18FDG PET/CT イメージング勉強結核感染と非ひと霊長類における治療のためのツールとしての解析
Summary
ここでは、病気のプロセス、薬物治療、および疾患の再アクティブ化を研究する結核に感染しているヒト以外の霊長類における18F-FDG PET/CT 画像の分析を記述するプロトコルを提案する.
Abstract
結核は、世界でナンバーワンの感染エージェントを今日残る。抗生物質耐性菌の出現は、新しい臨床的に関連するメソッドは病気プロセスおよび潜在的な抗生物質やワクチン治療のため画面を評価するを必要です。癌、アルツハイマー病、炎症/感染症など苦悩の数を研究するための貴重なツールとしてポジトロン断層法/計算トモグラフィー (PET/CT) を設置します。結核の低用量で intrabronchially に感染しているカニクイザルにおける PET/CT 画像の評価に採用されている戦略の数は、ここで説明しました。CT で病巣の大きさの評価と18F f-フルオロデオキシグル コース (FDG) 病変やリンパ節の PET 画像の取り込み、これらの記載されているメソッドを示す PET/CT イメージングが潜在疾患対アクティブの未来の開発を予測できると感染症の潜伏状態から再活性化のための傾向。さらに、肺の炎症の全体的なレベルを分析することによって、これらのメソッドは結核の最も臨床的に関連する既存の動物モデルで治療薬の抗生物質の有効性を決定します。これらの画像解析法、この病気に対してアーセナルで最も強力なツールのいくつか、いくつかの感染症や薬物治療の特性を評価することができますだけでなく、人間の使用のための臨床設定に直接翻訳も研究。
Introduction
結核菌は何千年も人間を悩ませているし、世界で、今他の単一感染エージェントよりもより多くの死亡率を引き起こします。2015 年に場合があった 1050 万報告された新しい結核 (TB) のグローバルにインド、インドネシア、中国、ナイジェリア、パキスタン、南アフリカ共和国から発せられる場合の大半の1 。見積もりはその同じ期間の間に 140 万人に TB から世界の死者数を配置します。この値は、100 年前ほぼ 25% 死亡率よりも低いです。敏感な TB の薬剤は治療、処方、複数の薬を必要とする非常に長いとコンプライアンスが問題。多剤耐性 (MDR) 株の出現は、2015 年に ~ 新しい TB のケースの 580,000 を占めています。MDR結核系統と患者の治療の成功率は 50% 程度になると推定されるのみ。さらに驚くべきは、広範囲 (XDR) の耐性菌の結核、ほぼすべての薬剤に対して耐性があるの登場です。したがって、新しい技術、する必要がある結核を診断する能力を高める TB 研究分野で病気プロセスの免疫学的理解を深める新しい治療法と予防抗生物質を含むスクリーニングを可能にします。療法とワクチンの有効性の研究。
結核は、物理的にその外側の細胞壁が非常に複雑と遅い成長カイネティクスに特徴付けられる好気性の結核菌です。感染症は一般的に咳、くしゃみ、または歌いながら個々 の症状、感染から排出される噴霧液滴に含まれている個々 の細菌の吸入を介して行われます。被曝感染症を発症は、人々 の唯一の 5-10% は臨床的活動性結核を開発します。残りの 90% は、潜在結核感染 (除外)2,3として臨床的にすべての分類はない病気に不顕性感染から範囲のすべてでは、無症候性の感染症の様々 なスペクトルを持っています。この無症候性感染症は、人口の約 10% は彼らの一生の間含まれている感染症の再活性化によって活動性結核を開発します。再活性化のリスクは飛躍的に契約無症候性感染症 hiv 感染者が増加または TNF 阻害剤4,5,6などの免疫抑制薬による治療を受けます。TB 疾患は肺結核、肺と胸部のリンパ節に影響を与えるほとんどの人々 と、スペクトルとしても表示されます。ただし、結核感染も関与の肺のサイトで表示できるように、任意の臓器に感染します。
結核感染の病理学的特徴は、肉芽腫と呼ばれる宿主細胞の組織球状構造です。マクロファージ、T 細胞、B 細胞は、好中球7の変数番号を持つ、肉芽腫の主要なコンポーネントです。肉芽腫の中心部は壊死頻繁です。したがって、肉芽腫は、人を殺したり、肺の他の部分への拡散を防止する、細菌を含む免疫微小環境として機能します。ただし、結核は、肉芽腫によって殺害を覆すし、何十年もこれらの構造の内で永続化できます。一貫した、規則的の新しい感染後結核病変の開発または除外の再活性化のため監視は非現実的であり、科学的に挑戦、時間がかかる。人間と人間のような動物モデル、結核感染や病気の多くの複雑さの理解を促進の科学界にとって非常に有用で縦、これらのプロセスを勉強するテクニック。
ペット/CT は人間と動物モデル8病気の状態の広大な範囲を勉強するために採用されている非常に便利な撮像技術です。ペットは、記者として陽電子放出放射性化合物を使用して機能的な手法です。ブドウ糖などの代謝化合物またはターゲット グループ興味の受容体に結合するように設計、これらの放射性同位元素は通常機能集積化します。非常に低濃度を代謝には影響がないと受容体ターゲット化合物で、十分に低い濃度の飽和レベル以下に関することができますで使用できるペット同位体から放出される放射線は十分に強力な組織に浸透するため、2 などのエージェントを使用する場合の処理-デオキシ – 2-(18F) フッ素 D-グルコース (FDG)。CT は体9内器官の物理的な特性を識別するためにさまざまなレベルの x 線の減衰を使用して三次元 x 線イメージング技術です。組み合わせれば、PET、CT は、特定の場所とペット検査の取り込みを示す構造を決定する地図として使用されます。ペット/CT は人間と病態、薬物治療、疾患のスペクトルの応答に多くの重要な洞察をもたらした結核感染と感染動物モデルの生体内イメージングのための強力なツール等6 ,,1011,12。この作品は、縦肉芽腫サイズ、fdg 個々 の病変、全体の肺とリンパ節 FDG 親和と肺の検出などのパラメーターを使用した非ひと霊長類モデルで TB を勉強する特定のペット/CT 分析方法をについて説明します病6,10、11,12。
本稿では画像非ひと霊長類 (NHPs) 使用して縦病気の進行と薬物治療結核の感染を評価する具体的にはカニクイザルのニホンザルにおける解析の方法論を説明します。.動物が活動性結核と無症候性感染症を持つ残りの動物の開発 〜 50% とさまざまな疾患の転帰を示す結核アードマンひずみの低用量を接種したときので、NHPs は貴重な動物モデル (すなわち感染症の除外を制御する)、人間3,13,14,15,16に見られる臨床疾患のスペクトルに最も近いモデルを提供します。Macaques、マカク属の除外の再活性化は、人間、ひと免疫不全ウイルス (エイズ、HIV のサル バージョンとしてサル免疫不全ウイルス (SIV) を使用して)、CD4 の枯渇や腫瘍の例が含まれての再活性化を引き起こす同じエージェントによってトリガーされます。壊死因子 (TNF) 中和13,16です。さらに、macaques、マカク属を呈する病態を形成する組織の肉芽腫を含む肺や他の臓器の17の人間に見られるように非常に似ています。したがって、このモデルは、薬物療法と結核14,18のためのワクチンについての貴重な知識と同様、結核感染の基本的な宿主-病原体相互作用に重要な洞察を提供して,19,20,21。
ペット/ct の外観、配布、および個々 の肉芽腫の進行を追跡する機能を提供します.この作品は主にグルコースのアナログとして、代謝活性の高い宿主の細胞、マクロファージ、好中球、リンパ球8などいずれも肉芽腫に取り入れたプローブとして FDG を使用します。したがって、FDG はプロキシでホストの炎症のためです。詳細な解析手順は本購入、使用できる広く使用される DICOM ビューワ OsiriX を使用します。説明画像解析法は、時間をかけて図形、サイズ、および個々 の肉芽腫の代謝活性 (fdgを経由) を追跡し、地図として動物の剖検時に特定の病変を識別するためのイメージングを使用しています。また、別のメソッドを開発した特定のしきい値 (SUV ≥ 2.3) 上肺野に fdg の合計を数量化し、ワクチンに至る研究の間で対照群と実験群間の違いを評価するこの値を使用します。共同感染モデルに試験。これらのデータは、肺で fdg のこの全体的な測定、細菌負荷、従って病気の状態についての情報を提供することに関連付けられたサポートします。同様の分析は、同様に病気の進行を研究する胸部のリンパ節の FDG 取り込みで実行できます。次のプロトコルでは、画像解析による動物の感染実験のプロセスについて説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
ペット/CT から得られたデータは、そのような技術がなければ観測できないM. 結核感染の多くの側面の代理人測定として使用できます。ペット/CT は x 線技術、ニホンザルの研究で頻繁に使用されるよりもはるかに敏感です。ペット/CT は、構造、空間、機能情報を提供します。上記解析がある病気の進行を監視、薬物治療の有効性を評価する、再活性化6,<sup clas…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者はこれらの画像検査手順を確立する指導の感染対策と L. Eoin カーニー Lopresti ブライアンをアウトラインのマーク ・ ロジャースを認めることを希望します。国立衛生研究、国立研究所のアレルギーと感染疾患 R01 AI111871 (P.L.L.)、国立心臓、肺、血液研究所 R01 HL106804 (J、ビル ・ アンド ・ メリンダ ・ ゲイツ財団 (J.L.F.、P.L.L.) でに提供されているこの仕事のための資金.バミューダ) R01 HL110811。
Materials
| Ketamine | Henry Schein | 23061 | Henry Schein |
| Telazol | Zoetis | 4866 | Henry Schein |
| Cetacaine | Patterson Vet Generics | 07-892-6862 | Patterson |
| Sterile saline | Hospira | 07-800-9721 | Patterson |
| 7H11 agar | BD | 283810 | BD Biosciences |
| IV catheter | Surflash | 07-806-7659 | Patterson |
| 18F-FDG | Zevacor | N/A | |
| Endotracheal tube | Jorgensen Labs Inc | 07-887-0284 | Patterson |
| Artificial tears | Patterson Vet Generics | 07-888-1663 | Patterson |
| Isoflurane | Zoetis | 07-806-3204 | Patterson |
| Neurologica Ceretom CT | Samsung Neurologica | N/A | |
| Siemens Focus 220 microPET | Siemens Molecular Imaging Systems | N/A | |
| Inveon Research Software | Siemens Molecular Imaging Systems | N/A | |
| OsiriX | Pixmeo | N/A |
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