Summary
Bu protokol, Wilson hastalığı gibi bakırla ilgili bozuklukları ve bakır metabolizması üzerindeki tedavi etkisini incelemek için insanlarda 64Cu PET / BT ve PET / MRG görüntülemenin nasıl gerçekleştirileceğini açıklamaktadır.
Abstract
Bakır, biyolojik sistemlerde katalizör ve sinyalizasyonda işlev gören önemli bir eser elementtir. Radyoaktif işaretli bakır, Wilson hastalığı (WD) ve Menke hastalığı gibi temel insan ve hayvan bakır metabolizmasını ve bakırla ilgili bozuklukları incelemek için on yıllardır kullanılmaktadır. Bu araç setine yeni eklenen 64 bakır (64 Cu) pozitron emisyon tomografisi (PET), modern bilgisayarlı tomografi (BT) veya manyetik rezonans görüntüleme (MRI) tarayıcılarının doğru anatomik görüntülemesini 64Cu PET izleyici sinyalinin biyolojik dağılımı ile birleştirmektedir. Bu, bakır akışlarının ve kinetiğin in vivo izlenmesini sağlar, böylece insan ve hayvan bakır organ trafiğini ve metabolizmasını doğrudan görselleştirir. Sonuç olarak, 64Cu PET, klinik ve klinik öncesi tedavi etkilerini değerlendirmek için çok uygundur ve WD'yi doğru bir şekilde teşhis etme yeteneğini zaten göstermiştir. Ayrıca, 64Cu PET / BT çalışmasının kanser ve inme araştırmaları gibi diğer bilimsel alanlarda değerli olduğu kanıtlanmıştır. Bu makalede, insanlarda 64Cu PET/BT veya PET/MR'ın nasıl uygulanacağı gösterilmektedir. 64Cu işleme, hasta hazırlığı ve tarayıcı kurulumu için prosedürler burada gösterilmiştir.
Introduction
Bakır, yaşam için gerekli olan birçok önemli biyokimyasal işlemi yönlendiren hayati bir katalitik kofaktördür ve bakır homeostazındaki kusurlar insan hastalıklarından doğrudan sorumludur. Bakır taşıyan ATPazları kodlayan ATP7A veya ATP7B genlerindeki mutasyonlar, sırasıyla Menke ve Wilson hastalıklarına neden olur. Menke hastalığı (ATP7A), periferik dokularda ciddi bakır eksikliği ve bakıra bağımlı enzimlerde eksiklikler ile seyreden, bağırsak bakır hiperakümülasyonunun nadir görülen ölümcül bir hastalığıdır1. Wilson hastalığı (WD) (ATP7B), aşırı bakırın safraya salgılanamaması ile karakterize nadir görülen bir hastalıktır, bakır aşırı yüklenmesi ve ardından organ hasarı ile sonuçlanır, en ciddi şekilde karaciğeri ve beyni etkiler2.
Bakır metabolizması üzerine yapılan çalışmalar, onlarca yıldır radyoaktif etiketli bakır (genellikle 64-bakır [64Cu] veya 67-bakır) kullanmıştır ve bu çalışmalar, emilim bölgesi ve atılım yolları 3,4,5,6 dahil olmak üzere memeli bakır metabolizmasını anlamamız için paha biçilmez olduğunu kanıtlamıştır. Önceden, sınırlı bir anatomik çözünürlükle radyoaktif sinyali tespit etmek için gama sayaçları kullanıldı, ancak son zamanlarda, bilgisayarlı tomografi (BT) veya manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile kombine edilmiş 64Cu pozitron emisyon tomografisi (PET) hem insan hem de hayvan çalışmalarında tanıtıldı. Bugün, PET tarayıcılar o kadar yüksek bir hassasiyete sahiptir ki, enjeksiyondan sonra 64Cu'yu 70 saate kadar izlemek mümkündür. 64Cu için 12,7 saatlik uzun yarı ömür, bakır akıların uzun vadeli değerlendirilmesine izin verir. Çözünürlükteki bu gelişme yakın zamanda bakır çalışmaları alanına girmiştir ve normal ve patolojik bakır metabolizması ile ilgili çalışmaların yanı sıra spesifik tedavilerin etkisini değerlendiren çalışmalar ortaya çıkmaya başlamıştır. Ek olarak, genişletilmiş bir görüş alanına sahip tüm vücut PET tarayıcılarının piyasaya sürülmesi, bu incelemelerin hassasiyetini daha da artıracaktır.
Bu metodolojik makale, klinisyenlerin ve bilim insanlarının, bakır metabolizmasını nükleer tıp bölümleri arasında karşılaştırılabilir bir şekilde değerlendirmek için sağlam ve kullanımı kolay bir yöntem olarak mevcut araç repertuarına 64Cu PET CT / MRG'yi eklemelerini sağlamayı amaçlamaktadır. 64Cu bakır üretimi farklı yöntemler kullanılarak gerçekleştirilebilir ve genellikle özel tesislerde gerçekleştirilir. Nükleer reaksiyonlar arasında, 64 Ni (p, n) 64 Cu yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır, çünkü bu rotada düşük enerjili protonlarla 64Cu'luk yüksek bir üretim verimi elde edilebilir 7,8. Üretim yöntemlerinin ayrıntılı bir açıklaması bu çalışmanın kapsamı dışındadır ve kullanılabilirlik ülkeye ve bölgeye göre farklılık gösterecektir.
Bu yazıda öncelikle gerekli radyokimyanın ve izleyicinin hazırlanmasını anlatıyoruz. Daha sonra, PET / BT veya PET / MRI tarayıcılarının hazırlanmasına ilişkin ilkeler gösterilmektedir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bu 64Cu PET/BT veya PET/MRI protokolünü kullanan birkaç klinik çalışma, Danimarka'nın Midt Bölgesi Bölgesel Etik Komitesi tarafından onaylanmıştır [1-10-72-196-16 (EudraCT 2016-001975-59), 1-10-72-41-19 (EudraCT 2019-000905-57), 1-10-72-343-20 (EudraCT 2020-005832-31), 1-10-72-25-21 (EudraCT 2021-000102-25) ve 1-10-72-15-22 (EudraCT 2021-005464-21)]. Kayıt sırasında katılımcılardan yazılı bilgilendirilmiş onam alınmıştır. Tüm katılımcılar için dahil etme kriterleri >18 yaş ve kadınlar için güvenli kontrasepsiyon kullanımıydı. Wilson hastalığı hastaları için dışlama kriterleri dekompanse siroz, Son Dönem Karaciğer Hastalığı (MELD) Modeli skoru >11 veya modifiye Nazer skoru >6 idi. Tüm katılımcılar için dışlama kriterleri, 64Cu'ya veya izleyici formülündeki diğer bileşenlere, hamilelik, emzirme veya çalışmanın bitiminden önce hamile kalma arzusuna karşı bilinen bir aşırı duyarlılıktı.
1. 64CuCl2'nin hazırlanması
- Katı 64CuCl2'yi hidroklorik asit (0.1 M) içinde çözün ve pH'ı ~ 5'e yükseltmek için sodyum asetat tamponu (0.5 M) ekleyin. Tuzlu su ve filtre ile formüle edin Çözeltiyi 0,22 μm'lik bir filtreden geçirerek sterilize edin (bkz.
NOT: Sodyum asetat tamponu (0,5 M), sodyum asetat trihidrat ve 0,22 μm sterilizasyon filtresinden geçirilen steril sudan üretilir. - Üretilen 64CuCl2 çözeltisinin kalite kontrolü için, pH ölçümü, bakteriyel endotoksin testi, radyokimyasal saflık tayini ve radyo nüklidik tanımlama 7,8 gerçekleştirin.
- Ürünü oda sıcaklığında bir kurşun kapta saklayın ve tüm kalite kontrol spesifikasyonları tatmin edici bir şekilde karşılanana kadar karantinada tutun.
NOT: Bu çalışma için, 64CuCl2 , radyo nüklidik saflığı% ≥99 ve radyokimyasal saflık% ≥95 ile üretilmiştir. Başlangıç malzemesi olarak kullanılan Solid 64CuCl2, ticari bir kaynaktan elde edilmiştir (bakınız Malzeme Tablosu).
2. PET tarayıcının hazırlanması
- Tarayıcıda, üreticinin protokolünü izleyerek bir kalite kontrolü (QC)9 gerçekleştirin (bkz.
NOT: QC'ler hasta taramalarından önce sabah günlük olarak yapılmalıdır.
3. İntravenöz (IV) enjeksiyon ve oral (PO) uygulama başına izleyici çizimi
- Plastik eldiven giyin ve kapağı kurşun kaptan çıkarın.
- Kurşun kabın içindeki izleyici içeren cam şişenin kauçuk zarını bir dezenfeksiyon çubuğuyla dezenfekte etmek için uzun cımbız kullanın.
- Şişenin içindeki vakumdan dökülmeyi önlemek için membrana kısa bir kanül (~ 0,5 mm x 16 mm) yerleştirmek için cımbız kullanın.
- Çizim yapmak üzere daha uzun bir kanül eklemek için cımbız kullanın. Bu kanül, şişenin dibine ulaşacak kadar uzun olmalıdır (genellikle 50 mm).
- Doz kalibratörünün (bakınız Malzeme Tablosu) 64Cu için kalibre edildiğinden emin olun.
NOT: Kimyasal kalite kontrol raporlarından, sıvının aktivite miktarı ve hacmi mevcut olacak ve çekilecek yaklaşık bir hacmin hesaplanmasına izin verecektir. - Plastik eldiven giyin, uzun kanülün içine uygun boyutta bir plastik şırınga yerleştirin ve hesaplanan hacmi çizin. Bu hacim, üründeki 64Cu konsantrasyonuna ve protokol için ne kadar 64Cu'ya karar verildiğine bağlı olacaktır (temsili sonuçlar altındaki Doz hesaplamalarına bakınız).
- Radyoaktiviteyi ölçmek için şırıngayı doz kalibratörüne taşırken kanülü tutmak için cımbız kullanın.
- Uygun radyoaktivite miktarına ulaşılana kadar çizim yapmaya devam edin. İzleyicinin yaklaşık% 5'i enjeksiyondan sonra şırınga ve kanülde kalacaktır.
NOT: 64Cu, izleyici çökelebileceğinden tuzlu suda seyreltilmemelidir. Bu nedenle, şırınga enjeksiyondan sonra tuzlu su ile durulanamaz (bu, PO uygulaması için geçerli değildir). - Cımbızla, şırıngayı kapatmak ve uygulamaya kadar kurşun bir kapta saklamak için kapaklı (~ 16 mm kanül) bir kanül uygulayın.
4. İzleyicinin uygulanması
- IV enjeksiyon
- Tercihen kübital bir damara intravenöz bir kanül (~ 22 G, 25 mm) yerleştirin ve doğru yerleşimi sağlamak için tuzlu su ile durulayın.
NOT: Katılımcının adını, izleyici kalite kontrol sürümü için bir damga veya imzayı ve çizim, enjeksiyon ve artık izleyici için zaman noktaları ve radyoaktiviteyi içeren bir çalışma sayfası mevcut olmalıdır. - Mevcut doz kalibratörünü kullanarak şırıngadaki radyoaktiviteyi ölçün ve çalışma sayfasındaki zamanı ve aktiviteyi not edin.
- Şırıngayı kurşun bir kapta katılımcının başucuna taşıyın.
- Enjeksiyondan herhangi bir yayılma meydana gelirse, dökülen radyoaktivitenin ölçülebilmesi için katılımcının dirseğinin altına bir peçete yerleştirin.
- Cımbızla, kapağı / kanülü şırıngadan çıkarın ve plastik eldivenlerle şırıngayı IV erişimine bağlayın. Çalışma sayfasındaki zamanı not edin ve sabit bir hareketle enjekte edin.
NOT: Daha önce de belirtildiği gibi, şırınga, izleyici çökelebileceğinden tuzlu su ile durulanmamalıdır. - Şırıngayı IV erişiminden çıkarın, kapağı / kanülü takın ve gerekirse peçete ile kurşun kaba yerleştirin.
- IV erişimini tuzlu suyla durulayın.
- Çalışma sayfasındaki şırıngadaki zamanı ve kalan radyoaktiviteyi not edin.
NOT: Enjekte edilen aktivite, enjeksiyondan önce ve sonra şırınga aktivitesi arasındaki fark olarak hesaplanır, ancak çürümeyi düzeltmek için PET tarama protokolü kullanılır. Böylece, üç zaman noktasının tümü (çekme, enjeksiyon ve artık ölçümler) ve çizimde ölçülen radyoaktivite ve artık ölçümler, katılımcı tarandığında PET tarama protokolüne girilir (bkz. adım 5). - Kalan malzemeyi kurumsal güvenlik düzenlemelerine uygun şekilde imha edin.
- IV erişimini kaldırın. Herhangi bir alerjik reaksiyon ortaya çıkarsa, IV erişimini 30 dakika bekletin.
- Tercihen kübital bir damara intravenöz bir kanül (~ 22 G, 25 mm) yerleştirin ve doğru yerleşimi sağlamak için tuzlu su ile durulayın.
- Oral uygulama
NOT: Katılımcının adını, izleyici kalite kontrol sürümü için bir damga veya imzayı ve çizim, yönetim ve artık izleyici için zaman noktaları ve radyoaktiviteyi içeren bir çalışma sayfası mevcut olmalıdır.- Tek kullanımlık ve yumuşak bir plastik bardakta, yaklaşık 100 mL su veya samimi dökün; 64Cu tatsızdır. Tek kullanımlık bir plastik pipet ve küçük bir tek kullanımlık plastik torba bulunmalıdır.
- Mevcut doz kalibratörünü kullanarak şırıngadaki radyoaktiviteyi ölçün ve çalışma sayfasındaki zamanı ve aktiviteyi not edin.
- Şırıngayı kurşun bir kapta katılımcının başucuna taşıyın. Katılımcı bir yatağa veya sandalyeye oturtulmalıdır.
- Kapağı / kanülü şırıngadan cımbızla çıkarın ve plastik eldiven giyerek, izleyiciyi bardağa enjekte edin, dökülmemeye dikkat edin. Biraz su / samimi çekin ve tekrar bardağa enjekte edin.
- Bardağa plastik bir pipet yerleştirin (bu, katılımcı içtiğinde dökülme riskini en aza indirmek içindir).
- Çalışma sayfasındaki saati not edin ve katılımcının içmesine izin verin. Bardak mümkün olduğunca boş olmalıdır.
- Boş bardağı ve samanı boş şırıngayla birlikte tek kullanımlık plastik torbaya koyun ve kurşun kaba yerleştirin.
- Zamanı not edin ve şırıngadaki kalan radyoaktiviteyi ölçün. Çalışma sayfasına not alın.
NOT: Enjekte edilen aktivite, enjeksiyondan önce ve sonra şırınga aktivitesi arasındaki fark olarak hesaplanır, ancak çürümeyi düzeltmek için PET tarama protokolü kullanılır.
Böylece, üç zaman noktasının tümü (çekme, enjeksiyon ve artık ölçümler) ve çizimde ölçülen radyoaktivite ve artık ölçüm, katılımcı tarandığında PET tarama protokolüne girilir (bkz.
- Kalan malzemeyi kurumsal güvenlik düzenlemelerine uygun şekilde imha edin.
NOT: Katılımcıyı alımdan sonra 30 dakika boyunca akut alerjik reaksiyonlar için gözlemlemek uygun olabilir.
5. PET taramaları
- Katılımcıyı tarayıcıda sırtüstü pozisyona getirin.
- PET taraması sırasında incelenecek belirli bölgeyi planlamak için genel bakış BT veya MR taraması gerçekleştirin.
- Çekiliş, enjeksiyon ve artık ölçümün zamanını ve PET protokolündeki çizim ve artık ölçümündeki radyoaktiviteyi not edin.
- Aşağıdaki adımları izleyerek PET taraması gerçekleştirin.
NOT: PET tarama protokolü, aynı çalışmadaki tüm katılımcılar için tarama süresi ve görüntü rekonstrüksiyon parametreleri açısından standartlaştırılmalıdır; Yayınlanan raporlartakip edilmelidir 10,11,12.- İzleyici uygulamasından sonra 24 saate kadar 4,5 dakika/yatak konumu ve izleyici uygulamasından sonra 68 saate kadar 10 dakika/yatak konumu tarama süresiyle statik PET taramaları gerçekleştirin (daha fazla ayrıntı için temsili sonuçların altındaki Tarama bölümüne bakın).
NOT: Dinamik PET taraması sırasında, bozulma sürekli olarak kaydedilir ve daha sonra bir çerçeve yapısına bölünür. Bu, 64Cu dağılımının dinamiklerini vurgulamak için kısa zaman aralıklarından karelerin ve hassasiyeti önceliklendirmek için daha uzun zaman aralıklarından karelerin seçilmesine olanak tanır. Tipik olarak, enjeksiyondan hemen sonra daha kısa aralıklar seçilir ve bundan sonra kademeli olarak arttırılır10.
- İzleyici uygulamasından sonra 24 saate kadar 4,5 dakika/yatak konumu ve izleyici uygulamasından sonra 68 saate kadar 10 dakika/yatak konumu tarama süresiyle statik PET taramaları gerçekleştirin (daha fazla ayrıntı için temsili sonuçların altındaki Tarama bölümüne bakın).
6. Görüntü rekonstrüksiyonu
- Zayıflama, dağılım, uçuş süresi ve nokta yayılma işlevi için mevcut en iyi düzeltmeleri kullanarak görüntüleri yeniden oluşturun.
NOT: Sinyal kurtarma ve sinyal-parazit gibi görüntü özelliklerini optimize etmek için görüntü rekonstrüksiyon parametreleri dikkatlice seçilmelidir. Çok merkezli çalışmalar için, merkezler arasındaki görüntü kalitesinin standartlaştırılması kritik öneme sahiptir.
7. Veri analizi
NOT: Bu çalışma, karaciğerdeki 64Cu içeriğini ölçmek için basit bir yöntemi açıklamaktadır. PET sinyali, standart alım değeri (SUV), katılımcı ağırlığı enjekte edilen aktivite ve / veya mL doku başına kilobecquerel (kBq) için ayarlanan doku radyoaktivite konsantrasyonu olarak ölçülür.
- Verileri uygun bir programa, örneğin Dicom dosyalarına, PMOD'a indirin.
NOT: Hermes veya PMOD gibi PET görüntülerini analiz etmek için muhtemelen birçok farklı program vardır (bkz. - Anatomik yapıları ayırt etmek için BT / MR tarama tonlarını ayarlayın.
- Anatomik tarama ve PET taramasının çakıştığından emin olun.
- En iyi MRI veya BT taraması ile yatay düzlemde çalışmak, karaciğeri ve büyük yapıları lokalize eder.
- Karaciğere uygun bir ilgi hacmi (VOI) veya birden fazla VOI yerleştirin.
NOT: VOI, SUV'nin ölçüldüğü tanımlanmış bir doku alanıdır. Bir VOI, tek bir düzlemde doku alanları olan birden fazla ilgi alanından (ROI) oluşur. Birçok programın ön ayar olarak küresel VOI'leri vardır, yani bir VOI oluşturmak için birden fazla ROI'nin (her düzlemde bir tane) çizilmesi gerekmez. Sağ karaciğer lobu daha homojen olma eğilimindedir ve bu nedenle VOI'leri yerleştirmek için iyi bir konumdadır. - En hassas aktivite ölçümünü elde etmek için sağ karaciğer lobuna farklı yatay düzlemlerde birden fazla VOI yerleştirin, çünkü SUV sağ karaciğer lobunda biraz değişebilir (~% 5). Bu VOI'lerin ortalama SUV'sini hesaplayın.
- SUV'yi, örneğin tüm karaciğerde ölçmek için, dozimetri çalışmaları için her düzlemde tüm karaciğer hacmini kapsayan YG'ler çizin.
NOT: Bu yöntemi kullanırken arterler ve toplardamarlar gibi büyük yapılardan kaçının.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Doz hesaplama
Dozimetri hesaplamalarına dayanarak, IV uygulaması için etkili radyoaktivite dozu 62 ± 5 μSv / MBq izleyici10'dur. Bu nedenle, zaman dilimine bağlı olarak 50 MBq'luk bir doz önerilir. Daha uzun incelemeler için 75-80 MBq'ya kadar uygulanabilir ve etik olarak onaylanmış bir dozu aşmadan kaliteli görüntüler sağlar. Oral uygulama için etkili doz, izleyicinin bağırsak birikimine bağlı olarak 113 ± 1 μSv / MBq izleyicidir. Bu nedenle, daha düşük bir dozun dikkate alınması gerekir ve enjeksiyon sonrası 24 saate kadar, yüksek kaliteli görüntüler elde etmek için 30 MBq yeterlidir. Fertil kadın katılımcılardan izleyici uygulamasından önce her zaman negatif gebelik testi istenmelidir.
Taramak
64Cu biyodağılımını ve kinetiği saatlerce veya günlerce takip etmek için yapılan çok uzun incelemeler için, PET incelemesi çoklu ayrı statik PET taramaları olarak gerçekleştirilir. Bu, hastanın PET muayeneleri arasında dinlenmesini sağlar. Her PET muayenesinin süresi, en iyi görüntü kalitesini elde etmek için ayarlanır (yani, enjekte edilen izleyici bozuldukça tarama süresi uzar). İyi kalitede görüntüler sağlayan tarama sürelerine örnek olarak, izleyici uygulamasından sonra 20 saate kadar 4,5 dakika/yatak konumu ve izleyici uygulamasından sonra 68 saate kadar 10 dakika/yatak konumu verilebilir. Daha uzun tarama süreleri daha da iyi görüntü kalitesi sağlayabilir, ancak çok uzun taramalar hasta için mümkün değildir ve rahatsız edicidir. Bu nedenle, taramaların uzunluğu pratikliklerle sınırlıdır.
Veri analizi
SUV, bireyleri karşılaştırmak (ağırlık ayarı nedeniyle) ve aynı bireyleri müdahaleden önce ve sonra karşılaştırmak için mükemmel bir ölçüdür. SUV'nin VOI'deki standart sapması, veri analiz programından (örneğin, PMOD) edinilebilir. Bu standart sapma enjeksiyondan sonra zamanla artar çünkü gürültü artar.
Şekil 1, sağlıklı bir denekte ve WD 10'lu bir denekte ~ 70 MBq izleyicinin IV enjeksiyonundan 6 saat sonra vücutta 64Cu ve20 saat göstermektedir. 64Cu'nun safra kesesinde (şekilde görülmesi zor), ince bağırsakta ve daha sonra kolonda hızlı bir şekilde görülebildiği ve hastada karaciğerde biriktiği için görüntülerin yorumlanması niteliksel olarak kolaydır. Bağırsak hastanın taramasında da görülebilir, ancak bu bağırsak lümenindeki 64Cu'dan değil, bağırsak kan damarlarındandır. Bağırsak, 64 Cu'nun tüm bağırsak segmenti boyunca daha homojen bir şekilde dağıldığı görülürken, sağlıklı deneklerde, 64Cu daha yüksek sinyallere sahip segmentlerde görülebilir. Karaciğerdeki 64Cu içeriği, sağ karaciğer lobunda farklı düzlemlerde 10 mm çapında beş küresel VOI yerleştirilerek, her katılımcı için organda ortalama bir SUV verilerek, daha sonra gruplar arasında karşılaştırma için grubun ortalama SUV'sini hesaplayarak daha da ölçüldü.
Şekil 1: IV uygulamasından sonra sağlıklı ve WD deneklerde 64Cu dağılımını gösteren PET taraması. Bu şekil, ~ 70 MBq izleyicinin IV enjeksiyonundan sonra vücutta 6saat ve 20 saat 64 Cu'yu göstermektedir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2, iki kişide oral yoldan uygulanan izleyici ile yapılan 64Cu taramasının sonuçlarını göstermektedir. Her ikisi de WD hastasıdır, ancak alt birey çinko tedavisi altındadır, bu da çinko tedavisinin bağırsaklardaki ve dolayısıyla karaciğerdeki bakır alımını azalttığını göstermektedir; Bu çinko tedavisinin iyi bilinen bir etkisidir13. Oral yoldan uygulanan izleyici, bakırı yutmanın fizyolojik yolu olsa da, 64Cu'nun sadece% 50'si bağırsaklardan sistemik dolaşıma alındığından (izleyicinin çoğu karaciğere gider) teşhis için kullanılması zor olabilir. Bununla birlikte, farmakolojik ilaçların WD'de büyük ilgi görebilecek bakır alımı üzerindeki etkilerini göstermek için, yöntemin değerli olduğu gösterilmiştir11. Bu, aynı bireyin çinko11 ile 4 haftalık tedaviden önce ve sonra oral 64Cu kullanılarak tarandığı Şekil 3'te görülebilir. Çalışma hipotezi, çinkonun karaciğerdeki bakır içeriğini tahmin ederek bağırsak bakır alımını bloke etme üzerindeki etkisini ölçmekti. Çalışma, farklı çinko tuzları ve doz rejimleri ile gerçekleştirilmiştir ve yöntemin tedavi etkilerini test etmedeki niteliklerini göstermektedir. Yöntemin hayvanlarda ve insanlarda diğer tedavi etkilerini ölçme yeteneği test edilmektedir.
Şekil 2: Oral uygulama başına iki WD hastasında 64Cu dağılımını gösteren PET taraması. Üst paneldeki hasta çinko tedavisi görmez, alt paneldeki hasta ise çinko tedavisi görür. Karaciğerdeki sinyal farkına dikkat edin. Karaciğer SUV'sini gösteren grafik. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Farmakolojik ilaçların bakır alımı üzerine etkileri. 4 haftalık çinko tedavisinden önce (A) ve (B) sonrasında oral yoldan uygulanan 64Cu kullanılarak PET/BT taraması. Katılımcı sağlıklı bir bireydir (bir WD hastasında görülmeyecek olan safra kesesindeki 64Cu'ya dikkat edin). Çinko tedavisi, karaciğerdeki 64Cu içeriğini, gruptaki tedavi öncesi içeriğin yaklaşık% 50'sine düşürdü (10 katılımcı). Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Yöntem diğer PET yöntemleri gibidir, ancak 12.7 saatlik uzun yarı ömür, uzun süreli bakır akılarını araştırma fırsatı sunar (IV izleyici enjeksiyonundan sonra 68 saate kadar iyi sonuçlar elde ederiz). Protokoldeki tüm adımlar, diğer PET muayenelerinden daha kritik olmasalar da, PET'e aşina personel tarafından ele alınmalıdır.
Sorun giderme
Uzun süreli araştırmalar için genellikle 64Cu kullandığımız için, PET sinyali normalden daha gürültülü olacaktır. Bu, özellikle safra kesesi gibi daha küçük organlarda, PET sinyallerini ölçerken hatırlamak önemlidir. Safra kesesindeki sinyalin karaciğer ve kolondan dökülmeden ayırt edilmesi zor olacaktır. Bu durumda, organda merkezi olarak daha küçük VOI'ler en güvenilir olanlardır.
Karaciğerdeki 64Cu miktarı, deneyimlerimize göre, IV enjeksiyonuna rağmen bireyler arasında değişme eğilimindedir (ağızdan uygulanan bir izleyici ile bağırsaktan izleyici alımında oldukça büyük bir varyans beklenmelidir). Bu, bireyler arasındaki karşılaştırmaları sınırlar ve kesin sayılar yerine oranların kullanılmasını gerektirir. Oral izleyici başına uygulama tercih edilirse, farklı gıda maddeleri bakıra ve dolayısıyla 64 Cu alımına müdahale edebileceğinden, bireysel içi farklılıkları sınırlamak için izleyici alımından önce en az 24saat boyunca standart bir diyette deneme deneklerinin tutulması önerilir11.
Sınırlama
64Cu PET yöntemi kullanıldığında, "sıcak" bakırın (64Cu) vücuttaki "soğuk" bakır gibi davrandığı varsayılır. Bununla birlikte, bu kesin değildir ve bu nedenle "sıcak" bakırın vücutta farklı şekilde muamele görüp görmediğini belirleyemeyiz. Bununla birlikte, mevcut sonuçlardan, "sıcak" bakırın "soğuk" bakır gibi davrandığına inanıyoruz. Sağlıklı bireylerde 20 saat sonra kan radyoaktivitesinde bir artış gözlenir, bu da 64Cu'nun seruloplazmin içine yerleştirildiğini gösterir. Bu artış, rahatsızlıkları nedeniyle bakır taşıyan proteine bakır oluşturamayan WD hastalarında görülmez. Bu ve hastalarda izleyici atılımının olmaması, "soğuk" bakır gibi davranan 64Cu'ya işaret etmektedir.
68 saat, radyoaktif bir izleyiciyi takip etmek için uzun bir süre olmasına rağmen, vücuttaki bakıra ne olduğunun geçici bir görüntüsü olarak düşünülmelidir. Bir örnek, WD geni için heterozigotöz olan bireylerde durmuş 64 Cu atılımı ve dolayısıyla 20 saat sonra karaciğerde daha fazla 64Cu görülmesine rağmen, karaciğer hastalığına sahip olmamalarıdır, çünkü uzun vadede bakır biriktirmezler.
Şimdiye kadar, karaciğer ve diğer organlarda kısa süreli bakır birikimi (68 saate kadar) ile uzun süreli bakır birikimi arasında bir korelasyon olup olmadığı bilinmemektedir. Bu nedenle, yöntem hastalığın şiddetini veya farmakolojik ajanların uzun vadeli etkilerini belirlemek için kullanılamaz. Bununla birlikte, yöntem tedavinin kısa vadeli etkilerini belirlemede çok yararlıdır. Tedavinin bakır alımından sonra 68 saate kadar biliyer veya idrar atılımını arttırıp artırmadığını veya bir tedavinin bağırsak bakır alımını azaltıp azaltmadığını test etmek için kullanılabilir.
Mana
WD'de 64Cu ile yapılan deneyler yeni bir teknik değildir. Aslında, radyoaktivitenin izleyicisinin IV uygulaması ve kan ölçümleri 1950'lere kadar uzanır14. Bugün, yüksek çözünürlüklü PET tarayıcılar ve BT veya MR ile kombinasyon, tüm vücuttaki 64Cu dağılımını araştırmak için eşsiz bir fırsat sunmaktadır. Dinamik PET ile, izleyicinin kinetik özellikleri daha da aydınlatılabilir. Şimdiye kadar, PET tarayıcılarının sınırlı görüş alanı nedeniyle, bakırın vücuttaki biyodağılımının kinetik analizlerini yapmak mümkün olmamıştır. Şu anda, dinamik alım karaciğer ve üst karın ile sınırlandırılmıştır, ancak tüm vücut tarayıcılarının ortaya çıkması, daha geniş alanların aynı anda araştırılmasını sağlayacaktır. Bu, birden fazla organda 64Cu enjeksiyonundan sonraki başlangıç döneminin incelenmesini kolaylaştıracaktır, ancak enjeksiyondan sonraki geç zaman noktalarının bakırla ilgili bozukluklar için daha alakalı olduğu göz önüne alındığında, tüm vücut tarayıcılarının artan hassasiyetleri nedeniyle daha önemli olması beklenmektedir. Bu, düşük radyoaktivite seviyelerinde bile yüksek kaliteli görüntülemeye olanak tanıyarak mevcut tarayıcıların yeteneklerini aşar.
Gelecekteki uygulamalar
İnsanlarda, teknik WD10'u teşhis etmede ve farklı tedavilerin bakır alımı üzerindeki etkisini ölçmede potansiyel göstermiştir11. Hayvanlarda, yöntemin WD'nin gen terapisinin etkisini, 64Cu'nun hepatik retansiyonunun yanı sıra dışkı atılımını ve kan kinetiğindeki değişiklikleri ölçerek gösterebildiği kanıtlanmıştır15. Gelecekte, WD'de hem tanı hem de tedavi değerlendirmesi için 64Cu PET/BT veya PET/MR'ın klinik ortamda görülmesi beklenmektedir. Yöntemin ayrıca, WD için yeni tedavileri, özellikle de IV enjekte edilen izleyicinin dışkı atılımının etki15'in vekil bir belirteci olabileceği gen terapisini içeren birçok klinik çalışmanın bir parçası olması muhtemeldir. Şu anda beyin 64Cu alımı için iyi bir veri mevcut değildir, ancak bu WD'deki klinik çalışmalar için oldukça alakalı olacaktır.
Bu teknik henüz Menke hastalığında araştırılmamıştır, ancak potansiyel olarak bağırsaktan bakır alımını ve beyne bakır alımını bir tedavi etkisi olarak gösterebilir. Bu teknik, bakır metabolizmasının değiştirilebileceği Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıklarda da potansiyele sahip olabilir16.
Nöroendokrin tümör (NET) tanısında 64Cu-Dotatate'in artan kullanımı ile 64Cu'nun ABD'de yaygın olarak kullanılmaya başlandığını belirtmek gerekir. Ayrıca, 67Cu kanser teranostiğinde potansiyel göstermektedir; Böylece, bu izleyici de daha kullanılabilir hale gelebilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların çıkar çatışması yoktur.
Acknowledgments
Üretici Vilhelm Pedersen &; Karısı Anma Vakfı'ndan bir hibe ile desteklenmiştir. Vakıf, planlamada veya çalışmanın başka herhangi bir aşamasında hiçbir rol oynamadı.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.22 micrometer sterilizing filter | Merck Life Science | ||
| Cannula 21 G 50 mm | BD Microlance | 301155 | |
| Cannula 25 G 16 mm | BD Microlance | 300600 | |
| Dose calibrator | Capintec CRC-PC calibrator | ||
| PET/CT scanner | Siemens: Biograph | ||
| PET/MR scanner | GE Signa | ||
| PMOD version 4.0 | PMOD Technologies LLC | ||
| Saline solution 0.9% NaCl | Fresenius Kabi | ||
| Sodium acetate trihydrate BioUltra | Sigma Aldrich | 71188 | |
| Solid 64CuCl2 | Danish Technical University Risø | ||
| Sterile water | Fresenius Kabi | ||
| Venflon 22 G 25 mm | BD Venflon Pro Safety | 393280 |
References
- Tümer, Z., Møller, L. B.
- Ala, A., Walker, A. P., Ashkan, K., Dooley, J. S., Schilsky, M. L.
- Owen, C. A. Absorption and excretion of Cu64-labeled copper by the rat. The American Journal of Physiology-Legacy Content. 207 (6), 1203-1206 (1964).
- Osborn, S. B., Roberts, C. N., Walshe, J. M. Uptake of radiocopper by the liver. A study of patients with Wilson's disease and various control groups. Clinical Science. 24, 13-22 (1963).
- Vierling, J. M., et al. Incorporation of radiocopper into ceruloplasmin in normal subjects and in patients with primary biliary cirrhosis and Wilson's disease. Gastroenterology. 74 (4), 652-660 (1978).
- Gibbs, K., Walshe, J. M. Studies with radioactive copper (64Cu and 67Cu); the incorporation of radioactive copper into caeruloplasmin in Wilson's disease and in primary biliary cirrhosis. Clinical Science. 41 (3), 189-202 (1971).
- Kume, M., et al. A semi-automated system for the routine production of copper-64. Applied Radiation and Isotopes: Including Data, Instrumentation and Methods for Use in Agriculture, Industry and Medicine. 70 (8), 1803-1806 (2012).
- Ohya, T., et al. Efficient preparation of high-quality 64Cu for routine use. Nuclear Medicine and Biology. 43 (11), 685-691 (2016).
- Koole, M., et al. EANM guidelines for PET-CT and PET-MR routine quality control. Zeitschrift für Medizinische Physik. , (2022).
- Sandahl, T. D., et al. The pathophysiology of Wilson's disease visualized: A human 64Cu PET study. Hepatology. 76 (6), 1461-1470 (2022).
- Munk, D. E., et al. Effect of oral zinc regimens on human hepatic copper content: a randomized intervention study. Scientific Reports. 12 (1), 14714 (2022).
- Kjærgaard, K., et al. Intravenous and oral copper kinetics, biodistribution and dosimetry in healthy humans studied by 64Cu]copper PET/CT. EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry. 5 (1), 15 (2020).
- Brewer, G. J. Zinc acetate for the treatment of Wilson's disease. Expert Opinion on Pharmacotherapy. 2 (9), 1473-1477 (2001).
- Bush, J. A., et al. Studies on copper metabolism. XVI. Radioactive copper studies in normal subjects and in patients with hepatolenticular degeneration. Journal of Clinical Investigation. 34 (12), 1766-1778 (1955).
- Murillo, O., et al. High value of 64Cu as a tool to evaluate the restoration of physiological copper excretion after gene therapy in Wilson's disease. Molecular Therapy - Methods & Clinical Development. 26, 98-106 (2022).
- Squitti, R., et al. Copper dyshomeostasis in Wilson disease and Alzheimer's disease as shown by serum and urine copper indicators. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 45, 181-188 (2018).
