Hyperpolarizovaná 13C MRI pro imunoterapii rakoviny (DNPSPIO)

Vyšetřovatelé plánují 3letou studii s randomizovaným uspořádáním observační studie rozdělené do dvou skupin, do které bude zařazeno 90 subjektů s nově diagnostikovaným nebo recidivujícím gynekologickým karcinomem z nemocnice Linkou Chang Gung Memorial Hospital (CGMH), které dostávají terapii ICI pro tuto prospektivní studii. Standardní péče, např. MRI/CT/PET, jsou dříve vyžadovány pro screeningovou metodu první linie, s nádorovými sklíčky a rutinní krevní analýzou při úvodní návštěvě. Po náhodném přiřazení bude 30 způsobilých subjektů přiřazeno do zobrazovací skupiny nové generace a mezi základní linií a 2 týdny imunoterapie obdrží dvě integrovaná vyšetření – integrované vyšetření DNP a metabolomiky.

Subjekty v zobrazovací skupině nové generace dostanou zobrazení sleziny DNP, následované nekontrast-zvyšujícím MRF v lézi a MR relaxometrií, které poskytují kvantitativní měření metabolismu probíhajícího ve slezině a v rakovinných buňkách, v daném pořadí. DNP je injikován 13C kontrastní látkou hyperpolarizovaným 13C pyruvátem (HP [1-13C] pyruvát) intravenózně do paže a studovaný lék je injikován v dávce 0,43 ml/kg, která je značena neradioaktivním izotopem 13C při V poloze Cl se hyperpolarizované signály 13C získají akvizicí MR spektra a poté se provedou MRF sekvence pro získání multiparametrových tkáňových charakteristik. Obecná zobrazovací skupina obdrží stejné strategie MR, ale bez skenování DNP sleziny.

Všechny MRI sekvence budou prováděny na 3T klinickém skeneru (Discovery MR750w, GE Healthcare, Milwaukee, USA) s flexibilní povrchovou 13C/1H multinukleární vysílací a přijímací cívkou (RAPID Biomedical, Bavorsko, Německo) pro pokrytí oblasti sleziny.

DNP-MRI:

V souladu se správnou výrobní praxí (GMP) léčiv bude [1-13C]pyruvát pro lidi připravován v čisté místnosti ISO 8 a laminárním proudění ISO 5 na Oddělení nukleární medicíny, Chang Gung Memorial Hospital v Linkou, Taiwan. . Předmíchaná kyselina [1-13C]pyrohroznová/12,5 mM Electronic Paramagnetic Agent (Electronic Paramagnetic Agent; EPA; AH111501, GE Healthcare, Oslo, Norsko) bude zabalena do sterilní lékárnické sady (Sterile Fluid Path; SFP, GE Research Circle Technology ) a polarizované v polarizátoru (SPINlab, GE Research Circle Technology) při 0,7 - 0,8 K a magnetickém poli 5 T po dobu alespoň 2 - 3 hodin. Po rychlém rozpuštění v ohřáté vodě projde filtrem EPA, aby se odstranil přebytek EPA a byl smíchán s neutralizačním médiem (NaOH/TRIS/EDTA) v přijímači a poté automaticky detekován optickým měřením v přístroji QC (GE GE Research Circle Technology), včetně koncentrace pyruvátu, koncentrace EPA, pH, teploty, objemu a úrovně polarizace, při současném nasávání roztoku obsahujícího hyperpolarizovaný [1-13C]pyruvát přes 0,2 μm koncový filtr (ZenPure, Manassas, Virginia) do injekční stříkačky (Medrad, Warrendale, Pennsylvania), aby byla zajištěna sterilita. Poté, co odpovědný lékař zkontroluje, že parametry kontroly kvality splňují kritéria, bude pacientovi podána intravenózní injekce v dávce 0,43 ml/kg při průtoku 5 ml/s a poté bude propláchnut 20 ml fyziologického roztoku. Integrita koncového filtru (Threshold = 50 psi) bude zkontrolována ihned po výdeji.

Během skenování 13C-MRI bude nejprve provedena sada detekcí obrazu pro určení polohy a poté bude signál 13C zkalibrován, včetně gradientního shimmingu, potvrzení střední frekvence 13C (vypočteno ze střední frekvence 1H) a optimalizace zesílení emise (pomocí Bloch-Sieger sekvence ), po 30sekundové prodlevě od injekce bude provedena následující rychlá 13C sekvence, která bude trvat přibližně 2-3 minuty:

1. Pulzní snímání spekter 13C: úhel převrácení = 10°; TR = 2000 ms; tloušťka plátku = 30 mm; čtená šířka pásma = 5000 Hz; spektrální sběrná místa 2048; opakování = 14; doba akvizice = 2000 ms; časově rozlišená rychlost = 2000 ms.
2. Zobrazení pyruvátu, laktátu a alaninu specifické pro metabolit 13C (spektrální-prostorové RF pulzy následované helikálním odečtem): TR = 250 ms; TE = N/A; prostorové rozlišení v rovině = 10 x 10 mm^2; velikost matrice = 128 x 128 mm^2; zorné pole = 22 x 22 cm^2; tloušťka plátku = 20 mm; úhel převrácení = 15°/30°/30° (pyruvát/laktát/alanin); doba akvizice = 250 ms; časové rozlišení = 1000 ms.
3. 13C zobrazování chemického posunu: TR = 80 ms; TE = N/A; prostorové rozlišení v rovině = 25 x 25 mm^2; velikost matrice = 8 x 8 mm^2; zorné pole = 20 x 20 cm^2; tloušťka plátku = 20 mm ; Úhel převrácení = 15°; Doba akvizice = 80 ms.

DWI:

Klinická MR studie bude pokračovat po 13C DNP s původním skenerem a bude používat planární techniku ​​s jedním echem s potlačením tuku (doba opakování ms/čas echa ms: 3300/79; počet průměrů signálu: 4; tloušťka řezu: 4 mm ; mezera; 1 mm; matrice: 128 x 128 mm^2; zorné pole 20 x 20 cm^2). Nejvyšší b-hodnota 1000 sec/mm^2 byla zvolena pro optimalizaci poměru signálu k šumu. Difuzně vážené gradienty se aplikují ortogonálně pro výběr řezu, fázové kódování a směr čtení a sklon bude vypočítán z logaritmické křivky poklesu intenzity signálu proti hodnotě b (Syngo, Siemens, Erlangen, Německo).

MR otisky prstů (MRF):

MAGiC (MAGnetic resonance image Compilation) bude využívat 2D rychlé spinové echo založené na multi-saturačním zpožděném multi-echu. Pro akvizici MRF se používá volná precese v ustáleném stavu (SSFP) se stopami akvizice prokládanými pomocí 89 pod vzorkovanými spirálami zlatého úhlu, šířka pásma vzorkování = ±250 kHz, TR = 9 ms, TE = 2,2 ms, NEX = 1 a 979 snímků. B0 a B1 nejsou zahrnuty v sekvenci, ale obrysy řezů jsou zahrnuty pro zlepšení přesnosti T2, další zobrazovací parametry používané v MAGiC a MRF skenech jsou: FOV = 22 x 22 mm^2; matice = 256 x 256; tloušťka řezu = 4 mm, mezera 1 mm; 20 kusů. Časové intervaly skenování jsou přibližně 4 minuty, respektive 3,6 minuty.

MR relaxometrie:

Iterativní rozklad vody a tuku s echo asymetrií alespoň čtvereční odhad-kvantifikace železa (IDEAL-IQ) má následující parametry: TR 10 ms; TE 4,7 ms; echo číslo 6, v rozsahu od 1,1 ms do 6,38 ms FOV 35-40 cm; velikost matrice 128 × 128; šířka pásma pixelů 325 Hz; úhel překlopení 6; tloušťka plátku 10 mm; mezera mezi plátky 5 mm. Snímky jsou pořizovány během zadržení dechu trvajícího méně než 30 sekund. R2* se vypočítá pomocí následujícího vzorce: R2*IDEÁLNÍ = -1,276 + 1,2366 * R2*GRE. R2* se poté převede na koncentraci železa (mg/g) pomocí široce používaného vzorce navrženého Woodem et al.: Koncentrace železa = 0,202 + 0,0254 x R2*

Zatímco pro železo ve slezině neexistuje žádné přijatelné normální rozmezí, jako horní limit se navrhuje 1,98 mg/g, přičemž 2,74 mg/g se uvádí jako patologické. Železo ve slezině se liší podle věku a pohlaví. Obsah železa ve slezině je vyšší u mužů než u žen (muži: 0,96 ± 0,34 mg/g, ženy: 0,87 ± 0,29 mg/g). U žen je menopauza spojena s 0,12 mg/g vyšším obsahem železa ve slezině. Je třeba poznamenat, že GRE echo čas abdominální MRI je nedostatečný pro kvantifikaci železa, když železo překročí prahovou hodnotu (přibližně 4 mg/g).

Metabolomika:

Vzorky plazmy, moči a/nebo tkáně odebrané pacientům budou dále analyzovány pomocí 1H NMR s vysokým rozlišením (Bruker 600MHz NMR spektrometr) a LC-TOFMS (Waters Q-TOFMS) umístěných v Centru klinické metabolomiky v nemocnici Chang Gung Memorial Hospital. Standardní metabolomický software - GeneSpring MS, Markerlyn XS a Metaboanalyst, bude také použit pro multivariační analýzu a prezentaci dat. V databázích METLIN, HMDB a KEGG se bude vyhledávat přesný soubor funkcí vykazujících významné rozdíly mezi skupinami imunoterapie před a po imunoterapii. Předpovědi sloučenin budou provedeny pomocí databází metabolitů a softwaru pro generování vzorců. K dispozici jsou také nekomerční a komerční aplikace, jako je MetaboAnalyst pro metabolomické studie. Laboratorní vyšetření zahrnují rutinní zánětlivé indexy, jako je sedimentace erytrocytů (ESR), C-reaktivní protein (CRP), prokalcitonin, plazmatický antioxidační index (TAC), celulární antioxidační index (GPX), index poškození DNA (8-OHdG ) a lipidy index oxidace a zánětu (MPO); konvenční metabolické indexy, jako je LDH, laktát a pyruvát; a indexy související s imunitní funkcí, jako jsou T lymfocyty & B lymfocyty, testy podskupiny T lymfocytů, HLA-B27, IL-6, a1-globulin a a2-globulin. Pokud pacient podstoupil sklíčka pro histopatologickou diagnostiku, bude také stanovena tkáňová exprese LDH a MCT proteinu.