hyperpolarized 13 C Metabolik Manyetik Rezonans Spektroskopisi ve Görüntüleme

Eugen Kubala; Kim A. Muñoz-Álvarez; Geoffrey Topping; Christian Hundshammer; Benedikt Feuerecker; Pedro A. Gómez; Giorgio Pariani; Franz Schilling; Steffen J. Glaser; Rolf F. Schulte; Marion I. Menzel; Markus Schwaiger

doi:10.3791/54751

Yöntem makalesi

hyperpolarized¹³ C Metabolik Manyetik Rezonans Spektroskopisi ve Görüntüleme

10.2K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/54751

⸱

30 Aralık 2016

Eugen Kubala^*¹^,²^,³ , Kim A. Muñoz-Álvarez^*¹ , Geoffrey Topping¹ , Christian Hundshammer¹^,² , Benedikt Feuerecker¹ , Pedro A. Gómez³^,⁴ , Giorgio Pariani¹^,⁵^,⁶ , Franz Schilling¹ , Steffen J. Glaser² , Rolf F. Schulte³ , Marion I. Menzel³ , Markus Schwaiger¹

¹Department of Nuclear Medicine, Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, ²Department of Chemistry, Technische Universität München, ³GE Global Research, ⁴Zentralinstitut für Medizintechnik der Technischen Universität München (IMETUM), Technische Universität München, ⁵Institute for Biological and Medical Imaging (IBMI), Helmholtz Zentrum München, ⁶IDG Institute of Developmental Genetics, Helmholtz Zentrum München

^* These authors contributed equally

Bu makalede

Özet

Dinamik nükleer polarizasyon ve ardından numune çözünmesi, biyolojik sistemlerde gerçek zamanlı metabolizma çalışmalarını mümkün kılmıştır. Hiperpolarize [^1-13C] piruvat, in vitro bir prostat karsinomu hücre hattında laktat dehidrojenaz aktivitesini incelemek için kullanıldı.

Özet

Geçmiş yıllarda, tümör evresi, yeniden değerlendirilmesinde, tedaviye yanıt izleme ve çeşitli kanserlerin nüks tespiti için yeni yöntemler ¹⁸ F-florodeoksiglukoz ^([18 F ile state-of-the-art pozitron emisyon tomografisi ile birlikte ortaya çıkmıştır ] -FDG PET). ^13C manyetik rezonans spektroskopi görüntüleme ⁽¹³ CMRSI) in vivo ve gerçek zamanlı olarak metabolizma izlenmesini sağlayan bir minimal invaziv bir görüntüleme yöntemidir. ^13C nükleer manyetik rezonans (NMR) göre herhangi bir başka yöntemle gibi, bu da ¹³ ° C ve düşük doğal bolluğu nispeten düşük dönermıknatıslık oranda düşük ısı polarizasyon ve daha sonraki bir düşük sinyal-gürültü oranının bir zorlukla karşı karşıya biyolojik örnekler. Bu sınırlamaları aşarak, daha sonraki numune çözünme ile dinamik nükleer polarizasyon (DNP) son zamanlarda yaygın olarak etkin ölçmek için NMR ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG) sistemlerinde kullandıÇeşitli biyolojik sistemlerdeki çalışma ve görüntü anahtar metabolik yollar. ¹³ CMRSI kullanılan özellikle ilginç ve gelecek vaat eden bir molekül, son on yıl içinde, çok daha yakın in vitro klinik öncesi ve kullanılmaktadır, [1- ¹³ C] piruvat, hücresel enerji metabolizmasını araştırmak için klinik çalışmalarında araştırılmaktadır kanser ve diğer hastalıklar. Bu yazıda, bir 3.35 T preklinik DNP hyperpolarizer kullanarak çözünme DNP tekniğini anahat ve in vitro çalışmalarda kullanımını göstermektedir. Hiperpolarizasyon için benzer bir protokol hem de in vivo çalışmalarda çoğunlukla uygulanabilir. Bunu yapmak için, laktat dehidrojenaz (LDH) kullanılmış ve ¹³ CMRSI ile bir prostat karsinoma hücre hattı [1- ¹³ C] laktat, PC3, in vitro [1- ^13C] piruvat metabolik reaksiyonu katalize.

Giriş

Halen, kanser geniş bir yelpazede tümör evrelemesinde, yeniden değerlendirilmesinde, tedaviye yanıt izleme ve nüks tespiti için en yaygın olarak kullanılan klinik yöntem ^[18F] -FDG PET olduğunu. ¹ Ancak, son zamanlarda, çeşitli roman ve alternatif yaklaşımlar ortaya çıkmıştır. Bu yöntemlerden biri de ¹³ CMRSI olduğunu. Bu teknik, in vitro ya da gerçek zamanlı olarak in vivo metabolizma değerlendirmek için minimal invaziv MRI ardından, bir biyolojik numune içinde ^{13C-molekülünün} giriş kapsar. Bununla birlikte, böyle ^[18F] -FDG PET veya bilgisayarlı tomografi gibi diğer yöntemlerle karşılaştırıldı....