L'uso di un multi-comparto dinamico singolo enzima Phantom per gli Studi di hyperpolarized Risonanza Magnetica Agents
Summary
A multi-compartment dynamic phantom is used to simulate some biology of interest for metabolic studies using hyperpolarized magnet resonance agents.
Abstract
Imaging di substrati hyperpolarized di risonanza magnetica mostra una grande promessa per la valutazione clinica dei processi biochimici critici in tempo reale. A causa di vincoli fondamentali imposti dallo Stato iperpolarizzato, tecniche di imaging e di ricostruzione esotiche sono comunemente usati. è criticamente necessario un sistema pratico per la caratterizzazione delle dinamiche, metodi di imaging multi-spettrale. Tale sistema deve riproducibile ricapitolare le dinamiche chimici utili dei tessuti normali e patologici. Il substrato più ampiamente utilizzato fino ad oggi è hyperpolarized [1- 13 C] -pyruvate per la valutazione del metabolismo del cancro. Descriviamo un sistema phantom a base di enzimi che media la conversione del piruvato in lattato. La reazione viene iniziata mediante iniezione dell'agente iperpolarizzato in più sezioni nell'ambito del fantoccio, ciascuno dei quali contiene diverse concentrazioni di reagenti che controllano la velocità di reazione. Più compartimenti sono necessarie per garantire che imasequenze ging catturano fedelmente l'eterogeneità spaziale e metaboliche del tessuto. Questo sistema sarà di aiuto allo sviluppo e la convalida di strategie di imaging avanzate, fornendo dinamiche chimiche che non sono disponibili da fantasmi convenzionali, così come il controllo e la riproducibilità ciò non è possibile in vivo.
Introduction
L'impatto clinico della risonanza magnetica iperpolarizzato (MRI) di 13 composti C-marcati è criticamente dipendente dalla sua capacità di misurare i tassi di conversione chimica nel tempo reale spettroscopia di risonanza magnetica e spettroscopia di imaging 1-5. Durante lo sviluppo sequenza e la verifica, conversione chimica dinamica viene generalmente ottenuta attraverso in vivo o in vitro 6-9 che offrono un controllo limitato e riproducibilità. Per il test robusto e la garanzia della qualità, un sistema più controllato che conserva la conversione chimica endemica a questa misura sarebbe preferibile. Descriviamo un metodo per realizzare questa conversione in modo riproducibile utilizzando un singolo dinamica phantom enzima.
La maggior parte degli studi con hyperpolarized 13 agenti C Focus on Imaging substrati hyperpolarized in un ambiente biologico funzionante. Questa è la scelta più ovvia se l'obiettivo è quello di studiare biologicaAl trattate o determinare un potenziale di impatto sulla cura clinica. Tuttavia, se la caratterizzazione di qualche algoritmo di elaborazione del sistema di misura o di dati è desiderato, modelli biologici presentano numerosi inconvenienti quali intrinseca variabilità spaziale e temporale 10. Tuttavia, fantasmi statiche convenzionali hanno la conversione chimica che guida l'interesse clinico primario in MRI di substrati hyperpolarized, e non possono essere utilizzati per caratterizzare rilevamento di tassi di conversione o altri parametri dinamici 11. Utilizzando un unico sistema enzimatico possiamo fornire conversione chimica controllabili e riproducibili, consentendo rigoroso esame delle strategie di imaging dinamico.
Questo sistema è rivolto ai ricercatori che stanno sviluppando strategie di imaging per substrati hyperpolarized e desiderano caratterizzare le prestazioni per il confronto con approcci alternativi. Se le misurazioni statiche sono il punto finale desiderato quindi statico 13 C-etichettati metabolita fantasmi will bastare 11. Sull'altra estremità se più caratterizzazione biologico complesso è fondamentale per il metodo (consegna, densità cellulare, ecc), allora saranno necessari modelli biologici effettive 12-14. Questo sistema è ideale per la valutazione delle strategie di imaging che mirano a fornire una misura quantitativa dei tassi di conversione chimica apparenti.
Protocol
Representative Results
Discussion
l'imaging in tempo reale di metaboliti hyperpolarized ha molte sfide uniche per la progettazione sequenza, convalida e controllo qualità. La capacità di risolvere l'eterogeneità spazio-temporale e spettrale offre un notevole potenziale clinico, ma preclude QA e validazione metodi associati con la RM convenzionale. sequenze di immagini complesse o algoritmi di ricostruzione possono avere dipendenze sottili che li rendono difficili da caratterizzare o convalidare al di fuori di questo esperimento di imaging. L&…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da CPRIT concessione (RP140021-P5) e un premio Julia Jones Matthews Cancer Research Scholar CPRIT formazione alla ricerca (RP140106, CMW).
Materials
| 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 |
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