L'uso di un multi-comparto dinamico singolo enzima Phantom per gli Studi di hyperpolarized Risonanza Magnetica Agents

L'obiettivo generale di questa procedura è misurare la conversione del piruvato iperpolarizzato in lattato mediante risonanza magnetica o risonanza magnetica in un ambiente fantoccio controllato. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della risonanza magnetica 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 procede 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 perché l'elevata conversione del piruvato in lattato, comune nella maggior parte dei tumori, è simulata dall'ambiente fantasma. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sul cancro, può essere applicato anche ad altre immagini metaboliche come il metabolismo cardiaco. In generale, le persone che non conoscono questo metodo possono avere difficoltà perché i vincoli di tempo inerenti ai media iperpolarizzati sono brevi.

La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale in quanto le fasi di dissoluzione ed espulsione sono difficili da apprendere perché devono avvenire rapidamente e devono essere eseguite con precisione. In una tazza per campioni per una polarizzazione nucleare dinamica o un sistema DNP, pipettare 0,3 microlitri della soluzione di gadoteridolo e 13 milligrammi della soluzione di acido piruvico. Mescolare brevemente questa miscela nella tazza del campione con la punta di una pipetta.

Iniziare il processo di inserimento del campione facendo clic sul pulsante Inserisci campione nella console del sistema DNP. Nella procedura guidata di campionamento selezionare il campione normale e fare clic su Avanti. Mantenendo la coppa del campione in posizione verticale, posizionare delicatamente l'asta di inserimento sopra la parte superiore della tazza del campione.

Quando richiesto, aprire il sistema DNP e inserire la tazza nell'inserto a temperatura variabile utilizzando l'asta di inserimento. Tirare lo stantuffo all'estremità dell'asta di inserimento del campione per rilasciare il campione nell'inserto a temperatura variabile. Rimuovere l'asta di inserimento del campione dal sistema e fare clic sul pulsante Avanti nella console del sistema DNP.

Quindi avviare la polarizzazione facendo clic sul pulsante del campione polarizzatore sulla console del sistema DNP. Nel software RINMR digitare HYPERSENSENMR per il software di monitoraggio della polarizzazione. Impostare la configurazione di compilazione su uno e premere invio.

Quindi fare clic su accumulo solido. Dopo aver impostato la posizione e il nome del file di salvataggio, selezionare il profilo per il carbonio 13 nella scheda a discesa della console del sistema DNP. Fare clic su Avanti.

Selezionare la casella per abilitare il campionamento durante l'accumulo. Imposta il tempo di campionamento su 300 secondi e fai clic su Fine. Infine, misurare 3,85 grammi del mezzo di dissoluzione, in volume con una siringa da cinque millilitri o in base al peso utilizzando una bilancia.

Posizionare il fantasma al centro del magnete con un facile accesso alle linee di iniezione. Assicurarsi che ci sia un contenitore per raccogliere il liquido che sfiaterà la linea di scarico. Preparare la miscela enzimatica ad alta attività mescolando 240 micro-litri di soluzione di NADH, 125 micro-litri di soluzione di LDH e 335 micro-litri di tampone.

Conservare la soluzione in una siringa da tre millilitri che può essere collegata alla linea di iniezione. Quindi preparare la miscela enzimatica a bassa attività mescolando insieme 240 micro-litri di soluzione di NADH, 75 micro-litri di soluzione LDH e 385 micro-litri di tampone. Conservare 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 del localizzatore. Far oscillare la bobina di protone selezionando Acq/Reco. Visualizzare e aprire la piattaforma di regolazione.

Nel pannello di regolazione, selezionare Regolazione oscillazione e fare clic su ppen. Impostare la larghezza di scansione su dieci megahertz e fare clic su Imposta. Dopo un attimo, la sintonizzazione e l'abbinamento delle bobine di protoni dovrebbero apparire nella finestra di acquisizione.

Fai oscillare la bobina di carbonio cambiando l'elemento della bobina a 13C o all'elemento due e impostando la larghezza di spazzata a cinque megahertz. Dopo un attimo, la messa a punto e l'abbinamento delle bobine di carbonio dovrebbero apparire nella finestra di acquisizione e, se sintonizzati correttamente, premere stop. Per tornare al controllo della scansione, premere applica, quindi indietro e infine premere continua per iniziare la scansione.

È fondamentale che la scansione in questa fase sia completamente impostata prima di iniziare la dissoluzione. Dopo che la dissoluzione è iniziata, non deve essere interrotta e ci sarà poco tempo per regolare i parametri di sequenza prima che il piruvato iperpolarizzato venga erogato. Caricare una nuova scansione di imaging spettroscopico planare a eco radio.

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 di funzionamento su 13C trasmissione ricezione. Una volta che il piruvato ha raggiunto una polarizzazione superiore al 90%, le soluzioni e il fantoccio sono pronti e la scansione è configurata.

Fare clic sul pulsante Esegui dissoluzione nella console del sistema DNP. Quando richiesto, spostare lo stick di dissoluzione nella sua posizione operativa e iniettare il mezzo di dissoluzione. Chiudere il sistema DNP e fare clic sul pulsante Fine nella console del sistema DNP.

È importante che l'iniezione di piruvato ed enzima avvenga senza intoppi. Ciò garantirà che la miscela enzimatica sia miscelata correttamente e consegnata alla camera fantasma prima che la conversione chimica sia completata. Quando il sistema DNP eroga l'aspirato di piruvato iperpolarizzato, 500 microlitri della soluzione di piruvato in ciascuna delle siringhe della soluzione ad alta e bassa concentrazione enzimatica.

Iniettare lentamente ogni siringa in una linea di iniezione. La scansione può essere avviata prima dell'iniezione o immediatamente dopo l'iniezione, a seconda del protocollo di scansione utilizzato. Al termine della dissoluzione, riportare lo stick di dissoluzione in posizione di riposo quando richiesto, quindi fare clic su Fine.

Di seguito sono riportati i risultati rappresentativi di una sequenza di imaging spettrale planare a eco radio. L'immagine del piruvato mostra il forte segnale del piruvato in entrambe le camere. L'immagine del lattato mostra un segnale di lattato più debole, ma è ancora localizzato nelle camere.

Il rapporto del segnale del lattato iperpolarizzato e del piruvato può essere utilizzato per stimare l'attività enzimatica in ciascuna camera. I rapporti del segnale in ciascuna camera corrispondono all'attività enzimatica presente. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in un'ora.

Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di avere a portata di mano la miscela fantasma e la sequenza di imaging prima di iniziare il processo di dissoluzione. Seguendo questa procedura, altri agenti iperpolarizzati ed enzimi possono essere utilizzati per rispondere a ulteriori domande, come la capacità di una sequenza di visualizzare altre reazioni chimiche. Questa tecnica apre la strada ai ricercatori nel campo della risonanza magnetica iperpolarizzata per esplorare le prestazioni della sequenza utilizzando fantocci riproducibili.

Dopo aver visto questo video dovresti avere una buona comprensione di come preparare una miscela enzimatica per facilitare la conversione del piruvato iperpolarizzato in lattato e per polarizzare il piruvato arricchito con carbonio 13 per l'imaging. Non dimenticare che lavorare con forti campi magnetici può essere estremamente pericoloso e che è necessario prendere sempre precauzioni come l'accesso controllato alla sala di scansione.