Анализ ¹⁸FDG ПЭТ/КТ изображений как инструмент для обучения микобактерии инфекции и лечение в Non-human приматов

Микобактерии преследуют люди на протяжении тысячелетий и причин смертности более чем любой другой один инфекционного агента в мире сегодня. В 2015 году, там были 10,5 миллиона новых случаев заболевания туберкулезом (ТБ) глобально¹ с в большинстве случаев, вытекающих из Индии, Индонезии, Китая, Нигерии, Пакистана и Южной Африки. Оценкам место глобальной смертности от туберкулеза в 1,4 миллиона человек в течение этого же периода времени. Это значение является почти на 25% ниже, чем уровень смертности 100 лет назад. Хотя наркотики чувствительным ТБ поддается лечению, режима длительный, требующий несколько препаратов и соблюдения является проблемой. Появление multi-лекарственно устойчивых штаммов (МЛУ) приходилось ~ 580 000 новых случаев туберкулеза в 2015 году. Показатель успешного лечения пациентов с МЛУ штаммов микобактерий туберкулеза только оценивается около 50%. Еще более тревожным является появление широко резистентных штаммов (XDR) микобактерий туберкулеза, устойчивые к почти все доступные наркотиков. Таким образом новые методы необходимы в области исследования туберкулеза, повысить способность диагностировать туберкулез, увеличить иммунологических понимание процесса заболеванием и позволяют для скрининга новых процедур и стратегий профилактики, включая антибиотик схемы и исследования эффективности вакцины.

М. туберкулез является аэробных Фита палочкой, которое физически характеризуется ее очень сложной внешней клеточной стенки и медленного роста кинетики. Инфекция обычно происходит через вдыхание отдельных бактерии, содержащиеся в аэрозольных капельки, которые исключают из симптоматическое, инфицированные лица при кашле, чихании или пения. Облучаемых лиц, которые развиваются инфекции только 5-10% людей развивать активные клинических ТБ. Оставшиеся 90% имеют различные спектр бессимптомные инфекции, которые колеблется от субклинической инфекции не болезни на всех, все из которых клинически классифицируется как ТБ латентной инфекции (LTBI)^2,3. Населения, имеющий этот бессимптомной инфекции примерно 10% будет развиваться активной формы ТБ путем реактивации инфекции содержащихся в их жизни. Риск возобновления резко увеличивается, если человек с контрактами бессимптомной инфекции ВИЧ или проходит лечение иммуносупрессивным препаратом, как ФНО ингибиторы^4,5,6. Активный туберкулез также представляет как спектра, большинство людей, имеющих легочный туберкулез, который влияет на легких и грудной лимфатические узлы. Однако микобактерий туберкулеза могут заразить любой орган, так что инфекция может также присутствует в внелегочный сайты участия.

Патологическое отличительной чертой микобактерий инфекции является организованная сферическая структура клеток хозяина, называется гранулемы. Макрофаги, Т-клетки и клетки являются основными компонентами гранулемы, с переменным числом нейтрофилов⁷. Центр гранулемы часто некротические. Таким образом гранулемы функции иммунной микроокружения убить или содержать бациллы, предотвращение распространения на другие части легких. Однако микобактерий туберкулеза могут подорвать убийства, гранулемы и сохраняются на протяжении десятилетий в рамках этих структур. Последовательной и регулярный мониторинг для развития активного туберкулеза после новой инфекции или возобновление деятельности LTBI является непрактичным, научно сложным и трудоемким. Методы, которые изучать эти процессы продольно, в людей и человека как Животные модели, являются чрезвычайно полезными для научного сообщества в углублении понимания многих сложностей микобактерий инфекции и болезни.

ПЭТ/КТ является чрезвычайно полезным Тепловизионная техника, которая использовалась для изучения широкий спектр государств заболеваний в организме человека и животных моделей⁸. PET является функциональный метод, который использует позитронно излучающих радиоактивных соединений в качестве репортера. Эти радиоизотопы обычно функционализированных метаболических соединения, такие как глюкоза, или группу таргетинга, предназначенный для связывания с рецептором интерес. Так как излучение от PET изотопов достаточно сильны, чтобы проникнуть в ткани, может использоваться очень низких концентрациях, которые для изучения ниже уровни насыщения в рецептор ориентация соединений и при достаточно низкой концентрации позволяет иметь никакого влияния на метаболические процессов при использовании агентов, таких как 2-deoxy – 2 – (¹⁸F) фтор-D-глюкоза (ФДГ). КТ является трехмерной рентгеновских изображений техника, которая использует различные уровни ослабления рентгеновского для определения физических характеристик органы внутри тела⁹. Когда в паре с PET, CT используется как карту для определения конкретных местах и структур, которые показывают поглощения радиоиндикаторных ПЭТ. ПЭТ/КТ является мощным инструментом для в vivo изображения людей и животных моделях, инфицированных микобактерий инфекции, что привело к многие важные идеи в патогенезе, ответ для лечения наркомании, заболеваний спектра, и т.д.^{6 ,10,,1112}. Эта работа описывает конкретные аналитические методы PET/CT учиться в моделей нечеловеческих приматов, продольно с использованием параметров, таких как размер гранулемы, ФДГ в отдельных поражений и всей алчности FDG легких и лимфатических узлов, обнаружение внелегочного туберкулеза болезни в^6,10,,1112.

Эта рукопись описывает методики визуализации анализа в нечеловеческих приматов (Евросоюзе), специально cynomolgus макак, которые используются для оценки продольно прогрессирования заболевания и лечение наркоманов, после инфекции с микобактерий туберкулеза . Евросоюзе являются ценные Животные модели, потому что когда прививанным с низкой дозой Эрдман штамм микобактерий туберкулеза , животных показывают различные исходы заболевания с ~ 50% развития активной формы ТБ и остальных животных, имеющих бессимптомной инфекции (т.е. контроль инфекции, LTBI), предоставляя ближайший модель спектр клинического заболевания, видел в людях^{3,13,14,,1516}. Возобновление LTBI в макак инициируется же агенты, которые вызывают возобновление в организме человека, примерами которых вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ, используя обезьяний иммунодефицита (СИВ) как макака версия ВИЧ), CD4 истощения или опухоль некроз фактор (ФНО) нейтрализации^13,16. Кроме того макак представлять с патологией, который очень похож на что видел в людях, в том числе организованной гранулемы, которые формируют в легких или других органов¹⁷. Таким образом эта модель обеспечивает важное понимание взаимодействия основных хост возбудителя в микобактерий инфекции, а также ценные знания о получающим и вакцины против туберкулеза^{14,18 , 19 , 20 , 21}.

ПЭТ/КТ обеспечивает возможность следить за внешний вид, распределение и прогрессирования отдельных гранулемы. Эта работа в основном используется FDG как зонд, который, как аналог глюкозы, включает в метаболически активные хост клетки, макрофаги, нейтрофилы и лимфоцитов⁸, все из которых находятся в гранулемы. Таким образом ФДГ является прокси для узла воспаления. Здесь подробные процедуры анализа использует OsiriX, широко используемых DICOM зрителя, доступных для приобретения и использования. Описанные методы анализа изображения отслеживать форму, размер и метаболической активности (через ФДГ) отдельных гранулемы с течением времени и использует изображения как карта для выявления конкретных поражений на животных вскрытие. Кроме того отдельный метод был разработан количественно суммирования ФДГ в легких выше определенного порога (≥ 2.3 внедорожник) и использует это значение для оценки различий между элементом управления и экспериментальных групп различных исследований, начиная от вакцины испытания для сочетанной инфекции моделей. Эти данные подтверждают которые эта общая мера ФДГ в легких связано с бактериальной бремя, таким образом предоставляя информацию о состоянии болезни. Аналогичный анализ может выполняться на ФДГ грудной лимфатические узлы для изучения прогрессирование болезни также. Следующий протокол описывает процесс экспериментальной от животных инфекции путем анализа изображений.