過分極磁気共鳴剤の研究のための多区画動的単一酵素ファントムの使用

この手順の全体的な目標は、制御されたファントム環境で磁気共鳴画像法またはMRIによって、過分極したピルビン酸の乳酸への変換を測定することです。この方法は、磁気共鳴によるピルビン酸の化学変換を検出するシステムの能力など、過分極MRI分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、ピルビン酸の化学変換が生体内の代謝と同様に進行することですが、生体システムよりも制御可能で再現性があります。

この技術の意味は、ほとんどの癌で一般的なピルビン酸から乳酸への変換の上昇が幻の環境によってシミュレートされるため、癌の診断にまで及びます。この方法はがんに関する洞察を得ることができますが、心臓代謝などの他の代謝イメージングにも適用できます。一般に、この方法に不慣れな個人は、過分極メディアに固有の時間的制約が短いため、苦労する可能性があります。

溶解と排出のステップは迅速に行われ、正確に実行する必要があるため、習得が難しいため、この方法を視覚的にデモンストレーションすることが重要です。動的核分極またはDNPシステム用のサンプルカップに、0.3マイクロリットルのガドテリドール溶液と13ミリグラムのピルビン酸溶液をピペットで入れます。この混合物をサンプルカップ内でピペットチップで短時間攪拌します。

DNP システムコンソールの「サンプル挿入」ボタンをクリックして、サンプル挿入プロセスを開始します。サンプルウィザードで「normal sample」を選択し、「next」をクリックします。サンプルカップを垂直に保ちながら、挿入ロッドをサンプルカップの上部にそっと置きます。

プロンプトが表示されたら、DNPシステムを開き、挿入ロッドを使用してカップを可変温度インサートに挿入します。サンプル挿入ロッドの端にあるプランジャーを引っ張って、可変温度インサート内のサンプルを解放します。サンプル挿入ロッドをシステムから取り外し、DNP システムコンソールの「次へ」ボタンをクリックします。

次に、DNP システムコンソールの偏光サンプルボタンをクリックして、偏光を開始します。RINMRソフトウェアでは、HYPERSENSENMRと偏光モニタリングソフトウェアを入力します。ビルドアップ設定を 1 に設定し、Enter キーを押します。

次に、[solid build up]をクリックします。保存ファイルの場所と名前を設定したら、DNPシステムコンソールのドロップダウンタブでcarbon 13のプロファイルを選択します。「次へ」をクリックします。

このチェックボックスをオンにすると、ビルドアップ中にサンプリングが有効になります。サンプル時間を 300 秒に設定し、[完了] をクリックします。最後に、5ミリリットルの注射器で3.85グラムの溶出媒体を体積で測定するか、スケールを使用して重量で測定します。

ファントムを磁石の中央に配置し、注入ラインに簡単にアクセスできるようにします。排気ラインに排出される液体をキャッチするための容器があることを確認してください。NADH液240μL、LDH液125μL、バッファー335μLを混合して高活性酵素混合物を調製します。

溶液は、注射ラインに取り付けることができる3ミリリットルのシリンジに保管してください。次に、240マイクロリットルのNADH溶液、75マイクロリットルのLDH溶液、および385マイクロリットルのバッファーを混合して、低活性酵素混合物を調製します。この混合物は、注射ラインに取り付けることができる別の3ミリリットルシリンジに保管してください。.

初期位置決めを行うには、新しいローカライザ・スキャンをロードします。Acq/Reco を選択してプロトン・コイルをぐらつきます。調整プラットフォームを表示して開きます。

調整パネルで「Wobble Adjust」を選択し、「ppen」をクリックします。スイープ幅を 10 メガヘルツに設定し、[設定] をクリックします。しばらくすると、プロトンコイルのチューニングとマッチングがアクイジションウィンドウに表示されます。

コイル エレメントを 13C またはエレメント 2 に変更し、スイープ幅を 5 メガヘルツに設定して、カーボン コイルをぐらつきます。しばらくすると、カーボンコイルのチューニングとマッチングがアクイジションウィンドウに表示され、適切にチューニングされている場合は停止します。スキャン制御に戻るには、適用を押してから戻り、最後に続行を押してスキャンを開始します。

溶解を開始する前に、このステップのスキャンが完全にセットアップされていることが重要です。溶解が始まった後、それは停止されるべきではなく、過分極したピルビン酸が送達される前に配列パラメータを調整するためのわずかな時間になります。新しいラジオエコー平面分光イメージングスキャンをロードします。

反応チャンバー全体を覆うようにスライスの厚さを30ミリメートルに設定します。システムタブを選択し、動作モードを13C送信受信に変更して、動作モードをカーボン13に設定します。ピルビン酸が90%以上の分極を達成したら、溶液とファントムの準備が整い、スキャンが構成されます。

DNPシステムコンソールの「run dissolution」ボタンをクリックします。プロンプトが表示されたら、溶解スティックを操作位置に動かし、溶解剤を注入します。DNP システムを閉じ、DNP システムコンソールの終了ボタンをクリックします。

ピルビン酸と酵素の注入がスムーズに行われることが重要です。これにより、化学変換が完了する前に、酵素混合物が適切に混合され、ファントムチャンバーに送達されます。DNPシステムが過分極したピルビン酸を吸引すると、ピルビン酸溶液の500マイクロリットルを高および低酵素濃度溶液シリンジのそれぞれに

各シリンジをゆっくりと注射ラインに注入します。スキャンは、使用するスキャンプロトコルに応じて、注入前または注入直後に開始できます。溶解が完了したら、プロンプトが表示されたら溶解スティックを静止位置に戻し、[完了]をクリックします。

ここでは、ラジオエコー平面スペクトルイメージングシーケンスの代表的な結果を示します。ピルビン酸画像は、両方のチャンバーで強いピルビン酸シグナルを示しています。乳酸画像は、乳酸シグナルが弱いことを示していますが、それでもチャンバーに局在しています。

過分極乳酸とピルビン酸のシグナル比を使用して、各チャンバー内の酵素活性を推定できます。各チャンバーのシグナル比は、存在する酵素活性と一致します。一度習得すれば、このテクニックは1時間で完了することができます。

この手順を試みる際には、溶解プロセスを開始する前に、ファントム混合物とイメージングシーケンスを準備しておくことを忘れないでください。この手順に続いて、他の過分極剤や酵素を使用して、シーケンスが他の化学反応をどれだけうまく画像化できるかなどの追加の質問に答えることができます。この技術は、過分極MRIの分野の研究者が再現可能なファントムを使用してシーケンス性能を探求する道を開きます。

このビデオを見た後、過分極ピルビン酸を乳酸に変換し、炭素13濃縮ピルビン酸を分光してイメージングするための酵素混合物の調製方法についてよく理解する必要があります。強い磁場での作業は非常に危険であり、スキャンルームへのアクセスを制御するなどの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。