Yöntem makalesi

hyperpolarized 13 C Metabolik Manyetik Rezonans Spektroskopisi ve Görüntüleme

10.2K görüntüleme

DOI:

10.3791/54751

30 Aralık 2016

* 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....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. Numune Stok Çözeltisinin Hazırlanması

  1. 1-mmol/L GadM nihai konsantrasyonu elde etmek için konsantre [1-13C]pirüvik asite gadoterat meglumin (GadM, 0.5 mol/L) ekleyin. Bu karışıma, nihai konsantrasyonu 15 mmol/L olacak şekilde trityl radikal tris (8-karboksi-2,2,6,6-tetra-(hidroksietil)-benzo-[1,2-4,5]-bis-(1,3)-ditiyol-4-il)-metil sodyum tuzu (OX063) ekleyin. Tam çözünme gerçekleşene kadar vorteksleyin.
    NOT: Bu stok çözelti hazırlığı, 3.35-T preklinik DNP hiperpolarizör ile kullanım için tasarlanmıştır. 7-T klinik hiperpolarizör kullanıldığında, daha yüksek manyetik alanda sağladığı faydalar ihmal edilebilir düzeyde olduğundan gadoterat m....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

“Mikrodalga tarama” sonuçları Şekil 3'te gösterilmiştir. Bu sonuçlar, yerel 3,35-T hiperpolarizer için [1-13C]piruvat örneğinin optimal mikrodalga frekansının 94,156 GHz olduğunu göstermektedir. Bundan sonraki tüm hiperpolarizasyon deneyleri (n = 14), 10 mW güçle bu mikrodalga frekansı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Mikrodalga ışınlaması 60 ila 80 dk boyunca uygulanmış ve %90'tan yüksek bir katı hal hiperpolarizasyonu elde edilmiştir. Sonuçlar Şekil 4'te sunulmuştur. Hiper.......

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

13Hiperpolarize problarla CMRSI, metabolizmayı gerçek zamanlı olarak in vitro ve in vivo olarak izlemek için umut verici bir yöntemdir. Bu deneysel süreci kullanırken çok önemli bir husus, özellikle in vitro deneylerle ilgili olarak uygun standardizasyondur. İlk olarak, her deneyde aynı hiperpolarize malzeme konsantrasyonunu elde etmek için numunenin hazırlanmasının düzgün ve tutarlı bir şekilde yapılması gerekir. Bu, hem hiperpolarize edilecek numunenin hem de tamponun hassas bir şe.......

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Rolf F. Schulte ve Marion I. Menzel, GE Global Research'te çalışıyor.

Teşekkürler

E.K., Münih Teknik Üniversitesi'ndeki Biyomühendislik Enstitüsü'nün (GSB) desteğini minnetle kabul eder. Bu çalışma, SFB İşbirlikçi Araştırma Merkezi 824, "Kanser Tedavilerinin Seçimi, İzlenmesi ve Bireyselleştirilmesi için Görüntüleme" bünyesindeki Alman Araştırma Vakfı (DFG) tarafından desteklenmiştir.

....

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
HyperSense DNP PolarizörOxford Instruments3.35 T klinik öncesi DNP hiperpolarizör
GE/Agilent MR901GE Healthcare/Agilent Technologies7 T klinik öncesi MRI tarayıcı, onrodent deneyleri için tasarlanmış küçük delikli
Spinsolve CarbonMagritek1 T NMR spektrometresi kalıcı mıknatıslı
Döteryum OksitSigma Aldrich7789-20-0
Sodyum fosfat dibazikSigma Aldrich7558-79-4
Sodyum fosfat monbazikSigma Aldrich7558-80-7
Sodyum hidroksitSigma Aldrich1310-73-2
Disodyum edetatSigma Aldrich6381-92-6
Pirüvik asit - 13< sup>C1Cambridge İzotopları LaboratuvarlarıCLM-8077-1
Dotarem (0,5 mmol/L)Guerbetgadoterat meglumin   
TRIS (8-Karboksi-2,2,6,6-tetra- (hidroksietil)-Benzo- [1,2– 4,5] -bis-(1,3) -ditiol-4-il) -metil sodyum tuzu (OX063)GE Healthcaretrityl radikali, serbest elektron kaynağı olarak kullanılır
PC3 hücre hattıATCCCRL1435
F-12K ortamı ATCC30-2004
Fetal Sığır SerumuATCCSCRR-30-2020
Tripsin-EDTA Çözeltisi, 1xATCC30-2101
Örnek plastik kapOxford Instruments
Tripan mavisiBio-Rad145-0013-MSDS

Kaynaklar

  1. Rohren, E. M., Turkington, T. G., Coleman, R. E. Clinical applications of PET in oncology. Radiology. 231 (2), 305-332 (2004).
  2. Overhauser, A. W. Polarization of Nuclei in Metals. Phys. Rev. 92 (2), 411-415 (1953).
  3. Carver, T. R., Slichter, C. P.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Hiperpolarize 13C MRSIDinamik N kleer PolarizasyonKarbon 13 Metabolik G r nt lemez nme DNP Tekni iProstat Karsinomu PC3 H creleriLaktat Dehidrojenaz Analizi13C Pir vat MetabolizmasNMR Spektroskopi G r nt lemeGer ek Zamanl Metabolik zlemeKanser Metabolizmas al malar

İlgili makaleler