e l'acquisizione è configurata.Fare clic sul pulsante di avvio della dissoluzione sulla console del sistema DNP. Quando richiesto, spostare l'asta di dissoluzione nella sua posizione operativa e iniettare il mezzo di dissoluzione. Chiudere il sistema DNP e fare clic sul pulsante di completamento sulla console del sistema DNP.È importante che l'iniezione del piruvato e dell'enzima avvenga in modo uniforme. Ciò garantirà che la miscela enzimatica venga adeguatamente mescolata e consegnata alla camera del fantoccio prima del completamento della conversione chimica. Quando il sistema DNP eroga il piruvato iperpolarizzato, aspirare 500 microlitri della soluzione di piruvato in ciascuna delle siringhe contenenti soluzioni con concentrazione elevata e ridotta di enzima.Iniettare lentamente ciascuna siringa in una linea di iniezione. L'acquisizione può essere avviata prima dell'iniezione o immediatamente dopo, a seconda del protocollo di scansione utilizzato. Al termine della dissoluzione, spostare il bastoncino di dissoluzione nella posizione di riposo quando richiesto, quindi fare clic su fine.Di seguito sono mostrati i risultati rappresentativi di una sequenza di imaging spettrale radio echo planar. L'immagine del piruvato mostra un forte segnale del piruvato in entrambe le camere. L'immagine del lattato mostra un segnale del lattato più debole, ma comunque localizzato nelle camere.Il rapporto segnale tra lattato iperpolarizzato e piruvato può essere utilizzato per stimare l'attività enzimatica in ogni camera. I rapporti segnale in ogni camera corrispondono all'attività enzimatica presente. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in un'ora.Nel tentativo di eseguire questa procedura, è importante ricordare di avere pronta la miscela del fantoccio e la sequenza di imaging prima di iniziare il processo di dissoluzione. Seguendo questa procedura, altri agenti iperpolarizzati e enzimi possono essere utilizzati per rispondere a ulteriori domande, come ad esempio quanto bene una sequenza possa visualizzare altre reazioni chimiche. Questa tecnica apre la strada ai ricercatori nel campo della risonanza magnetica iperpolarizzata per esplorare le prestazioni delle sequenze utilizzando fantocci riproducibili.Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come preparare una miscela enzimatica per facilitare la conversione del piruvato iperpolarizzato in lattato e di come polarizzare il piruvato arricchito con carbonio 13 per l'imaging. Non dimenticare che lavorare con campi magnetici intensi può essere estremamente pericoloso e che precauzioni come l'accesso controllato alla stanza di scansione devono essere sempre adottate.

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