Gebruik van een Multi-compartiment Dynamic enkel enzym Phantom voor Studies van gehyperpolariseerd Magnetic Resonance Agents

Het algemene doel van deze procedure is om de omzetting van hypergepolariseerd pyruvaat naar lactaat te meten met behulp van magnetische resonantie-imaging of MRI in een gecontroleerde fantoomomgeving. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen het veld van hypergepolariseerde MRI, zoals het vermogen van een systeem om de chemische omzetting van pyruvaat via magnetische resonantie te detecteren. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de chemische omzetting van pyruvaat op een vergelijkbare manier verloopt als het metabolisme in vivo, maar beter controleerbaar en reproduceerbaar is dan in levende systemen.

De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot de diagnostiek van kanker, omdat de verhoogde omzetting van pyruvaat naar lactaat, die gebruikelijk is bij de meeste vormen van kanker, wordt gesimuleerd door de fantoomomgeving. Hoewel deze methode inzicht kan bieden in kanker, kan zij ook worden toegepast op andere metabole beeldvorming, zoals het cardiale metabolisme. Over het algemeen kunnen personen die nieuw zijn met deze methode moeite hebben, omdat de tijdbeperkingen die inherent zijn aan hypergepolariseerde media kort zijn.

Een visuele demonstratie van deze methode is essentieel, aangezien de oplos- en uitstootstappen moeilijk aan te leren zijn omdat ze snel moeten gebeuren en uiterst nauwkeurig moeten worden uitgevoerd. Pipetteer 0,3 µL van de gadoteridol-oplossing en 13 mg van de pyruvinezuuroplossing in een monsterbeker voor een dynamische nucleaire polarisatie- of DNP-systeem. Roer dit mengsel in de monsterbeker kort door met een pipetpunt.

Start het proces voor het inbrengen van het monster door op de knop voor monsterinbreng op de console van het DNP-systeem te klikken. Selecteer in de monsterwizard 'normaal monster' en klik op volgende. Houd de monsterbeker verticaal en plaats de inbrengstaf voorzichtig bovenop de monsterbeker.

Open het DNP-systeem wanneer u hiertoe wordt aangemoedigd en plaats het bekertje in de inzet voor variabele temperatuur met behulp van de insteekstaaf. Trek aan de zuiger aan het uiteinde van de monsterinsteekstaaf om het monster in de inzet voor variabele temperatuur vrij te geven. Verwijder de monsterinsteekstaaf uit het systeem en klik op de knop 'volgende' op de console van het DNP-systeem.

Start vervolgens de polarisatie door op de knop 'polarise sample' op de console van het DNP-systeem te klikken. Typ in de RINMR-software HYPERSENSENMR in de software voor polarisatiebewaking. Stel de build up-configuratie in op één en druk op enter.

Klik vervolgens op solid build up. Nadat de locatie en de naam van het opgeslagen bestand zijn ingesteld, selecteert u in het vervolgkeuzemenu op de DNP-systeemconsole het profiel voor koolstof 13. Klik op volgende.

Vink het vakje aan om bemonstering tijdens de opbouw in te schakelen. Stel de bemonsteringstijd in op 300 seconden en klik op finish up. Meet tot slot 3,85 gram van het oplosmiddel af, ofwel op volume met een spuit van vijf milliliter, ofwel op gewicht met behulp van een weegschaal.

Plaats het fantoom in het midden van de magneet met gemakkelijke toegang tot de injectielijnen. Zorg ervoor dat er een opvangbak aanwezig is voor de vloeistof die via de afvoerleiding wordt afgevoerd. Bereid het enzymmengsel met hoge activiteit voor door 240 µL NADH-oplossing, 125 µL LDH-oplossing en 335 µL buffer te mengen.

Bewaar de oplossing in een spuit van drie milliliter die kan worden aangesloten op de injectielijn. Bereid vervolgens het enzymmengsel met lage activiteit door 240 µL NADH-oplossing, 75 µL LDH-oplossing en 385 µL buffer met elkaar te mengen. Bewaar dit mengsel in een aparte spuit van drie milliliter die kan worden aangesloten op de injectielijn.

Om de initiële positionering uit te voeren, wordt een nieuwe localizerscan geladen. Beweeg de protonspoel door Acq/Reco te selecteren. Toon en open het aanpassingsplatform.

Selecteer Wobble Adjust op het instellingenpaneel en klik op open. Stel de sweepbreedte in op 10 MHz en klik op set up. Na een moment zouden de tuning en matching van de protonenspoelen in het acquisitievenster moeten verschijnen.

Wobbel de koolstofspoel door het spoelelement te wijzigen naar 13C of element twee en de sweepbreedte in te stellen op vijf megahertz. Na een moment zouden de tuning en matching van de koolstofspoelen in het acquisitievenster moeten verschijnen; als deze correct zijn afgestemd, druk dan op stop. Om terug te keren naar de scancontrole, druk op apply, vervolgens op back en ten slotte op continue om de scan te starten.

Het is van cruciaal belang dat de scan in deze stap volledig is ingesteld voordat de dissolutie begint. Zodra de dissolutie is gestart, mag deze niet worden stopgezet en is er weinig tijd om de sequentieparameters aan te passen voordat het hypergepolariseerde pyruvaat wordt toegediend. Laad een nieuwe radio echo planar spectroscopic imaging-scan.

Stel de plakdikte in op 30 millimeter om de gehele reactiekamer te bestrijken. Stel de modus in op koolstof 13 door het systeemtabblad te selecteren en de modus te wijzigen naar 13C transmit receive. Zodra het pyruvaat een polarisatie van meer dan 90% heeft bereikt, zijn de oplossingen enHet fantoom gereed en is de scan geconfigureerd.

Klik op de knop 'run dissolution' op de console van het DNP-systeem. Wanneer u hiertoe wordt aangemaand, plaatst u de dissolutiestift in de werkpositie en injecteert u het dissolutiemedium. Sluit het DNP-systeem en klik op de knop 'finished' op de console van het DNP-systeem.

Het is belangrijk dat de injectie van pyruvaat en enzym soepel verloopt. Dit garandeert dat het enzymmengsel correct is gemengd en in de fantoomkamer is afgeleverd voordat de chemische conversie is voltooid. Wanneer het DNP-systeem het hypergepolariseerde pyruvaat-aspiraat aflevert, worden 500 µL van de pyruvaatoplossing in elk van de spuiten met de hoge en lage enzymconcentratie-oplossing geïnjecteerd.

Inject elke spuit langzaam in een injectielijn. De scan kan worden gestart vóór de injectie of direct na de injectie, afhankelijk van het gebruikte scanprotocol. Wanneer u daarom wordt gevraagd nadat de dissolutie is voltooid, verplaatst u de dissolutiestok terug naar de rustpositie en klikt u vervolgens op finish.

Hier worden representatieve resultaten van een radio-echo planaire spectrale beeldvormingssequentie getoond. De pyruvaat-afbeelding toont het sterke pyruvaatsignaal in beide kamers. De lactaat-afbeelding toont een zwakker lactaatsignaal, maar dit is nog steeds gelokaliseerd in de kamers.

De signaalverhouding van hypergepolariseerd lactaat en pyruvaat kan worden gebruikt om de enzymactiviteit in elke kamer te schatten. De signaalverhoudingen in elke kamer komen overeen met de aanwezige enzymactiviteit. Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze binnen één uur worden uitgevoerd.

Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om ervoor te zorgen dat het phantommengsel en de beeldvormingssequentie gereed zijn voordat het oplossingsproces wordt gestart. Na deze procedure kunnen andere hypergepolariseerde agentia en enzymen worden gebruikt om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals hoe goed een sequentie andere chemische reacties kan in beeld brengen. Deze techniek baant de weg voor onderzoekers op het gebied van hypergepolariseerde MRI om de prestaties van sequenties te verkennen met behulp van reproduceerbare phantomen.

Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u een enzymmengsel bereidt om de omzetting van hypergepolariseerd pyruvaat naar lactaat te vergemakkelijken en hoe u koolstof 13-verrijkt pyruvaat polariseert voor beeldvorming. Vergeet niet dat werken met sterke magnetische velden uiterst gevaarlijk kan zijn en dat er altijd voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen, zoals gecontroleerde toegang tot de scanruimte.