Abstract
manyetik rezonans ile hiperpolarize substratların görüntüleme gerçek zamanlı olarak kritik biyokimyasal süreçlerin değerlendirilmesi için büyük bir klinik olacağını göstermektedir. Nedeniyle hyperpolarized devlet tarafından dayatılan temel kısıtlamalara, egzotik görüntüleme ve rekonstrüksiyon teknikleri yaygın olarak kullanılmaktadır. dinamik, çok spektral görüntüleme yöntemleri karakterizasyonu için pratik bir sistem kritik ihtiyaç vardır. Böyle bir sistem, yeniden üretilebilir, normal ve patolojik doku ilgili kimyasal dinamiklerini özetlemek gerekir. Bugüne kadar en yaygın olarak kullanılan alt-tabaka kanseri metabolizma değerlendirme [1- 13C] -pyruvate hiperpolarize edildi. Biz laktat piruvat dönüşümünü aracılık eden bir enzim bazlı fantom sistemini açıklar. Reaksiyon, reaksiyon hızı kontrol reaktifler konsantrasyonları içeren, her biri kesik çizgilerle birden çok odalar içine hiperpolarize maddenin enjeksiyonu ile başlatılır. Çoklu bölmeleri sağlamak için gerekli olan imaging dizileri sadakatle doku mekansal ve metabolik heterojeniteye yakalamak. Bu sistem, in vivo olarak mümkün değildir kimyasal geleneksel fantomlardan bulunmayan dinamikleri yanı sıra, kontrol ve tekrarlanabilirlik sağlayarak gelişmiş görüntüleme stratejilerinin geliştirilmesini ve doğrulama yardımcı olacaktır.
Introduction
13 C-etiketli bileşiklerin hiperpolarize manyetik rezonans görüntüleme (MRG) klinik etkisi gerçek zamanlı manyetik rezonans spektroskopi ve spektroskopik görüntüleme 1-5 ile kimyasal dönüşüm oranları ölçmek için yeteneği kritik bağlıdır. Dizisi geliştirme ve doğrulama esnasında, dinamik kimyasal dönüşüm, genellikle in vivo ya da sınırlı kontrol ve tekrarlanabilirlik teklif vitro modeller 6-9 ile elde edilir. Sağlam test ve kalite güvencesi için, bu ölçüme endemik kimyasal dönüşüm koruyan daha kontrollü sistem tercih olacaktır. Bu dinamik tek bir enzim hayalet kullanarak tekrarlanabilir bir şekilde, bu dönüşümü sağlamak için bir yöntem özetlemektedir.
Hiperpolarize 13 C maddeleri ile çalışmaların çoğu işleyen biyolojik ortamda hiperpolarize yüzeylerde görüntüleme odaklanmak. amaç biyolojik incelemek ise, bu bariz bir seçimdirEl işler veya klinik bakım üzerindeki etkisi potansiyelini belirlemek. Bazı ölçüm sistemi veya veri işleme algoritmasının tanımlanması arzu edilmektedir, ancak, biyolojik modeller, içsel mekansal ve zamansal değişkenliğe 10 gibi çok sayıda dezavantajlara sahiptir. Ancak, geleneksel statik hayaletler hiperpolarize yüzeylerde MRG birincil klinik ilgi sürücüler kimyasal dönüşüm eksikliği ve dönüşüm oranları veya diğer dinamik parametrelerin 11 algılanmasını karakterize etmek için kullanılamaz. dinamik görüntüleme stratejilerinin titiz inceleme imkanı veren, kontrol ve tekrarlanabilir kimyasal dönüşüm sağlayan tek enzim sistemi kullanma.
Bu sistem hiperpolarize yüzeyler için görüntüleme stratejilerinin geliştirilmesi ve alternatif yaklaşımlara karşı karşılaştırma için performansını karakterize etmek isteyen olan araştırmacılara yöneliktir. Statik ölçümler istenen son nokta varsa o 13 C-etiketli metaboliti wi statik Phantoms11 yeterli olacak. Diğer taraftan daha karmaşık biyolojik karakterizasyonu sonra gerçek biyolojik modeller 12-14 ihtiyaç duyulacak yöntemiyle (teslimat, hücresel yoğunluk, vb) kritik olup olmadığını. Bu sistem belirgin kimyasal dönüşüm oranları bir miktar ölçüsü sağlamayı amaçlıyoruz görüntüleme stratejilerinin değerlendirilmesi için idealdir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
NOT: (Phantom Tasarım) İki 3 ml odaları Ultem dışında işlenmiş ve enjeksiyon ve egzoz PEEK boru (1,5875 mm OD ve 0.762 mm kimliği) takıldı. Chambers, su (Şekil 1) ile dolu bir 50 ml'lik santrifüj tüpüne yerleştirildi. Kabarcıkları tarafından oluşturulan sinyal boşluklarını önlemek için, odalar ve çizgiler deiyonize su (dH 2 O) ile dolu öncesi bulundu.
1. Solüsyon Hazırlama
- 1 L'lik tampon çözeltisi (81.3 mM Tris pH 7.6, 203.3 mM NaCI) hazırlayın. Dışarı 11.38 g Trizma önceden ayarlanmış kristalleri, pH 7.6 ve 11.88 g NaCI tartılır ve dH 2 O 1 L çözülür
- 50 mM NADH çözeltisi hazırlayın. β-nikotinamid adenin dinükleotid (NADH), indirgenmiş dipotasyum tuzu 17.8 mg tartılır ve aşama, bir hazırlandı tampon çözeltisi 280 ul içinde çözülür.
- 250 U / ml enzim solüsyonu hazırlayın. laktat dehidrogenaz (LDH) 78.75 etkinlik birimleri tartılır ve S'den 315 ul tampon maddesi içinde çözülürbirini TEP.
- pirüvik asit karışımı hazırlayın. 21.4 mg Ox063 tritil radikalidir tartılır ve (± 1 mi) [1- 13C] piruvik asit 1.26 g çözülür.
- Çözünme ortamı hazırlanır (40 mM Tris pH 7.6, 40 mM NaOH, 0.27 mM EDTA ve 50 mM NaCI). Trizma önceden belirlenmiş kristalleri, pH 7.6 5.96 g, NaOH 1.6 g, 0.1 g etilendiamintetraasetik asit disodyum tuzu dihidrat (EDTA) ve 2.9 g NaCI tartılır ve 1 L dH 2 O çözülür
- 1:10 gadoteridol çözeltisi (50 mM) hazırlanır. DH 2 O 9 ul gadoteridol 1 ul karıştırın 8 M [13C] üre hazırlanması. 1.465 5 [13 C] üre tartılır ve 3 ml dH 2 O çözülür
Hiperpolarize Piruvat 2. Hazırlık
- Dinamik Nükleer Polarizasyon (DNP) sistemi, pipet gadoteridol çözeltisi 0.3 ul piruvik asit çözeltisine 13 mg (~ 10 ul) bir örnek kabındaki.
- Kısaca pipet ile numune kabının Bu karışımı karıştırın. </ Li>
- DNP sistemine örnek yerleştirin.
- DNP sistemine kapı sağlamak kapalıdır. DNP sistem konsolunda insert örnek butonuna tıklayarak numune yerleştirme süreci başlar. Örnek Sihirbazın sonraki normal bir örnek seçin ve tuşuna basın.
- numune kabı tutulması dikey yavaşça numune kabı üstünden ekleme çubuğunu yerleştirin. İstendiğinde, DNP sistemini açın ve ekleme çubuk kullanarak değişken sıcaklık eki (VTI) içine fincan yerleştirin.
- değişken sıcaklık endeksinde örnek serbest bırakmak için numune yerleştirme çubuğunun ucundaki piston çekin. sistemden numune yerleştirme çubuğunu sökün ve DNP sistem konsolunda sonraki düğmesini tıklatın.
- polarizasyon başlatın.
- DNP sistem konsolunda başlangıç kutuplaşma düğmesini tıklatın. RINMR yazılım türü .HYPERSENSENMR yazılım izleme kutuplaşmayı başlatmak için. 1 yapılandırmayı kurmak ve enter tuşuna basın ayarlayın. Sonra sağlam yapısı tıklayın us.
- kaydetmek dosyanın konumunu ve adını ayarlayın. DNP sistem konsolunda sekmesinde açılır 13-C için profili seçin ve bir sonraki tıklayın. 300 sn, birikimi sırasında belirlenen numune zaman örnek ve bitirmek tıklayın kutuyu işaretleyin.
- 3.85 g üzerinden ölçülür (~ 4 mL) Çözünme ortamının, ya bir 5 ml şırınga ile hacim veya bir ölçek kullanılarak ağırlıkla.
Enzim Phantom 3. hazırlanması
- ~ 3 ml [13C] üre çözeltisi ile mikrosantrifüj tüpü doldurmak ve 50 ml santrifüj tüpüne koyun. DH 2 O 50 ml santrifüj tüpü doldurmak
- Oluşan herhangi bir kabarcıklarını temizlemek için özen 3 ml dH fantom enjeksiyon hatları içine 2 O ~ enjekte ederek iki enzim odaları ve dH 2 O ile satırları önceden doldurun.
- enjeksiyon hatları kolay erişim ile mıknatıs merkezinde hayalet yerleştirin. t dışarı delik olacak sıvıyı yakalamak için bazı kap olduğundan emin olun Egzoz hattı o.
- yüksek aktivite enzim karışımı (17.14 mM NADH, 44.57 U / ml LDH) hazırlayın. birlikte 240 ul NADH çözeltisi, 125 | il LDH solüsyonu ve 335 ul tampon karışımı ve enjeksiyon hattına bağlanabilen bir 3 mi şırınga içinde tutar.
Not: DNP sistemi için 40 mM piruvat, 500 ul ile birlikte sonra son fantom hacmi ~ 16.7 mM piruvat, 10 mM NADH ve pH değeri Tris tamponlu çözelti içinde 26 U / L LDH konsantrasyonları ile 1,2 ml olacaktır 7.5. - düşük aktivite enzim karışımı (17.14 mM NADH 26,79 U / ml LDH) birlikte 240 ul NADH çözeltisi, 75 ul LDH solüsyonu ve 385 ul tampon karışımı ve enjeksiyon hattına bağlı ayrı bir 3 ml şırınga tutulması hazırlayın.
Not: DNP sistemi için 40 mM piruvat, 500 ul ile birlikte takiben nihai fantom hacmi ~ 7.5 16.7 mM piruvat, 10 mM NADH konsantrasyonları ile 1,2 ml ve pH değeri Tris tamponlu çözelti içinde 15.625 U / L LDH olacak .
- İlk konumlandırma.
- Çalışma modunda [1 H] TX / RX Volume modunda yeni bir FLASH konumlandırma tarama yükleyin. 2 kurmak boyutlarını değiştirmek: Spektrometre Kontrol Aracı -> Düzenle GS -> Kurulum Boyutlar -> 2. Spektrometre Kontrolü GSP ve mıknatıs merkezli kadar fantom hareket ettirin. Spektrometre Kontrolü sonra basın DUR Basın GOP.
- Pilot Tarama.
- Çalışma modunda [1 H] TX / RX Volume modunda yeni bir TriPiolt konumlandırma tarama yükleyin. Pozisyon Dilim: Tarama Kontrolü -> Dilim araç-> dilim hareket (; dilim paketi kaydırıcı ile hareket seçme dilim M tuşuna tıklayın ve basılı tutunuz).
- Yalpalama 1H Bobin: Spektrometre Kontrol Aracı -> Edi -> yalpalama. Dinle ve mıknatıs ve basın DUR arkasında maç 1H bobin. Shift tuşuna basın tarama kontrol penceresinde trafik ışık tutarken.
- Yeni bir radyal eko planar spektroskopik görüntüleme yükleyin (radEPSI) çalışma modunda [13 C] TX / RX Volume modunda tarayın. Pozisyon Dilim: Tarama kontrolü Dilim Aracı ve hareket dilimleri (; dilim paketi kaydırıcı ile hareket seçme dilim M tuşuna tıklayın ve basılı tutunuz).
- Spektrometre Kontrol Aracı tıklayarak sallantı 13C Bobin -> Edi -> yalpalama. Spektrometresi üzerinde 1.000-2.000 alıcı kazancı ayarlayın.
- Nihai sistem kontrolü yapın. dizisi bağlı olarak, bir izci protokolünde üre odasından karbon 13 sinyalini gözlemleyin.
NOT: Bu sistem geri dönüşümsüz çözünme işlemine başlamadan önce düzgün bir şekilde kurulmuş olmasını sağlar.
6. çalıştırın Çözünme
- piruvat (~ 1 saat), çözümleri ve fantom hazır ve tarama DNP sy üzerinde çalışma çözünme düğmesini tıklayın yapılandırılır>% 90 kutuplaşma ulaşmıştır zamankonsolu kaynaklanıyor.
- Ne zaman kendi çalışma konumuna çözünme sopa taşımak ve çözünme ortamı enjekte istenir. DNP Sistemi kapatın ve DNP sistem konsolunda bitmiş düğmesine tıklayın. sonra bitirmek tıklayın istendiğinde konumunu dinlenme geri çözünme sopa taşıyın.
- DNP sistemi hyperpolarized piruvat teslim ettiğinde (~ ısıtma başladıktan sonra 2 dakika) Her yüksek ve düşük enzim konsantrasyonu çözüm şırınga içine piruvat solüsyonu 500 ul çıkarın. Yavaş yavaş (~ 10 sn) bir enjeksiyon hattına her şırınga enjekte edilir.
NOT: Tarama enjeksiyondan önce ya da her zaman kullanılan tarama protokole bağlı olarak 3 dakika sonrası enjeksiyon kadar başlatılmış olabilirdi.
7. Görüntü İşleme
NOT: Bu kesikli bir çok görüntüleme stratejileri ile kullanmak için tasarlanmıştır. Rad-EPSI resim Matlab işlendi bir örnek olarak, Şekil 2'ye bakınız.
- fid dosyasından ham verileri yüklemek. reshagerçek ve sanal çiftleri olarak saklanan veriler için puan, yankıları ve hesap okunması, projeksiyonlar sayısını eşleşecek verileri pe. ve hatta tek eko noktaları ayırmak.
- Fourier yankı boyutta çift veya tek yankıları ya dönüşümü. Görme piruvat ve laktat için frekans bantları tespit. Kolaylık olması açısından yelpazenin mutlak değeri kullanılmıştır.
- Her bir metabolit bant ayırın ve Fourier her metabolit için izole edilmiş sinograms elde etmek için frekans kodlayan yönü boyunca dönüşümü. Ters radon laktat veya pirüvat birinin bir görüntü elde etmek ayrı sinograms dönüşümü.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Dilim seçici 2D görüntüleri anlık radEPSI dizisi kullanılarak elde edildi. Metabolit görüntüleri geri filtrelenmiş projeksiyon kullanılarak yeniden inşa edildi. Şekil 2'de görüldüğü gibi, metabolit görüntüler de proton görüntüleri ile hizalandı. Bu sistem, hiperpolarize laktat sinyali sadece hiperpolarize piruvat enzimatik dönüşümü elde edilebilir. Yüksek LDH konsantrasyonu ile, Şekil 4, alt bölmeye üzere, güçlü bir laktat ve üst bölmeye karşılaştırıldığında daha zayıf piruvat sinyalini alır. enzim konsantrasyonunun bir tahmini olarak piruvat oranı laktat göreli metabolit sinyallerini kullanarak alt bölmesinde 1.47 kat daha fazladır. Alt ve üst bölmeleri arasındaki gerçek enzim konsantrasyonu oranı sinyal oranları (Şekil 4) ile kaba anlaşma olduğunu 1.66 kat fazlaydı.
Zaman ders görüntüleri gen vardıBir İDEAL dizisi (Şekil 3) kullanılarak puan. metabolit görüntüleri ve proton referansı arasındaki güçlü anlaşma tekrar gözlendi. Hiçbir üre hayalet bu çalışma için mevcut olduğunu unutmayın. Sağda yüksek enzim odasında, çok güçlü bir başlangıç laktat sinyali görülmektedir. Reaksiyon neredeyse tamamen bu odacık (9 sn teslim, 12 sn zirve laktat) içine teslim edildi zaman katalize edilmiş. Reaksiyon düşük enzim konsantrasyonu odasının (solda) daha yavaş ilerledi. Laktat dönüştürülmüştür az piruvat sinyal sinyal daha yüksek enzim odasında gözlendi olması da dikkat çekicidir.
Şekil 1. Phantom şematik: (A) Diyagram bölmesi tasarımını gösteren. Chambers A ve B enjeksiyonları ve egzoz hatları için takılmıştır. üre odası o enjekte edilmesi gerekmez olarak kapatılıredinimi sırasında ed. Demonte hayalet (B) Fotoğraf odaları, enjeksiyon hatları ve 50 ml tüp gösteren. (C) etrafında satırların sonundaki şırınga konnektörleri çerçeve içinde böylece sarılmış enjeksiyon hatları ile monte fantom sistemi. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil iki ayrı spektral bant üretilen rad-EPSI. Koronal görüntüleri kullanarak 2. Metabolit görüntüleri, piruvat (ortada) ve laktat (sağda). Üst bölme belirgin şekilde daha piruvat sinyali ve alt bölmeye daha az laktat sinyali vardır. Bir proton görüntü (solda). Hiperpolarize ajanlar görüntüleme sonra satın alındı Lütfen Bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayın.
Şekil bir İDEAL dizisi kullanarak 3. Metabolit zaman ders görüntüler. Eksenel Bu serideki görüntüler 3-sek aralıklarla alındı. Piruvat (üst) ve laktat (alt) gri tonlama proton resmin üzerine gösterilir. Güçlü laktat ve zayıf piruvat sinyalleri yüksek enzim konsantrasyonu içeren sağ odasında görülmektedir. Alt enzim konsantrasyonu ile sol bölme, daha az laktat ve daha güçlü piruvat sinyali gösterdi. Tarama enjeksiyon öncesinde başlatılan çünkü odaları ilk 9 saniye hyperpolarized sinyalin iptal olur. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 4 "src =" / files / ftp_upload / 53607 / 53607fig4.jpg "/>
Şekil 4. İşlenmiş Görüntüler: kombine metabolit görüntüleri (solda) üzerinde gösterilen her bölme için ortalama sinyal büyüklükleri. Üst ve alt odaları için piruvat oranları laktat farkı niteliksel çubuk grafikler (sağda) olarak gösterilen kullanılan enzim faaliyetleri, farkı maç.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
hiperpolarize metabolitlerin gerçek zamanlı görüntüleme dizisi tasarım, doğrulama ve kalite kontrolü için birçok benzersiz zorlukları vardır. uzaysal ve spektral heterojeniteye çözme yeteneği önemli klinik bir potansiyele sahiptir ancak konvansiyonel MRG ile ilişkili QA ve doğrulama yöntemlerini engellemektedir. Karmaşık görüntüleme sekansları veya yeniden yapılandırma algoritmaları onları zor karakterize ya da görüntüleme deney dışında doğrulamak için işlemek ince bağımlılıkları olabilir. Biyolojik heterojenite ve diğer pratik kaygılar karakterize ya da dizileri, donanım veya veri işleme algoritmaları doğrulamak için in vivo ve in vitro modellerinde kullanımını sınırlandırmaktadır.
Birden fazla uzaysal bölmeleri ve dinamik kimyasal evrim ile, in vivo olarak, ancak kontrollü bir şekilde görüntüleme hiperpolarize substratlar ilişkili kritik özellikleri özetlemek mümkündür. Yüksek ve düşük enzim aktivitesine sahip bölgeler reproduci sağlarkalitatif ve kantitatif görüntüleme biyobelirteçlerinin değerlendirilmesi için ble dinamik kontrast. Mekansal varyasyonlar geometrik bozulmalar, yanlış ayarlanması ve hatanın diğer yaygın kaynaklar düzgün oluşturuyor sağlamak.
sistemleri LDH tarafından katalize edilen tepkime oranlarını yaşamaktan daha kontrol edilebilir hala çok hassas deneysel koşullar ve belirsizlik önemli bir kaynağıdır iken. Kritik olarak, LDH sıcaklığa duyarlıdır. sonraki ölçümler büyük özen karşılaştırılacak olursak oda ve sıvı sıcaklıkları tüm ölçümlerde arasında sabit kaldığı alınmalıdır. Ayrıca hiperpolarize çalışmalarla ilgili piruvat yüksek konsantrasyonlar koenzim NADH ve enzim LDH yüksek konsantrasyonlarının kullanımı zorlar. Bu yüksek konsantrasyonlar genellikle hiçbir enzim inhibisyonu veya aşırı konsantrasyon olmak, belirli bir alt tabakaya çok az varsayımlarını izin vermez. Kimyasal kinetik titiz karakterizasyonu muhtemelen arzu edildiği takdirdereaktiflerin fark konsantrasyonları bu varsayımları kurtarmak için gerekli olacaktır. Bununla birlikte, bu bileşim, en görüntüleme doğrulama için yeterli olmalıdır, her bölmeden değişken oranlarda hiperpolarize laktat üretimi ile sonuçlanacaktır.
az ya da hiç laktat sinyali değiştirilmesi gerekebilir enzim aktivitesi olacaktır kontrol etmek için bir birinci gözlenirse. Ayrıca hayalet bölmeye teslim varyasyon hyperpolarized sinyalin miktarındaki belirsizliği neden olur. her odasına eklenen hyperpolarized piruvat miktarı doğru ölçülür ve sorunsuz eklendiğini kritik değişkenlik bu kaynaklarını azaltmak için. hyperpolarized piruvat doğasında sinyal çürüme enjeksiyon sıkı zaman sınırlamaları koyarak bu görevi zorlaştırıyor. Gelecek çalışma enzim karışımına hiperpolarize piruvat giriş sürecini sağlayacak bir otomatik enjeksiyon mekanizması uygulanması üzerinde durulacakve hayali olarak daha sonra enjeksiyon makinesi kontrol edilecek. Bu sistem, her bölmeye eklenen piruvat miktarı ölçülerek insan hatasını ortadan kaldırmak yanı sıra tarayıcıya teslim hızını artıracaktır. Özellikle hyperpolarized piruvat tüm hacim odalarına enjekte edilmeden önce enzim karışımı içeren şırınga içine çekildi. Bu enjeksiyon işlemi enzim karışımı ile piruvat Karıştırmaya yardımcı olnak için izin yapıldı. Bu yöntemin bir sınırlaması karışımı tarayıcı ve bu nedenle reaksiyonun ilk bölümü ölçülmez önce laktat piruvatın Reaksiyon başlatılır olmasıdır. odası tasarımının gelecek arıtma odaları enzim karışımı ve hala piruvat geldiğinde odası içeriğinin yeterli karıştırma sağlarken enjekte sadece hyperpolarized piruvat ile dolu önceden izin hedefleyecektir.
Statik fantomlardan göre bu sistem bazı sınırlamalar vardır. dbazı dinamik kimyasal reaksiyona ependence tek kullanım için bu hayaletleri sınırlar. Enjeksiyondan sonra hat ve Chambers, temizlenecek olan ve taze reaktif madde çözeltileri kullanılabilir veya alikotları çözülmüş gerekir gerekir. Tek enzim fantom dinamik kimyasal davranış bazı yakalar iken sadakatle gerçek bir biyolojik sistemi özetlemek değil. Canlılarda piruvat çok kompleks biyokimyasal yollarla ilgili ve piruvatın basit bir dönüşüm tek enzimatik izoformu ile birlikte enzim mevcudiyetinde laktat önemli bir basitleştirme. vasküler ya da teslimat başka bir biçim olarak, hücresel alımı her tür ölçüm için kritik olan, ayrıca, bu sistem büyük olasılıkla yetersiz model olacaktır. Tek enzim hayalet bazı kimyasal reaksiyon odaklanan bir uzlaşma, bir statik hayalet gibi tekrarlanabilir ya da pratik değil ama yine de canlı sistemler olduğunu daha tekrarlanabilir olmasıdır. Bu sistemin tekrarlanabilirliği b karakterizedir25 ila 40 oranında içi grup 10 değişkenliği arasındaki var hayvan çalışmalarında kıyasla yüzde 15 ila 20 arasında tekrarlanan ölçüm y varyasyon. Ek olarak, canlı hücreler ya da doku her yönüyle modeli, ancak statik hayalet kullanıldığında kaybolur kritik bir dinamik davranış gösterdiği etmez.
Bu hayalet sistem görüntüleme teknikleri bir dizi ile çalışmak üzere dizayn edilmiştir. Böyle esnek bir platform ile QA tarar ve yukarıda yapılan hiperpolarize satın almalar başka kurum tarafından kullanılan sırası veya protokoller ile değiştirilebilir. Bunu göstermek için benzer sonuçlarla özel bir İDEAL dizisi kullanarak bir GE 3T tarayıcı üzerinde benzer bir çalışma yaptık.
[1 13 C] -pyruvate ve hyperpolarized MRG nedeniyle gerçek zamanlı in vivo kanser metabolizmasını soruşturma kabiliyeti büyük olacağını göstermektedir. Gelişmekte olan ya da measurem doğrularken İlginçtir, bu tekniğin hassasiyeti büyük bir sorun teşkil etmektedirent teknikleri. pratik, ve kontrollü bir şekilde gerekli olan MRI ile hiperpolarize maddelerin ölçümü için kritik olan mekansal ve zamansal dinamiklerini yeniden mümkündür tek bir enzim fantomu ile geliştirilmesi ve doğrulama için yararlı olduğu.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Bu video-makale yayınlanması Bruker şirketi tarafından desteklenmektedir.
Acknowledgments
Bu çalışma CPRIT hibe (RP140021-P5) ve Julia Jones Matthews Kanser Araştırma Akademik CPRIT araştırma eğitim ödülü (RP140106, CMW) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| BioSpect 7T | Bruker | BioSpec 70/30 USR | 7 Tesla Pre-Clinical MRI Scanner |
| HyperSense | Oxford Instruments | Hypersense DNP Polarizer | Dynamic Nuclear Polarizer for MRI agents |
| 1-13C-Pyrvic Acid | Sigma Aldrich | 677175 | Carbon 13 labled neat pyruvic acid |
| Trityl Radical | GE Healthcare | OX063 | Free radical used in Dynamic Nuclear Polarization |
| NaOH | Sigma Aldrich | S8045 | |
| EDTA | Sigma Aldrich | E6758 | Ethylenediaminetetraacetic acid |
| LDH | Worthingthon | LS002755 | Lactate Dehydrogenase from rabbit muscle |
| NADH | Sigma Aldrich | N4505 | β-Nicotinamide adenine dinucleotide, reduced dipotassium salt |
| Trizma | Sigma Aldrich | T7943 | Trizma Pre-set crystals |
| NaCl | Sigma Aldrich | S7653 |
References
- Merritt, M. E., et al. Hyperpolarized 13C allows a direct measure of flux through a single enzyme-catalyzed step by NMR. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104. 104, 19773-19777 (2007).
- Rodrigues, T. B., et al. Magnetic resonance imaging of tumor glycolysis using hyperpolarized 13C-labeled glucose. Nature medicine. 20, 93-97 (2014).
- Day, S. E., et al. Detecting tumor response to treatment using hyperpolarized 13C magnetic resonance imaging and spectroscopy. Nature medicine. 13, 1382-1387 (2007).
- Keshari, K. R., et al. Hyperpolarized 13C dehydroascorbate as an endogenous redox sensor for in vivo metabolic imaging. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108, 18606-18611 (2011).
- Gallagher, F. A., et al. Magnetic resonance imaging of pH in vivo using hyperpolarized 13C-labelled bicarbonate. Nature. 453, 940-943 (2008).
- Larson, P. E., et al. Investigation of tumor hyperpolarized [1-13C]-pyruvate dynamics using time-resolved multiband RF excitation echo-planar MRSI. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 63, 582-591 (2010).
- Cunningham, C. H., Dominguez Viqueira, W., Hurd, R. E., Chen, A. P. Frequency correction method for improved spatial correlation of hyperpolarized 13C metabolites and anatomy. NMR in biomedicine. 27, 212-218 (2014).
- Larson, P. E., et al. Fast dynamic 3D MR spectroscopic imaging with compressed sensing and multiband excitation pulses for hyperpolarized 13C studies. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 65, 610-619 (2011).
- Mayer, D., et al. Application of subsecond spiral chemical shift imaging to real-time multislice metabolic imaging of the rat in vivo after injection of hyperpolarized 13C1-pyruvate. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 62, 557-564 (2009).
- Walker, C. M., et al. A Catalyzing Phantom for Reproducible Dynamic Conversion of Hyperpolarized [1-C-13]-Pyruvate. PloS one. 8, e71274 (2013).
- Levin, Y. S., Mayer, D., Yen, Y. F., Hurd, R. E., Spielman, D. M. Optimization of fast spiral chemical shift imaging using least squares reconstruction: application for hyperpolarized (13)C metabolic imaging. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 58, 245-252 (2007).
- von Morze, C., et al. Simultaneous multiagent hyperpolarized (13)C perfusion imaging. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 72, 1599-1609 (2014).
- Sogaard, L. V., Schilling, F., Janich, M. A., Menzel, M. I., Ardenkjaer-Larsen, J. H. In vivo measurement of apparent diffusion coefficients of hyperpolarized (1)(3)C-labeled metabolites. NMR in biomedicine. 27, 561-569 (2014).
- Patrick, P. S., et al. Detection of transgene expression using hyperpolarized 13C urea and diffusion-weighted magnetic resonance spectroscopy. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 73, 1401-1406 (2015).
