Hyperpolarisierte 13C-MRT für die Krebs-Immuntherapie (DNPSPIO)

Die Forscher planen eine 3-jährige Studie mit einem randomisierten Beobachtungsstudiendesign mit zwei Gruppenzuweisungen, in die 90 Probanden mit neu diagnostiziertem oder rezidivierendem gynäkologischem Krebs aus dem Linkou Chang Gung Memorial Hospital (CGMH) aufgenommen werden, die eine ICI-Therapie für diese prospektive Studie erhalten. Standardpflege, z. MRT/CT/PET, sind vorab für die First-Line-Screening-Methode mit Tumorobjektträgern und routinemäßigen Blutuntersuchungen beim ersten Besuch erforderlich. Nach der zufälligen Zuweisung werden 30 geeignete Probanden der Bildgebungsgruppe der nächsten Generation zugeteilt und erhalten zwei integrierte Untersuchungen zwischen der Grundlinie und 2 Wochen Immuntherapie – die integrierte Untersuchung von DNP und Metabolomik.

Die Probanden in der Bildgebungsgruppe der nächsten Generation erhalten eine Milz-DNP-Bildgebung, gefolgt von einer nicht kontrastverstärkenden MRF an der Läsion und einer MR-Relaxometrie, die quantitative Messungen des Stoffwechsels in der Milz bzw. in den Krebszellen liefern. DNP wird mit 13C-Kontrastmittel hyperpolarisiertem 13C-Pyruvat (HP [1-13C]-Pyruvat) intravenös in den Arm injiziert, und das Studienmedikament wird in einer Dosis von 0,43 ml/kg injiziert, das mit dem nicht radioaktiven Isotop 13C at markiert ist In der C1-Position werden hyperpolarisierte 13C-Signale durch MR-Spektrumerfassung erhalten, und dann werden MRF-Sequenzen durchgeführt, um Multiparameter-Gewebeeigenschaften zu erhalten. Die allgemeine Bildgebungsgruppe erhält die gleichen MR-Strategien, jedoch ohne Milz-DNP-Scan.

Alle MRT-Sequenzen werden auf einem klinischen 3T-Scanner (Discovery MR750w, GE Healthcare, Milwaukee, USA) mit einer multinuklearen 13C/1H-Sende-Empfangsspule mit flexibler Oberfläche (RAPID Biomedical, Bayern, Deutschland) zur Abdeckung der Milzregion durchgeführt.

DNP-MRT:

Um der Good Manufacturing Practice (GMP) für Arzneimittel zu entsprechen, wird [1-13C]Pyruvat für Menschen im ISO 8-Reinraum und ISO 5-Laminar-Flow in der Abteilung für Nuklearmedizin des Chang Gung Memorial Hospital in Linkou, Taiwan, hergestellt . Das vorgemischte [1-13C]Brenztraubensäure/12,5 mM elektronisches paramagnetisches Mittel (elektronisches paramagnetisches Mittel; EPA; AH111501, GE Healthcare, Oslo, Norwegen) wird in einem sterilen Apothekenkit (Sterile Fluid Path; SFP, GE Research Circle Technology) verpackt ) und im Polarisator (SPINlab, GE Research Circle Technology) bei 0,7 - 0,8 K und einem Magnetfeld von 5 T für mindestens 2 - 3 Stunden polarisiert. Nachdem es schnell in erhitztem Wasser aufgelöst wurde, wird es durch einen EPA-Filter geleitet, um überschüssiges EPA zu entfernen, und in der Vorlage mit Neutralisationsmedium (NaOH/TRIS/EDTA) gemischt und dann automatisch durch optische Messung in der QC-Maschine (GE GE Research Circle Technology), einschließlich Pyruvatkonzentration, EPA-Konzentration, pH-Wert, Temperatur, Volumen und Polarisationsgrad, während gleichzeitig eine Lösung, die hyperpolarisiertes [1-13C]Pyruvat enthält, durch einen 0,2-μm-Endfilter (ZenPure, Manassas, Virginia) in einen gezogen wird Verabreichungsspritze (Medrad, Warrendale, Pennsylvania), um die Sterilität sicherzustellen. Nachdem der verantwortliche Arzt überprüft hat, dass die QC-Parameter die Kriterien erfüllen, wird dem Patienten eine Dosis von 0,43 ml/kg bei einer Flussrate von 5 ml/s intravenös injiziert und dann mit 20 ml physiologischer Kochsalzlösung gespült. Unversehrtheit des Endfilters (Schwellenwert = 50 psi) wird unmittelbar nach der Abgabe überprüft.

Während des 13C-MRT-Scannens wird zunächst eine Reihe von Bilderkennungen zur Positionierung durchgeführt, und dann wird das 13C-Signal kalibriert, einschließlich Gradienten-Shimming, Bestätigung der 13C-Mittelfrequenz (berechnet aus der 1H-Mittelfrequenz) und Optimierung der Emissionsverstärkung (unter Verwendung von Bloch-Sieger-Sequenz) wird nach einer Verzögerung von 30 Sekunden nach der Injektion die folgende schnelle 13C-Sequenz durchgeführt, die etwa 2-3 Minuten dauert:

1. Impulsaufnahme von 13C-Spektren: Flipwinkel = 10°; TR = 2000 ms; Scheibendicke = 30 mm; Lesebandbreite = 5000 Hz; Spektralsammelpunkte 2048; Wiederholung = 14; Erfassungszeit = 2000 ms; zeitaufgelöste Rate = 2000 ms.
2. 13C-Metaboliten-spezifische Bildgebung von Pyruvat, Laktat und Alanin (spektral-räumliche HF-Pulse gefolgt von helikaler Ablesung): TR = 250 ms; TE = n. z.; räumliche Auflösung in der Ebene = 10 x 10 mm^2; Matrixgröße = 128 x 128 mm^2; Sichtfeld = 22 x 22 cm^2; Scheibendicke = 20 mm; Flipwinkel = 15°/30°/30° (Pyruvat/Lactat/Alanin); Erfassungszeit = 250 ms; Zeitauflösung = 1000 ms.
3. 13C-Chemical-Shift-Imaging: TR = 80 ms; TE = n. z.; räumliche Auflösung in der Ebene = 25 x 25 mm^2; Matrixgröße = 8 x 8 mm^2; Sichtfeld = 20 x 20 cm^2; Scheibendicke = 20 mm; Kippwinkel = 15°; Erfassungszeit = 80 ms.

DWI:

Die klinische MR-Studie wird nach 13C-DNP mit dem ursprünglichen Scanner fortgesetzt und wird die Single-Echo-Planar-Technik mit Fettunterdrückung verwenden (Wiederholungszeit ms/Echozeit ms: 3300/79; Anzahl der Signalmittelwerte: 4; Schichtdicke: 4 mm; Lücke; 1 mm; Matrix: 128 x 128 mm^2; Sichtfeld 20 x 20 cm^2). Der höchste b-Wert von 1000 sec/mm^2 wurde gewählt, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu optimieren. Diffusionsgewichtete Gradienten werden orthogonal für Schichtauswahl, Phasenkodierung und Ausleserichtung angelegt, und die Steigung wird aus der logarithmischen Abklingkurve der Signalintensität gegen den b-Wert berechnet (Syngo, Siemens, Erlangen, Deutschland).

MR-Fingerabdruck (MRF):

MAGiC (MAGnetic Resonance Image Compilation) wird eine 2D-Fast-Spin-Echo-basierte Multisättigungs-verzögerte Multi-Echo-Akquisition verwenden. Freie Steady-State-Präzession (SSFP) wird für die MRF-Erfassung verwendet, wobei Erfassungsspuren unter Verwendung von 89 unterabgetasteten Golden-Winkel-Helices verschachtelt sind, Abtastbandbreite = ±250 kHz, TR = 9 ms, TE = 2,2 ms, NEX = 1 und 979 Frames. B0 und B1 sind nicht in der Sequenz enthalten, aber Schichtumrisse sind enthalten, um die T2-Genauigkeit zu verbessern. Andere Bildgebungsparameter, die in MAGiC- und MRF-Scans verwendet werden, sind: FOV = 22 x 22 mm^2; Matrix = 256 x 256; Scheibendicke = 4 mm, 1 mm Spalt; 20 Teile. Die Zeitintervalle des Scans betragen ungefähr 4 Minuten bzw. 3,6 Minuten.

MR-Relaxometrie:

Die iterative Zerlegung von Wasser und Fett mit einer Echoasymmetrie-Mindest-Quadrat-Schätzung-Eisenquantifizierungssequenz (IDEAL-IQ) hat die folgenden Parameter: TR 10 ms; TE 4,7 ms; Echo Nummer 6, Bereich von 1,1 ms bis 6,38 ms FOV 35–40 cm; Matrixgröße 128 × 128; Pixelbandbreite 325 Hz; Flipwinkel 6; Scheibendicke 10 mm; Abstand zwischen den Scheiben 5 mm. Die Scans werden während einer Atempause von weniger als 30 Sekunden aufgenommen. R2* wird nach folgender Formel berechnet: R2*IDEAL = -1,276 + 1.2366 * R2*GRE. R2* wird dann unter Verwendung der von Wood et al. vorgeschlagenen weit verbreiteten Formel in die Eisenkonzentration (mg/g) umgerechnet: Eisenkonzentration = 0,202 + 0,0254 x R2*

Obwohl es keinen akzeptierten Normalbereich für Milzeisen gibt, werden 1,98 mg/g als Obergrenze vorgeschlagen, wobei 2,74 mg/g als pathologisch gemeldet werden. Milzeisen variiert je nach Alter und Geschlecht. Der Eisengehalt der Milz ist bei Männern höher als bei Frauen (Männer: 0,96 ± 0,34 mg/g, Frauen: 0,87 ± 0,29 mg/g). Bei Frauen wird die Menopause mit einem um 0,12 mg/g höheren Milzeisenspiegel in Verbindung gebracht. Es muss beachtet werden, dass die GRE-Echozeit des Abdomen-MRT nicht ausreicht, um Eisen zu quantifizieren, wenn Eisen den Schwellenwert (ca. 4 mg/g) überschreitet.

Stoffwechsel:

Plasma-, Urin- und/oder Gewebeproben, die von Patienten entnommen wurden, werden durch hochauflösendes 1H-NMR (Bruker 600 MHz NMR-Spektrometer) und LC-TOFMS (Waters Q-TOFMS) im Clinical Metabolomics Center, Chang Gung Memorial Hospital, weiter analysiert. Standard-Metabolomics-Software – GeneSpring MS, Markerlyn XS und Metaboanalyst – wird auch für die multivariate Datenanalyse und -präsentation verwendet. Die METLIN-, HMDB- und KEGG-Datenbanken werden nach einem genauen Satz von Merkmalen durchsucht, die signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen vor und nach Immuntherapien zeigen. Vorhersagen von Verbindungen werden unter Verwendung von Metabolitendatenbanken und Software zur Formelgenerierung durchgeführt. Nicht-kommerzielle und kommerzielle Anwendungen wie MetaboAnalyst für Metabolomics-Studien sind ebenfalls verfügbar. Laboruntersuchungen umfassen routinemäßige Entzündungsindizes wie Erythrozytensedimentationsrate (ESR), C-reaktives Protein (CRP), Procalcitonin, Plasma-Antioxidans-Index (TAC), zellulärer Antioxidans-Index (GPX), DNA-Schadensindex (8-OHdG) und Lipid Oxidations- und Entzündungsindex (MPO); herkömmliche metabolische Indizes wie LDH, Laktat und Pyruvat; und immunfunktionsbezogene Indizes wie T-Zell- und B-Zell-, T-Zell-Subset-Tests, HLA-B27, IL-6, a1-Globulin und a2-Globulin. Wenn der Patient Objektträgern zur histopathologischen Diagnose unterzogen wurde, wird auch die LDH- und MCT-Proteinexpression im Gewebe bestimmt.