Imágenes de resonancia magnética hiperpolarizadas con piruvato de carbono 13 en el cuerpo humano (POLARIC-13)

La tomografía por emisión de positrones con fluorodesoxiglucosa (FDG) 18F es la técnica de imagen convencional para proporcionar información sobre la captación de glucosa en los tejidos y ha tenido un gran éxito clínico. Sin embargo, no puede evaluar el metabolismo posterior, lo que puede ser útil en el diagnóstico y evaluación de la respuesta al tratamiento en una variedad de enfermedades. Los pacientes también estarán expuestos a radiación ionizante; la cantidad de exposición puede variar según la dosis de marcador administrada, la frecuencia de las exploraciones y la duración de cada exploración.

La resonancia magnética (MRI) de carbono 13 (13C) es particularmente atractiva para la obtención de imágenes metabólicas porque el carbono sirve como columna vertebral de casi todas las moléculas orgánicas del cuerpo. Sin embargo, la baja abundancia natural del isótopo 13C (~1,1%) ha hecho que la obtención de imágenes in vivo sea extremadamente desafiante. Para mejorar la señal de RM de los núcleos de 13C, las sondas se enriquecen sintéticamente para aumentar la concentración del marcador de 13C en una molécula. La señal de resonancia magnética puede aumentar aún más mediante el proceso de hiperpolarización. A baja temperatura y alto campo magnético, los electrones tienen un nivel muy alto de polarización (es decir, casi todos los electrones están alineados en la misma dirección). Este alto nivel de polarización se puede transferir a sondas marcadas con 13C, aumentando sus señales de resonancia magnética. Esta transferencia de polarización se logra mezclando radicales (una fuente de electrones libres) con la(s) sonda(s) marcada(s) con 13C que se van a hiperpolarizar y colocando la mezcla en un polarizador en un campo magnético típicamente de 3,0-5,0. T y a baja temperatura (aproximadamente 1 K). Luego se aplica irradiación con microondas para transferir la polarización de los electrones desapareados en un radical tritilo a la sonda marcada con 13C. La solución final conserva un alto nivel de polarización y se puede formular para que tenga pH, osmolaridad y temperatura fisiológicos para inyección in vivo e investigaciones metabólicas.

Con esta técnica, la polarización aumenta a aproximadamente 30%-40%, un aumento de más de 10.000 a 100.000 veces, aumentando así dramáticamente la señal de resonancia magnética (Figura 1). Sin embargo, la señal mejorada normalmente sólo está disponible durante un corto período de tiempo (1-2 minutos), a medida que la polarización decae hasta su nivel de equilibrio térmico. Por lo tanto, se necesitan imágenes rápidas para adquirir datos metabólicos con una alta relación señal-ruido con una pérdida de polarización mínima y para medir procesos metabólicos rápidos.

Hasta la fecha, la técnica de imagen hiperpolarizada se ha realizado en más de 800 voluntarios y pacientes sanos; y en más de 1.200 estudios en diversas condiciones clínicas.

HIPÓTESIS Y OBJETIVOS:

Este estudio de prueba de concepto demostrará la viabilidad y aplicación de imágenes hiperpolarizadas con 13C en residentes sanos de Singapur y pacientes con enfermedades cardiovasculares/cardiometabólicas.

1. Establecer rangos de referencia en los productos metabólicos del 13C-piruvato hiperpolarizado (lactato, alanina y bicarbonato) en voluntarios sanos y examinar la repetibilidad de las secuencias de imágenes hiperpolarizadas del 13C.
2. Desarrollar la aplicación de imágenes hiperpolarizadas de 13C en pacientes con enfermedades cardiovasculares y cardiometabólicas.