hiperpolarizado 13 C Metabolic Espectroscopia de Ressonância Magnética e imagem

Resumo

A polarização nuclear dinâmica com subsequente dissolução da amostra permitiu estudos em tempo real do metabolismo em sistemas biológicos. O piruvato de [^1-13C]hiperpolarizado foi usado para estudar a atividade da lactato desidrogenase em uma linhagem celular de carcinoma de próstata in vitro.

Resumo

Nas últimas décadas, novos métodos para o estadiamento do tumor, reestadiamento, a monitorização da resposta ao tratamento e detecção de recorrência de uma variedade de cânceres têm surgido em conjunto com a tomografia por emissão de positrões state-of-the-art com ¹⁸ F-fluorodeoxyglucose ^([18 F ] -FDG PET). ¹³ C espectroscópica imagiologia de ressonância magnética ⁽¹³ CMRSI) é um método de imagem minimamente invasivo que permite o controlo do metabolismo in vivo e em tempo real. Tal como acontece com qualquer outro método com base em ¹³ C ressonância magnética nuclear (RMN), que enfrenta o desafio de baixa polarização térmica e uma subsequente baixa relação de sinal-para-ruído devido ao relativamente baixo rácio giromagnético de ¹³ C e a sua baixa abundância natural em amostras biológicas. Ao superar estas limitações, a polarização nuclear dinâmica (DNP) com a dissolução da amostra subsequente recentemente habilitado comumente usados ​​sistemas de imagem por ressonância magnética (MRI) RMN e medir, Estudo, e chave vias metabólicas em vários sistemas biológicos. Uma molécula particularmente interessantes e promissoras utilizado em ¹³ CMRSI é [1- ¹³ C] piruvato, que, nos últimos dez anos, tem sido amplamente utilizada para in vitro, pré-clínicos, e, mais recentemente, estudos clínicos para investigar o metabolismo da energia celular em câncer e outras doenças. Neste artigo, vamos delinear a técnica de dissolução DNP usando um pré-clínico hiperpolarizadora DNP 3.35 T e demonstrar seu uso em estudos in vitro. Um protocolo semelhante para a hiperpolarização pode ser aplicado para a maior parte, em estudos in vivo, bem. Para isso, utilizou-se lactato desidrogenase (LDH) e a reacção catalisada metabólica de [1- ¹³ C] piruvato em lactato [1- ¹³ C] em uma linha de células de carcinoma da próstata, PC3, in vitro, utilizando ¹³ CMRSI.

Introdução

Presentemente, o método clínica mais amplamente utilizada para estadiamento do tumor, Reestadiamento, a monitorização da resposta ao tratamento e detecção de recorrência de uma ampla variedade de cancros é ^[18F] -FDG PET. ¹ No entanto, recentemente, várias abordagens novas e alternativas têm surgido. Um desses métodos é de ¹³ CMRSI. Esta técnica envolve a introdução da molécula de ^C-13 em uma amostra biológica, seguido por MRI minimamente invasivo para avaliar o metabolismo in vitro ou in vivo em tempo real. No entanto, o maior desafio de ¹³ CMRSI, em comparação com os outros métodos, tais como ....

Protocolo

1. Amostra Preparação da Solução

1. Adicionar gadoterate meglumina (GADM, 0,5 mol / L) de concentrado [1- ¹³ C] ácido pirúvico para dar uma concentração final de 1-mmol / L GADM. Adicionar tritilo radical tris (8-carboxi-2,2,6,6-tetra- (hidroxietil) -benzo- [1,2-4,5] -bis- (1,3) -dithiole-4-il) - sal de sódio de metilo (OX063) a esta mistura para dar uma concentração final de 15 mmol / L. Vórtice até à dissolução completa.
   NOTA: Esta preparação de soluções de é projetado para uso com um 3.35-T hiperpolarizadora pré DNP. Quando um hiperpolarizadora clínica 7-T é utilizada, a meglumina gadoterate não é necessário porque, em um campo magnético ma....

Resultados

Os resultados do "varrimento microondas" são ilustrados na Figura 3. Ele mostra que a frequência de microondas ideal para a [1- ¹³ C] é a amostra de piruvato 94,156 GHz para o hiperpolarizadora 3,35-T local. Todos hiperpolarização seguinte experiência (n = 14) foram realizados utilizando esta frequência de microondas, com uma potência de 100 mW. A irradiação de microondas foi aplicada durante 60 a 80 minutos, levando a uma hiperpolarização de estado sólido superior a 90%. Os resultados são ap.......

Discussão

¹³ CMRSI com sondas hiperpolarizados é um método promissor para monitorizar em tempo real o metabolismo in vitro e in vivo. Um aspecto muito importante quando se emprega este processo experimental é a padronização adequada, especialmente em relação experimentos in vitro. Em primeiro lugar, a preparação da amostra tem de ser feito de forma adequada e consistente para conseguir a mesma concentração de material hiperpolarizado em cada experiência. Isto requer uma pesagem precisa de tan.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
HyperSense DNP Polariser	Oxford Instruments		3.35 T pré-clínico DNP hiperpolarizador
GE / Agilent MR901	GE Healthcare / Agilent Technologies		7 T scanner de ressonância magnética pré-clínica, com pequeno furo projetado para experimentos onroedor
Spinsolve Carbon	Magritek		1 T espectrômetro de RMN com ímã permanente
Óxido de deutério	Sigma Aldrich	7789-20-0
Fosfato de sódio dibásico	Sigma Aldrich	7558-79-4
Fosfato de sódio monbasic	Sigma Aldrich	7558-80-7
Hidróxido de sódio	Sigma Aldrich	1310-73-2
Edetato dissódico	Sigma Aldrich	6381-92-6
Ácido pirúvico - 13C1	Cambridge Isotopes Laboratories	CLM-8077-1
Dotarem (0,5 mmol/L)	Guerbet		gadoterato meglumina
Tris (8-carboxi-2,2,6,6-tetra-(hidroxietil)-benzo-[1,2-ndash; 4,5]-bis-(1,3)-ditiole-4-il)-metil sódio sal (OX063)	GE Healthcare		tritil radical usado como fonte de elétrons livres
da linha celular PC3	ATCC	CRL1435
meio F-12K	ATCC	30-2004
Soro Bovino Fetal	ATCC	SCRR-30-2020
Solução de Tripsina-EDTA, 1x	ATCC	30-2101
Copo de plástico de amostra	Oxford Instruments
Trypan blue	Bio-Rad	145-0013-MSDS