2017年5月2日
この研究は、18F-FDGおよび陽電子放出断層撮影/コンピュータ断層撮影(PET/CT)イメージングをキネティックモデリングと共に使用して、18F-FDGの組織へのin vivoでのリアルタイム取り込みを定量化するプロトコルについて説明しています。
このイメージングプロトコルの全体的な目標は、マウスの特定の組織への血流からのグルコースのin vivoリアルタイム取り込みを定量化することです。この方法は、糖尿病治療がグルコースの取り込みと代謝に与える影響など、糖尿病と代謝の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、例えば、年齢や食事がグルコース代謝に与える影響を評価するために、実験を縦断的に行うことができることです。
この方法を学ぶことで、強筋の糖代謝に関する情報が得られます。また、肝臓や脳などの他の組織にも有用であり、ラットにも移植可能です。正確な結果を得るためには、イメージング取得と解析ステップを正しく完了する必要があるため、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。
まず、誘導チャンバー、イメージングベッド、およびヒートパッドを80%エタノールで拭き取ります。マウス被験者を誘導チャンバーに置き、マウスに5%イソフルランと酸素を麻酔します。イメージングベッドに電気加熱パッドとセンサーパッドを固定します。
マウスを腹臥位に置き、ノーズコーンで1.5〜2%イソフルランを1分あたり1リットル投与し続けます。.乾燥を防ぐために、マウスの目に獣医軟膏を塗布します。次に、マウスの尾を1〜2分間温めます。
側尾静脈が拡張したら、30ゲージの針を静脈に挿入します。針を外科用接着剤で所定の位置に固定し、カテーテルを針に接続します。イメージングベッドをPET/CTスキャナーにセットし、カテーテルが機械の背面からアクセスできるようにベッドを配置します。
10メガバックロールのF18-FDG用量を含むシリンジをカテーテルに固定します。.麻酔導入後、一定時間経過した後、1時間のPETスキャンを開始し、F18-FDG用量を注射します。PETスキャンが完了したら、10分間のCTスキャンを実行します。
CTスキャン後、イメージングベッドを初期位置に移動し、マウスをベッドから取り外します。麻酔下で子宮頸部脱臼によってマウスを安楽死させるか、観察下でマウスを単一のハウジングで回復させます。画像処理を開始するには、再構成したPET画像とCT画像をロードします。
CTデータをソースとして、PETデータをターゲットとして指定します。データを共同登録し、必要に応じて画像を位置合わせします。次に、ROIの定量化を選択します。
パン ツールとズーム ツールを使用して、画像内の目的の関心領域を特定します。[作成]タブに移動し、ペイントブラシツールを選択します。腓腹筋に対応するROIを描きます。
その後、ROI定量化保存機能を用いて、組織時間活性データをCSVファイルとして抽出します。推定されたシステム点分布関数を 5 回の反復で Van Cittert デコンボリューション法でデコンボリューションします。次に、大静脈に対応するROIを描きます。
デコンボリューション後の画像から血液入力関数の時間活動データをCSVファイルとしてエクスポートします。CSVファイルをスプレッドシートソフトウェアにインポートします。データを新しい CSV ファイルとして保存し、取り込み値を 3 乗の注入量/センチメートルに変換します。
スプレッドシートソフトウェアで時間活動曲線をプロットします。次に、処理した大静脈データを新しいCSVファイルに保存します。大静脈のデータを血漿入力関数に変換します。
kineticモデリングツールでkineticを選択します。組織と血漿の総活動カウントデータファイルをインポートします。2つのティッシュ、3つのコンパートメントモデルを選択してください。
F18-FDG の脱リン酸化率 K4 がチェックされておらず、値が 0 であることを確認します。血液量分率VBを2%に設定する大静脈由来の入力関数に分散を追加するには、disp4dftなどのプログラムを使用して、分散時間が異なる複数の入力関数を作成します。次に、入力関数を分散で1つずつ読み込み、現在の領域に適合を選択します。
この手順を繰り返して、ChiSquared 値が最小の分散を持つ入力関数を見つけます。最適化された入力関数を使用して、血液量の割合をフローティング値に設定します。領域を再度適合させて、地域のレート定数を決定します。
次に、地域流入定数を計算します。インスリンまたはリン酸緩衝生理食塩水のいずれかで治療された6週齢のDBDBマウスをこの方法で画像化しました。インスリン投与マウスは、対照マウスと比較して、腓腹筋のF18-FDG活性の増加を示しました。
大静脈の活性の増加は観察されませんでした。2組織、3コンパートメントのモデルを動力学モデリングに使用しました。アルテリオール血漿から細胞内空間へ、またはその逆へのF18-FDG輸送の速度に対照との有意差は観察されませんでした。
しかし、F18-FDGのリン酸化率は、インスリン処理マウスで有意に高かった。流入定数は、インスリン治療マウスの方がそれに応じて高かった。ビデオを見た後、マウスを正しく画像化する方法、関心領域を描画する方法、および動的パラメータを計算する方法を十分に理解しているはずです。
放射線を扱う作業は危険である可能性があり、この手順を実行するときは、適切なトレーニング、シールドの使用、被ばくの監視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。
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本研究では、$^{18}$F-FDGとPET/CTイメージングを用いて、組織へのグルコースのin vivo取り込み量を定量化するプロトコルについて記述します。この手法は、筋肉、肝臓、脳を含むさまざまな組織におけるグルコース代謝を調査する際に特に有用です。
in vivoでのグルコース代謝キネティクスを定量化することで、インスリン抵抗性や糖尿病を標的とする治療候補物質のメカニズム的なリスク低減が可能になります。本手法は、組織特異的なグルコース取り込み率およびリン酸化率の定量的な経時的リードアウトを提供し、ターゲットの検証を支援します。これにより、薬力学的効果を機能的な代謝結果に結びつけることができ、前臨床モデルにおける予測の信頼性が向上します。
この手法は、定量的な代謝フェノタイピングを提供することで、ターゲットの検証からリード最適化に至る創薬の連続的なプロセスに統合されます。