Name: Analiza obrazowania 18FDG PET/CT jako narzędzia do badania zakażenia i leczenia Mycobacterium tuberculosis u naczelnych innych niż ludzie (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 4 s
Description: Poznaj analizę obrazowania PET/CT z użyciem 18FDG do badania zakażenia Mycobacterium tuberculosis u naczelnych. Ta metoda umożliwia śledzenie choroby w czasie rzeczywistym bez konieczności inwazyjnych procedur.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy pragną podziękować Markowi Rodgersowi za nakreślenie procedur infekcji oraz L. Eoinowi Carneyowi i Brianowi Lorestiemu za wskazówki w tworzeniu tych procedur obrazowania. Fundusze na tę pracę zostały zapewnione przez Fundację Billa i Melindy Gatesów (J.L.F., P.L.L.), National Institutes of Health, National Institutes of Allergy and Infectious Diseases R01 AI111871 (P.L.L.), National Heart Lung and Blood Institute R01 HL106804 (J.L.F.), R01 HL110811.

<ol><li>World Health Organization. Global Tuberculosis Report 2016. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.who.int/tb/publications/global_report/en/">http://www.who.int/tb/publications/global_report/en/</a> (2017).</li>
<li>Barry, C. E. 3rd, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+spectrum+of+latent+tuberculosis%3A+rethinking+the+biology+and+intervention+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The spectrum of latent tuberculosis: rethinking the biology and intervention strategies.</a> Nat Rev Microbiol. 7 (12), 845-855 (2009).</li>
<li>Lin, P. L., Flynn, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+latent+tuberculosis%3A+a+moving+target%5BTitle%5D)+AND+%22J+Immunol%22%5BJournal%5D)">Understanding latent tuberculosis: a moving target.</a> J Immunol. 185 (1), 15-22 (2010).</li>
<li>Pawlowski, A., Jansson, M., Skold, M., Rottenberg, M. E., Kallenius, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tuberculosis+and+HIV+co-infection%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Pathog%22%5BJournal%5D)">Tuberculosis and HIV co-infection.</a> PLoS Pathog. 8 (2), e1002464(2012).</li>
<li>Keane, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TNF-blocking+agents+and+tuberculosis%3A+new+drugs+illuminate+an+old+topic%5BTitle%5D)+AND+%22Rheumatology+%28Oxford%29%22%5BJournal%5D)">TNF-blocking agents and tuberculosis: new drugs illuminate an old topic.</a> Rheumatology (Oxford). 44 (6), 714-720 (2005).</li>
<li>Lin, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PET+CT+Identifies+Reactivation+Risk+in+Cynomolgus+Macaques+with+Latent+M.+tuberculosis%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Pathog%22%5BJournal%5D)">PET CT Identifies Reactivation Risk in Cynomolgus Macaques with Latent M. tuberculosis.</a> PLoS Pathog. 12 (7), e1005739(2016).</li>
<li>Flynn, J. L., Klein, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFlynn%2C+JL+%22A+color+atlas+of+comparative+pulmonary+tuberculosis+histopathology%22">A color atlas of comparative pulmonary tuberculosis histopathology</a>. Dick, T., Leong, V. D. J. , CRC. 83-106 (2011).</li>
<li>Signore, A., Mather, S. J., Piaggio, G., Malviya, G., Dierckx, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+imaging+of+inflammation%2Finfection%3A+nuclear+medicine+and+optical+imaging+agents+and+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Rev%22%5BJournal%5D)">Molecular imaging of inflammation/infection: nuclear medicine and optical imaging agents and methods.</a> Chem Rev. 110 (5), 3112-3145 (2010).</li>
<li>James, M. L., Gambhir, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+molecular+imaging+primer%3A+modalities%2C+imaging+agents%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">A molecular imaging primer: modalities, imaging agents, and applications.</a> Physiol Rev. 92 (2), 897-965 (2012).</li>
<li>Coleman, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PET%2FCT+imaging+reveals+a+therapeutic+response+to+oxazolidinones+in+macaques+and+humans+with+tuberculosis%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Transl+Med%22%5BJournal%5D)">PET/CT imaging reveals a therapeutic response to oxazolidinones in macaques and humans with tuberculosis.</a> Sci Transl Med. 6 (265), (2014).</li>
<li>Coleman, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+Changes+by+%2818%29Fluorodeoxyglucose+positron+emission+tomography+coregistered+with+computed+tomography+predict+outcome+after+Mycobacterium+tuberculosis+infection+in+cynomolgus+macaques%5BTitle%5D)+AND+%22Infect+Immun%22%5BJournal%5D)">Early Changes by (18)Fluorodeoxyglucose positron emission tomography coregistered with computed tomography predict outcome after Mycobacterium tuberculosis infection in cynomolgus macaques.</a> Infect Immun. 82 (6), 2400-2404 (2014).</li>
<li>Lin, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiologic+Responses+in+Cynomolgus+Macaques+for+Assessing+Tuberculosis+Chemotherapy+Regimens%5BTitle%5D)+AND+%22Antimicrob+Agents+Chemother%22%5BJournal%5D)">Radiologic Responses in Cynomolgus Macaques for Assessing Tuberculosis Chemotherapy Regimens.</a> Antimicrob Agents Chemother. 57 (9), 4237-4244 (2013).</li>
<li>Diedrich, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactivation+of+latent+tuberculosis+in+cynomolgus+macaques+infected+with+SIV+is+associated+with+early+peripheral+T+cell+depletion+and+not+virus+load%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Reactivation of latent tuberculosis in cynomolgus macaques infected with SIV is associated with early peripheral T cell depletion and not virus load.</a> PLoS One. 5 (3), e9611(2010).</li>
<li>Lin, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+multistage+vaccine+H56+boosts+the+effects+of+BCG+to+protect+cynomolgus+macaques+against+active+tuberculosis+and+reactivation+of+latent+Mycobacterium+tuberculosis+infection%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">The multistage vaccine H56 boosts the effects of BCG to protect cynomolgus macaques against active tuberculosis and reactivation of latent Mycobacterium tuberculosis infection.</a> J Clin Invest. 122 (1), 303-314 (2012).</li>
<li>Lin, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CD4+T+cell+depletion+exacerbates+acute+Mycobacterium+tuberculosis+while+reactivation+of+latent+infection+is+dependent+on+severity+of+tissue+depletion+in+cynomolgus+macaques%5BTitle%5D)+AND+%22AIDS+Res+Hum+Retroviruses%22%5BJournal%5D)">CD4 T cell depletion exacerbates acute Mycobacterium tuberculosis while reactivation of latent infection is dependent on severity of tissue depletion in cynomolgus macaques.</a> AIDS Res Hum Retroviruses. 28 (12), 1693-1702 (2012).</li>
<li>Mattila, J. T., Diedrich, C. R., Lin, P. L., Phuah, J., Flynn, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simian+immunodeficiency+virus-induced+changes+in+T+cell+cytokine+responses+in+cynomolgus+macaques+with+latent+Mycobacterium+tuberculosis+infection+are+associated+with+timing+of+reactivation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Immunol%22%5BJournal%5D)">Simian immunodeficiency virus-induced changes in T cell cytokine responses in cynomolgus macaques with latent Mycobacterium tuberculosis infection are associated with timing of reactivation.</a> J Immunol. 186 (6), 3527-3537 (2011).</li>
<li>Scanga, C. A., Flynn, J. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aScanga%2C+CA+%22Tuberculosis%22">Tuberculosis</a>. Kaufmann, S. H. E., Rubin, E. J., Zumla, A. , Cold Spring Harbor Laboratory Press. 243-258 (2015).</li>
<li>Kita, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+therapeutic+and+prophylactic+vaccine+against+Tuberculosis+using+monkey+and+transgenic+mice+models%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Vaccin%22%5BJournal%5D)">Development of therapeutic and prophylactic vaccine against Tuberculosis using monkey and transgenic mice models.</a> Hum Vaccin. , Suppl 7. 108-114 (2011).</li>
<li>Langermans, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Divergent+effect+of+bacillus+Calmette-Guerin+%28BCG%29+vaccination+on+Mycobacterium+tuberculosis+infection+in+highly+related+macaque+species%3A+implications+for+primate+models+in+tuberculosis+vaccine+research%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Divergent effect of bacillus Calmette-Guerin (BCG) vaccination on Mycobacterium tuberculosis infection in highly related macaque species: implications for primate models in tuberculosis vaccine research.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 98 (20), 11497-11502 (2001).</li>
<li>Okada, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+prophylactic+and+therapeutic+vaccine+against+tuberculosis%5BTitle%5D)+AND+%22Vaccine%22%5BJournal%5D)">Novel prophylactic and therapeutic vaccine against tuberculosis.</a> Vaccine. 27 (25-26), 3267-3270 (2009).</li>
<li>Reed, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defined+tuberculosis+vaccine%2C+Mtb72F%2FAS02A%2C+evidence+of+protection+in+cynomolgus+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Defined tuberculosis vaccine, Mtb72F/AS02A, evidence of protection in cynomolgus monkeys.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (7), 2301-2306 (2009).</li>
<li>Capuano, S. V. 3rd, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+Mycobacterium+tuberculosis+infection+of+cynomolgus+macaques+closely+resembles+the+various+manifestations+of+human+M.+tuberculosis+infection%5BTitle%5D)+AND+%22Infect+Immun%22%5BJournal%5D)">Experimental Mycobacterium tuberculosis infection of cynomolgus macaques closely resembles the various manifestations of human M. tuberculosis infection.</a> Infect Immun. 71 (10), 5831-5844 (2003).</li>
<li>Srinivas, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+recovery+coefficient+method+for+partial+volume+correction+of+PET+images%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Nucl+Med%22%5BJournal%5D)">A recovery coefficient method for partial volume correction of PET images.</a> Ann Nucl Med. 23 (4), 341-348 (2009).</li>
<li>Kumar, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+modern+imaging+techniques+for+diagnosis+of+infection+in+the+era+of+18F-fluorodeoxyglucose+positron+emission+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Microbiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Role of modern imaging techniques for diagnosis of infection in the era of 18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography.</a> Clin Microbiol Rev. 21 (1), 209-224 (2008).</li>
<li>Martin, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digitally+Barcoding+Mycobacterium+tuberculosis+Reveals+In+Vivo+Infection+Dynamics+in+the+Macaque+Model+of+Tuberculosis%5BTitle%5D)+AND+%22MBio%22%5BJournal%5D)">Digitally Barcoding Mycobacterium tuberculosis Reveals In Vivo Infection Dynamics in the Macaque Model of Tuberculosis.</a> MBio. 8 (3), (2017).</li>
<li>Lin, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metronidazole+prevents+reactivation+of+latent+Mycobacterium+tuberculosis+infection+in+macaques%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Metronidazole prevents reactivation of latent Mycobacterium tuberculosis infection in macaques.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (35), 14188-14193 (2012).</li>
<li>Lin, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tumor+necrosis+factor+neutralization+results+in+disseminated+disease+in+acute+and+latent+Mycobacterium+tuberculosis+infection+with+normal+granuloma+structure+in+a+cynomolgus+macaque+model%5BTitle%5D)+AND+%22Arthritis+Rheum%22%5BJournal%5D)">Tumor necrosis factor neutralization results in disseminated disease in acute and latent Mycobacterium tuberculosis infection with normal granuloma structure in a cynomolgus macaque model.</a> Arthritis Rheum. 62 (2), 340-350 (2010).</li>
<li>Phuah, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+B+Cell+Depletion+on+Early+Mycobacterium+tuberculosis+Infection+in+Cynomolgus+Macaques%5BTitle%5D)+AND+%22Infect+Immun%22%5BJournal%5D)">Effects of B Cell Depletion on Early Mycobacterium tuberculosis Infection in Cynomolgus Macaques.</a> Infect Immun. 84 (5), 1301-1311 (2016).</li>
<li>Martinez, V., Castilla-Lievre, M. A., Guillet-Caruba, C., Grenier, G., Fior, R., Desarnaud, S., Doucet-Populaire, F., Boue, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%2818%29F-FDG+PET%2FCT+in+tuberculosis%3A+an+early+non-invasive+marker+of+therapeutic+response%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Tuberc+Lung+Dis%22%5BJournal%5D)">(18)F-FDG PET/CT in tuberculosis: an early non-invasive marker of therapeutic response.</a> Int J Tuberc Lung Dis. 16 (9), 1180-1185 (2012).</li>
<li>Malherbe, S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Persisting+positron+emission+tomography+lesion+activity+and+Mycobacterium+tuberculosis+mRNA+after+tuberculosis+cure%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Persisting positron emission tomography lesion activity and Mycobacterium tuberculosis mRNA after tuberculosis cure.</a> Nat Med. 22 (10), 1094-1100 (2016).</li>
<li>Chen, R. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PET%2FCT+imaging+correlates+with+treatment+outcome+in+patients+with+multidrug-resistant+tuberculosis%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Transl+Med%22%5BJournal%5D)">PET/CT imaging correlates with treatment outcome in patients with multidrug-resistant tuberculosis.</a> Sci Transl Med. 6 (265), (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Dane uzyskane z PET/CT mogą być wykorzystane jako pomiary zastępcze dla wielu aspektów zakażenia M. tuberculosis, które byłyby nieobserwowalne bez takiej technologii. PET/CT jest znacznie bardziej czuła niż technologia rentgenowska, która jest często stosowana w badaniach makaków. PET/CT dostarcza informacji strukturalnych, przestrzennych i funkcjonalnych. Opisane powyżej analizy mają wiele praktycznych zastosowań, takich jak monitorowanie progresji choroby, ocena skuteczności leczenia farmakologicznego oraz dos...

Mycobacterium tuberculosis nęka ludzi od tysiącleci i powoduje więcej śmiertelności niż jakikolwiek inny czynnik zakaźny na świecie. W 2015 roku na całym świecie zgłoszono 10,5 miliona nowych przypadków gruźlicy (TB) 1, z czego większość przypadków pochodziła z Indii, Indonezji, Chin, Nigerii, Pakistanu i Republiki Południowej Afryki. Szacuje się, że w tym samym okresie globalna liczba zgonów z powodu gruźlicy wyniosła 1,4 miliona osób. Wartość ta jest o prawie 25% niższa niż śmiertelność sprzed 100 lat. Chociaż gruźlica wrażliwa na leki jest uleczalna, schemat leczenia jest długotrwały, wymaga wielu leków, a przestrzeganie zaleceń jest problemem. Pojawienie się szczepów wielolekoopornych (MDR) odpowiadało za ~580 000 nowych przypadków gruźlicy w 2015 roku. Szacuje się, że wskaźnik powodzenia leczenia pacjentów ze szczepami MDR M. tuberculosis wynosi tylko około 50%. Jeszcze bardziej niepokojące jest pojawienie się wysoce opornych (XDR) szczepów M. tuberculosis, które są oporne na prawie każdy dostępny lek. W związku z tym potrzebne są nowe techniki w dziedzinie badań nad gruźlicą, które zwiększą zdolność diagnozowania gruźlicy, zwiększą immunologiczne zrozumienie procesu chorobowego i umożliwią badania przesiewowe nowych metod leczenia i strategii zapobiegawczych, w tym schematów antybiotykowych i badań skuteczności szczepionek.
M. tuberculosis to prątki tlenowo-kwaso-odporne, która fizycznie charakteryzuje się bardzo złożoną zewnętrzną ścianą komórkową i powolną kinetyką wzrostu. Zakażenie zwykle następuje poprzez wdychanie pojedynczych bakterii zawartych w kropelkach aerozolu, które są wydalane z objawowego, zakażonego osobnika podczas kaszlu, kichania lub śpiewania. Spośród osób narażonych, u których rozwija się zakażenie, tylko u 5 do 10% osób rozwija się aktywna kliniczna gruźlica. Pozostałe 90% ma różne spektrum bezobjawowych infekcji, które waha się od infekcji subklinicznej do braku choroby, z których wszystkie są klasyfikowane klinicznie jako utajone zakażenie gruźlicą (LTBI)2,3. Z populacji, która ma tę bezobjawową infekcję, około 10% rozwinie aktywną gruźlicę poprzez reaktywację zawartej infekcji w ciągu ich życia. Ryzyko reaktywacji dramatycznie wzrasta, jeśli osoba z bezobjawowym zakażeniem zarazi się wirusem HIV lub jest leczona lekiem immunosupresyjnym, takim jak inhibitory TNF4,5,6. Aktywna gruźlica występuje również jako spektrum, przy czym większość ludzi ma gruźlicę płuc, która atakuje płuca i piersiowe węzły chłonne. Jednak M. tuberculosis może zainfekować każdy narząd, tak że infekcja może również występować w miejscach pozapłucnych.
Patologicznym znakiem rozpoznawczym zakażenia M. tuberculosis jest zorganizowana kulista struktura komórek gospodarza, zwana ziarniniakiem. Makrofagi, limfocyty T i limfocyty B są głównymi składnikami ziarniniaka, ze zmienną liczbą neutrofili7. Środek ziarniniaka jest często martwiczy. W ten sposób ziarniniaki działają jako mikrośrodowisko odpornościowe, które zabija lub zatrzymuje pałeczki, zapobiegając rozprzestrzenianiu się na inne części płuc. Jednak M. tuberculosis może obalić zabijanie przez ziarniniaka i utrzymywać się w tych strukturach przez dziesięciolecia. Konsekwentne i regularne monitorowanie rozwoju aktywnej choroby gruźliczej po nowym zakażeniu lub reaktywacji LTBI jest niepraktyczne, naukowo trudne i czasochłonne. Techniki, które badają te procesy podłużnie, u ludzi i podobnych do ludzi modeli zwierzęcych, są niezwykle przydatne dla społeczności naukowej w pogłębianiu zrozumienia wielu złożoności infekcji i choroby M. tuberculosis.
PET/CT to niezwykle przydatna technika obrazowania, która została wykorzystana do badania szerokiego zakresu stanów chorobowych u ludzi i modeli zwierzęcych8. PET to technika funkcjonalna, która wykorzystuje związki promieniotwórcze emitujące pozytony jako reporter. Te radioizotopy są zwykle funkcjonalizowane do związku metabolicznego, takiego jak glukoza, lub do grupy docelowej, która jest zaprojektowana do wiązania się z receptorem zainteresowania. Ponieważ promieniowanie emitowane przez izotopy PET jest wystarczająco silne, aby przeniknąć do tkanki, można stosować bardzo niskie stężenia, co pozwala na badanie poniżej poziomów nasycenia w związkach ukierunkowanych na receptory i w wystarczająco niskim stężeniu, aby nie mieć wpływu na procesy metaboliczne przy stosowaniu środków takich jak 2-deoksy-2-(18F)Fluoro-D-glukoza (FDG). CT to trójwymiarowa technika obrazowania rentgenowskiego, która wykorzystuje różne poziomy tłumienia promieniowania rentgenowskiego do identyfikacji cech fizycznych narządów w ciele9. W połączeniu z PET, CT jest używany jako mapa do określania określonych lokalizacji i struktur, które wykazują wychwyt radioznacznika PET. PET/CT to potężne narzędzie do obrazowania in vivo zarówno ludzi, jak i modeli zwierzęcych zakażonych zakażeniem M. tuberculosis, które doprowadziło do wielu ważnych spostrzeżeń na temat patogenezy, odpowiedzi na leczenie farmakologiczne, spektrum chorób itp6,10,11,12. W pracy opisano specyficzne metody analityczne PET/CT do badania gruźlicy w modelach naczelnych innych niż ludzie podłużnie przy użyciu parametrów takich jak rozmiar ziarniniaka, wychwyt FDG w poszczególnych zmianach, awidność FDG w całych płucach i węzłach chłonnych oraz wykrywanie choroby pozapłucnej6,10,11,12.
Ten manuskrypt opisuje metodologie analizy obrazowania u naczelnych innych niż ludzie (NHP), w szczególności makaków cynomolgus, które są używane do długotrwałej oceny postępu choroby i leczenia farmakologicznego po zakażeniu M. tuberculosis. NHP są cennym modelem zwierzęcym, ponieważ po zaszczepieniu niską dawką szczepu Erdman M. tuberculosis zwierzęta wykazują różne wyniki choroby, przy czym ~50% rozwija aktywną gruźlicę, a pozostałe zwierzęta mają bezobjawową infekcję (tj. kontrolowanie infekcji, LTBI), zapewniając najbliższy model do klinicznego spektrum chorób obserwowanych u ludzi3,13, 14,15,16. Reaktywacja LTBI u makaków jest wywoływana przez te same czynniki, które powodują reaktywację u ludzi, czego przykładami są ludzki wirus niedoboru odporności (HIV, wykorzystujący małpi wirus niedoboru odporności (SIV) jako makakakowa wersja HIV), wyczerpanie CD4 lub neutralizacja czynnika martwicy nowotworów (TNF)13,16. Ponadto u makaków występuje patologia niezwykle podobna do tej obserwowanej u ludzi, w tym zorganizowane ziarniniaki, które tworzą się w płucach lub innych narządach17. W związku z tym model ten dostarczył ważnych informacji na temat podstawowych interakcji gospodarz-patogen w zakażeniu M. tuberculosis, a także cennej wiedzy na temat schematów leczenia i szczepionek przeciwko gruźlicy14,18,19,20,21.
Obrazowanie PET/CT daje możliwość śledzenia wyglądu, dystrybucji i progresji poszczególnych ziarniniaków. W tej pracy wykorzystano przede wszystkim FDG jako sondę, która jako analog glukozy integruje się z metabolicznie aktywnymi komórkami gospodarza, takimi jak makrofagi, neutrofile i limfocyty8, z których wszystkie znajdują się w ziarniniakach. Tak więc FDG jest wskaźnikiem stanu zapalnego gospodarza. Procedury analityczne opisane w niniejszym dokumencie wykorzystują OsiriX, powszechnie używaną przeglądarkę DICOM, którą można kupić i używać. Opisane metody analizy obrazu śledzą kształt, wielkość i aktywność metaboliczną (poprzez wychwyt FDG) poszczególnych ziarniniaków w czasie i wykorzystują obrazowanie jako mapę do identyfikacji konkretnych zmian chorobowych podczas sekcji zwłok zwierząt. Ponadto opracowano odrębną metodę, która określa ilościowo sumę wychwytu FDG w płucach powyżej określonego progu (SUV ≥ 2,3) i wykorzystuje tę wartość do oceny różnic między grupami kontrolnymi i eksperymentalnymi w różnych badaniach, od prób szczepionek po modele koinfekcji. Dane te potwierdzają, że ta ogólna miara wychwytu FDG w płucach jest skorelowana z obciążeniem bakteryjnym, dostarczając w ten sposób informacji o stanie choroby. Podobne analizy można przeprowadzić na wychwycie FDG w węzłach chłonnych klatki piersiowej w celu zbadania postępu choroby. Poniższy protokół opisuje proces doświadczalny od zakażenia zwierzęcia do analizy obrazu.

<table><tbody><tr><td>Ketamina</td><td>Henry Schein</td><td>23061</td><td>Henry Schein</td></tr><tr><td>Telazol</td><td>Zoetis</td><td>4866</td><td>Henry Schein</td></tr><tr><td>Cetacaine</td><td>Patterson Vet Generics</td><td>07-892-6862</td><td>Patterson</td></tr><tr><td>Sterylny roztwór soli fizjologicznej</td><td>Hospira</td><td>07-800-9721</td><td></td></tr><tr><td>Agar Patterson 7H11</td><td>BD</td><td>283810</td><td></td></tr><tr><td>Cewnik</td> <td>dożylny BD BiosciencesSurflash</td><td>07-806-7659</td><td>Patterson</td></tr><tr><td>18F-FDG</td><td>Zevacor</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Rurka dotchawicza</td><td>Jorgensen Labs Inc</td><td>07-887-0284</td><td>Patterson</td></tr><tr><td>Sztuczne łzy</td><td>Patterson Vet Generics</td><td>07-888-1663</td><td>Patterson</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Zoetis</td><td>07-806-3204</td><td>Patterson</td></tr><tr><td>Neurologica Ceretom CT</td><td>Samsung Neurologica</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Siemens Focus 220 microPET</td><td>Siemens Molecular Imaging Systems</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie badawcze Inveon</td><td>Siemens Molecular Imaging Systems</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>OsiriX</td><td>Pixmeo</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

analiza obrazowania 18fdg pet/ct jako narzędzia do badania zakażenia i leczenia mycobacterium tuberculosis u naczelnych innych niż ludzie

Analysis of 18FDG PET/CT Imaging as a Tool for Studying Mycobacterium tuberculosis Infection and Treatment in Non-human Primates

Mycobacterium tuberculosis pozostaje obecnie najważniejszym czynnikiem zakaźnym na świecie. Wraz z pojawieniem się szczepów opornych na antybiotyki potrzebne są nowe klinicznie istotne metody, które oceniają proces chorobowy i przeprowadzają badania przesiewowe pod kątem potencjalnych antybiotyków i szczepionek. Pozytonowa tomografia emisyjna/tomografia komputerowa (PET/CT) została uznana za cenne narzędzie do badania wielu schorzeń, takich jak rak, choroba Alzheimera i stany zapalne/infekcje. Przedstawiono tutaj szereg strategii, które zostały zastosowane do oceny obrazów PET/CT u makaków cynomolgus, które są zakażone śródoskrzelowo niskimi dawkami M. tuberculosis. Poprzez ocenę wielkości zmiany w tomografii komputerowej i wychwytu 18F-fluorodeoksyglukozy (FDG) w zmianach chorobowych i węzłach chłonnych na obrazach PET, opisane metody pokazują, że obrazowanie PET/CT może przewidywać przyszły rozwój choroby aktywnej i utajonej oraz skłonność do reaktywacji z utajonego stanu infekcji. Dodatkowo, analizując ogólny poziom zapalenia płuc, metody te określają skuteczność antybiotykową leków przeciwko M. tuberculosis w najbardziej istotnym klinicznie istniejącym modelu zwierzęcym. Te metody analizy obrazu są jednymi z najpotężniejszych narzędzi w arsenale przeciwko tej chorobie, ponieważ nie tylko mogą ocenić szereg cech infekcji i leczenia farmakologicznego, ale także można je bezpośrednio przełożyć na warunki kliniczne do wykorzystania w badaniach na ludziach.

Identyfikacja i analiza poszczególnych zmian
Poszczególne ziarniniaki można wizualizować pod kątem liczby, wielkości oraz jakościowego wychwytu FDG, aby zrozumieć ogólny zakres procesu infekcji (Rysunek 1). Na podstawie tych obrazów liczenie ziarniniaków w czasie stanowi ilościowy pomiar rozprzestrzeniania się choroby. Rysunek 2 przedstawia liczbę poszczególnyc...

Tutaj prezentujemy protokół opisujący analizę 18obrazowań F-FDG PET/CT u naczelnych, które zostały zakażone M. tuberculosis, w celu zbadania procesu chorobowego, leczenia farmakologicznego i reaktywacji choroby.

Analiza obrazowania 18FDG PET/CT jako narzędzia do badania zakażenia i leczenia Mycobacterium tuberculosis u naczelnych innych niż ludzie

Mycobacterium tuberculosis remains the number one infectious agent in the world today. With the emergence of antibiotic resistant strains, new clinically ...

Ogólnym celem tej pozytonowej tomografii emisyjnej, tomografii komputerowej lub procedury analizy obrazu PET/CT, jest zbadanie procesu chorobowego i potencjalnych metod leczenia zakażeń Mycobacterium tuberculosis u naczelnych innych niż ludzie. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w badaniach nad gruźlicą, w tym lokalizację infekcji w czasie, reaktywację z latencji i wyniki określonych schematów leczenia. Główną zaletą tej techniki jest to, że zakażenie i leczenie Mycobacterium tuberculosis można śledzić w czasie rzeczywistym bez konieczności przeprowadzania okresowych sekcji zwłok zwierząt.Rozpocznij od wyeksportowania współzarejestrowanych obrazów PET/CT do odpowiedniego oprogramowania i otwarcia obrazów z bazy danych oprogramowania w orientacji osi. Kliknij tomografię komputerową i zmień poziom okna, szerokość okna na CT płucny. Tkanka płucna stanie się ciemna, a cechy anatomiczne będą jaśniejsze, z drogami oddechowymi w kolorze czarnym i naczyniami krwionośnymi w kolorze białym.Skupiając się na jednym płacie na raz, przewijaj połączony obraz PET/CT, aby zidentyfikować zmiany. Małe zmiany można odróżnić od naczyń krwionośnych, najeżdżając kursorem na daną strukturę i przewijając w górę iw dół o plasterek lub dwa. Jeśli struktura pozostaje pod kursorem, jest to zmiana.Aby zmierzyć zmianę będącą przedmiotem zainteresowania, usuń sygnał PET, tak aby widoczna była tylko tomografia komputerowa i wybierz narzędzie do pomiaru długości. Przewiń, aż plasterek zawierający największą część zmiany będzie widoczny i narysuj długą linię w poprzek najdłuższej długości zmiany. Dane zawarte w tym obszarze zainteresowania będą reprezentować długość w milimetrach średnicy zmiany.W menu tabeli przeglądowej na poziomie okna, szerokości okna i kolorów wybierz opcję ustaw poziom okna, szerokość okna ręcznie w menu rozwijanym na poziomie okna, szerokość okna i wprowadź zero dla od i 20 dla do w oknie dialogowym. Wybierz owalne narzędzie z menu rozwijanego narzędzia funkcji przycisku myszy i przewiń zmianę, aby ocenić najtwardszą część tkanki. Następnie narysuj owal wokół zmiany, aby uzyskać statystyki opisowe dla wszystkich określonych poziomów progowych w regionie w wokselach.Aby zmierzyć całkowitą awidność FDG płuc, kliknij w dowolnym miejscu tomografii komputerowej. W menu rozwijanym obszaru zainteresowania wybierz segmentację 2D 3D regionu uprawy i ustaw dolny próg na 1024, a górny próg na 200. Po ustawieniu progów kliknij w dowolnym miejscu wewnątrz płuca, aby podświetlić cały plasterek na zielono.W oknie dialogowym parametrów segmentacji kliknij przycisk Oblicz, aby rozszerzyć obszar uprawy od jednego slajdu do całej objętości płuc. Następnie kliknij małą ikonę po lewej stronie nazwy tomografii komputerowej i przeciągnij ikonę do skanu PET. Następnie wybierz obszary zainteresowania kopiowania, aby nałożyć płuca na skan PET.Aby wypełnić obszary płuc o dużej gęstości, które pojawiają się jako luki na skanie PET. W menu rozwijanym obszaru zainteresowania wybierz obszary pędzla zainteresowania i zamykanie. W wyskakującym okienku przesuń strzałkę do trzech, tak aby w górnej części pola pojawił się promień elementu strukturalnego 3 i zaznacz opcję zastosuj do wszystkich obszarów zainteresowania o tej samej nazwie.W razie potrzeby zamknij wszystkie pozostałe luki ręcznie. Gdy całe płuco jest widoczne na skanie PET, usuń wszystkie piksele na zewnątrz płuca, otwórz menu obszaru zainteresowania i wybierz, ustaw wartości pikseli na, kliknij pole wyboru zewnętrznego obszaru zainteresowania i ustaw wszystkie piksele poza obszarem zainteresowania na zero. Aby wyizolować gorącą"patologię, ponownie wybierz ustaw wartości pikseli na i kliknij wewnętrzne obszary zainteresowania pole wyboru, klikając pole końcowe, tak aby wszystkie wartości z zakresu od zera do 2,3 były ustawione na zero.Aby upewnić się, że mierzona jest tylko patologia choroby, w menu obszaru zainteresowania wybierz opcję usuń wszystkie obszary zainteresowania w tej serii i zwiększ segmentację 3D regionu . Zmień dolny próg na 2,3, a górny próg na 100 i przewiń całe okno PET, klikając dowolną patologię choroby i obliczenia. Po powtórzeniu dla każdego obszaru choroby serca, otwórz menu regionów zainteresowania i wybierz zapisz obszary zainteresowania, aby zapisać cały obszar zainteresowania płuc.Następnie wyeksportuj nieprzetworzone wartości danych do arkusza kalkulacyjnego. Aby określić wychwyt FDG w gorących węzłach chłonnych, podświetl obraz fuzji PET/CT, otwórz pole rozwijane tabeli wyszukiwania kolorów na pasku narzędzi i wybierz ustawienie tabeli przeglądowej UCLA. Aby ręcznie narysować obszar zainteresowania wokół interesującego węzła chłonnego, kliknij menu rozwijane po prawej stronie funkcji przycisku myszy na głównym pasku narzędzi i wybierz zamknięty wielokąt.Kliknij krawędź węzła chłonnego, aby ustalić pierwszy punkt obszaru zainteresowania, kontynuując klikanie i śledzenie segmentu tkanki, aż cały węzeł chłonny zostanie prawie zamknięty. Następnie kliknij dwukrotnie, aby zamknąć obszar zainteresowania i zapisać określone wartości progowe w osobnym arkuszu kalkulacyjnym. Aby znormalizować wartości danych FDG patologii choroby, kliknij jednocześnie zarejestrowany obraz PET i CT i przewijaj obraz, aż zostanie osiągnięty wycinek zawierający punkt styku głównej rurki oskrzelowej.Użyj narzędzia owalnego, aby narysować obszary zainteresowania o mniej więcej tej samej wielkości na mięśniu grzbietu oraz mięśniu tylnym i bocznym do kręgosłupa, aby uzyskać wartości progowe specyficzne dla tła. Śledź ikonę po lewej stronie współzarejestrowanego skanu PET/CT do okna PET i wybierz, skopiuj obszary zainteresowania. Interesujące Cię obszary powinny pojawić się w oknie skanowania PET.W menu głównym zaznacz pole wyboru trybu i upewnij się, że w menu rozwijanym wybrano projekcję maksymalnej intensywności. Następnie upewnij się, że skala przesuwna grubej płyty jest ustawiona na 10 i zapisz średnie określone wartości progowe dwóch interesujących regionów mięśniowych w nowym arkuszu kalkulacyjnym. Poszczególne ziarniniaki można wizualizować jakościowo pod kątem liczby, wielkości i wychwytu FDG, aby zrozumieć ogólny zakres procesu infekcji.Liczenie ziarniniaków na podstawie obrazów w czasie pozwala na ilościowe zmierzenie rozprzestrzeniania się choroby. Na przykład u 10 zwierząt w tym reprezentatywnym eksperymencie u trzech rozwinęła się aktywna choroba, a u sześciu rozwinęła się utajona infekcja. Od sześciu tygodni po zakażeniu i po nim zwierzęta, u których później rozwinęła się aktywna choroba, wykazywały statystycznie wyższą liczbę ziarniniaków niż zwierzęta, u których rozwinęła się utajona infekcja.U wszystkich zwierząt z aktywną infekcją wzrost wychwytu FDG mierzono w każdym ziarniniaku od trzech do sześciu tygodni po zakażeniu. Podczas gdy zwierzęta, które przeszły do latencji, wykazywały zmienność w wychwytywaniu FDG. Z niektórymi zmianami zwiększającymi się, zmniejszającymi lub wykazującymi taki sam wychwyt w tym samym okresie.Podczas gdy wychwyt FDG w węzłach chłonnych śródpiersia jest podobny między zwierzętami aktywnymi i utajonymi po trzech tygodniach. Węzły chłonne od aktywnych zwierząt wykazują znacznie wyższy wychwyt po sześciu, ośmiu i 12 tygodniach. Rzeczywiście, zwierzęta z wyższą całkowitą zachłannością FDG w płucach są ogólnie bardziej skłonne do reaktywacji, przy czym ponad 90% zwierząt wykazuje awidność FDG od więcej niż 1 x 10 do trzech płuc lub z co najmniej jednym widocznym skanem pozapłucnym miejscem infekcji reaktywującym się po neutralizacji wektora martwicy guza w tym eksperymencie.Po opanowaniu tej techniki można wykonać w ciągu jednej do trzech godzin na zwierzę, w zależności od ciężkości choroby, jeśli jest prawidłowo wykonywana. Próbując wykonać tę procedurę, ważne jest, aby zwracać uwagę na szczegóły i zawsze zapisywać interesujące Cię regiony. Po tej procedurze można przeprowadzić inne oceny, takie jak określenie parametrów immunologicznych i logicznych bakterii, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania dotyczące związku wielkości i SUV ziarniniaków z wynikiem infekcji.Po opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się gruźlicą do oceny konkretnych metod leczenia i szczepionek u różnych gatunków naczelnych innych niż ludzie. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak jakościowo i ilościowo oceniać skany PET/CT od naczelnych zakażonych gruźlicą M. Nie zapominaj, że praca z Mycobacterium tuberculosis może być niezwykle niebezpieczna, a środki ostrożności, takie jak noszenie odpowiednich środków ochrony osobistej na poziomie bezpieczeństwa biologicznego 3 i przestrzeganie zatwierdzonych protokołów, powinny być zawsze podejmowane podczas wykonywania obrazowania na zakażonych naczelnych innych niż ludzie.

analysis-18fdg-petct-imaging-as-tool-for-studying-mycobacterium

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologia i infekcje

Opisano metodę obrazowania funkcjonalnego brunatnej tkanki tłuszczowej (BAT) u myszy, w której pobór 18F-fluorodeoksygukozy (FDG) przez BAT stymulowany zimnem jest oceniany nieinwazyjnie przy użyciu standaryzowanego protokołu micro-PET/CT. Metoda ta jest wiarygodna i czuła w wykrywaniu różnic w aktywności BAT w modelach mysich.

Obrazowanie funkcjonalne brunatnej tkanki tłuszczowej u myszy z wykorzystaniem micro-PET/CT z 18F-FDG

Ten artykuł opisuje multimodalność obrazowania tkanek nowotworowych za pomocą diagnostyki PET i CT przy użyciu radioznacznika 18F-FDG. Tkanka nowotworowa o wysokiej aktywności glikolitycznej wychwytuje więcej 18F-FDG.

Skan PET/CT oparty na FDG: metoda wykorzystania radioznacznika do nieinwazyjnego obrazowania metabolizmu guza

Ten film demonstruje technikę wykrywania gruźlicy pozapłucnej. Superparamagnetyczne nanosondy tlenku żelaza (SPIO), sprzężone z przeciwciałami specyficznymi dla Mycobacterium, są wstrzykiwane myszy wcześniej zakażonej Mycobacterium bovis BCG, znakując ziarniniaka i zapewniając lepszy kontrast obrazowania w celu jego wykrycia.

Technika wykrywania gruźlicy pozapłucnej za pomocą nanosond superparamagnetycznych

Przedstawiona tutaj metoda wykorzystuje 18pozytonowej tomografii emisyjnej/tomografii komputerowej (PET-CT) F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) oraz rezonansu magnetycznego (MRI) oddzielonego tłuszczem i wodą, z których każdy jest skanowany po 2 godzinach ekspozycji na warunki termoneutralne (24 °C) i zimne (17 °C) w celu zmapowania brązowej tkanki tłuszczowej (BAT) u dorosłych ludzi.

Ludzkie brązowe magazyny tkanki tłuszczowej automatycznie segmentowane za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej/tomografii komputerowej i zarejestrowanych obrazów rezonansu magnetycznego

Opisujemy obrazowanie optyczne myszy zakażonych Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) za pomocą fluorescencji enzymu reporterowego (REF). Protokół ten ułatwia czułe i swoiste wykrywanie M. tuberculosis w przedklinicznych modelach zwierzęcych do celów patogenezy, terapii i badań nad szczepionkami.

Obrazowanie Mycobacterium tuberculosis u myszy z fluorescencją enzymu reporterowego

W tym protokole opisujemy, jak wykorzystać pozytonową tomografię emisyjną [18F]-2-fluoro-2-deoksy-D-glukozy i obrazowanie tomografii komputerowej (18F-FDG PET/CT) do pomiaru odpowiedzi metabolicznej guza na terapię celowaną MLN0128 w mysim modelu raka płuc z mutacją Kras/Lkb1 oraz obrazowania sprzężonego z autoradiografią ex vivo o wysokiej rozdzielczości i histologią ilościową.

Wykorzystanie obrazowania PET/CT 18F-FDG i histologii ilościowej do pomiaru dynamicznych zmian w metabolizmie glukozy w mysich modelach raka płuc

Ten artykuł opisuje generowanie ortotopowego mysiego modelu ludzkiego międzybłoniaka opłucnej poprzez wszczepienie komórek międzybłoniaka H2052/484 do jamy opłucnej myszy z obniżoną odpornością. Podłużne monitorowanie rozwoju guzów wewnątrzopłucnowych oceniano za pomocą nieinwazyjnej multimodalnej [18F]-2-fluoro-2-deoksy-D-glukozy pozytonowej tomografii emisyjnej i obrazowania tomografii komputerowej.

Implantacja i monitorowanie za pomocą PET/CT ortotopowego modelu ludzkiego międzybłoniaka opłucnej u myszy z atymią

Ten artykuł szczegółowo opisuje metodologię znakowania radioaktywnego przeciwciała monoklonalnego anty-CD19 specyficznego dla człowieka i jak go używać do ilościowego oznaczania limfocytów B w ośrodkowym układzie nerwowym i tkankach obwodowych mysiego modelu stwardnienia rozsianego przy użyciu obrazowania in vivo PET, zliczania gamma ex vivo i metod autoradiograficznych.

Obrazowanie limfocytów B CD19 + w eksperymentalnym mysim modelu autoimmunologicznego zapalenia mózgu i rdzenia przy użyciu pozytonowej tomografii emisyjnej

Ten protokół opisuje procedurę wykonywania obrazowania PET in vivo na myszach za pomocą Body Conforming Animal Molds (BCAMs) w skanerze G8 PET/CT. Podano szczegóły techniczne dotyczące przygotowania myszy, w tym prawidłowej implantacji guza, optymalnego pozycjonowania, akwizycji obrazu PET/CT wspomaganej BCAM i analizy danych.

Przedkliniczna pozytonowa tomografia emisyjna z pleśniami zwierzęcymi zgodnymi z ciałem do automatycznej analizy obrazu u myszy w chmurze

Przedstawiamy tutaj protokół dotyczący obrazowania intravitalnego zmniejszonej, zatwierdzonej na poziomie BSL-2 Mycobacterium tuberculosis. szczepu w płucach mysich przy użyciu stałego okna płucnego. Takie podejście umożliwia długotrwałą analizę z rozdzielczością pojedynczych komórek wczesnych interakcji gospodarz-patogen, w tym lokalizacji pałeczek, dynamiki naczyń i fagocytozy przez makrofagi w tym samym mikrośrodowisku płuc.

Obrazowanie in vivo zmniejszonego wzrostu Mycobacterium tuberculosis w płucach mysich podczas wczesnej infekcji dokrewnej

Poznaj analizę obrazowania PET/CT z użyciem 18FDG do badania zakażenia Mycobacterium tuberculosis u naczelnych. Ta metoda umożliwia śledzenie choroby w czasie rzeczywistym bez konieczności inwazyjnych procedur.

Analiza obrazowania 18FDG PET/CT jako narzędzia do badania zakażenia i leczenia Mycobacterium tuberculosis u naczelnych innych niż ludzie (Wideo) | JoVE Journal

Analiza ^{obrazowania 18}FDG PET/CT jako narzędzia do badania zakażenia i leczenia Mycobacterium tuberculosis u naczelnych innych niż ludzie

Przeglądaj więcej filmów