Korkean Tc:n suskepometri verensiirron raudan ylikuormituksen seurantaan

Tämä projekti vahvistaa uuden korkean siirtymälämpötilan (korkea Tc; toimii 77 °K:ssa, nestemäisellä typellä jäähdytetty) suprajohtavan magneettisen suskepometrimme kliinisesti tehokkaimpana keinona seurata raudan ylikuormitusta potilailla, jotka tarvitsevat kroonista punasolusiirtoa. Verensiirron aiheuttama raudan ylikuormitus on harvinaissairaus, joka kehittyy potilailla, jotka tarvitsevat säännöllisiä verensiirtoja useiden refraktaaristen anemioiden hoitoon, jotka ovat itsekin harvinaisia ​​sairauksia, mukaan lukien sirppisolusairaus, suuri talassemia (Cooleyn anemia), Diamond-Blackfan-anemia, aplastinen anemia , puhdas punasoluaplasia, hypoplastiset ja myelodysplastiset häiriöt. Yhdysvalloissa verensiirron raudan ylikuormitusta sairastavien aneemisten potilaiden määrän arvioidaan olevan alle 50 000. Ilman rautaa kelatoivaa hoitoa näille potilaille kertyy mahdollisesti tappavia määriä rautaa. Koska elimistöllä ei ole tehokkaita keinoja poistaa ylimääräistä rautaa, verensiirtoon siirrettyjen punasolujen sisältämä rauta kerääntyy asteittain maksaan, sydämeen, haimaan ja muihin elimiin. Maksakirroosi, sydämen vajaatoiminta, diabetes ja muut sairaudet kehittyvät. Käsittely kelatoivalla aineella, joka kykenee sitomaan rautaa ja mahdollistamaan sen erittymisen elimistöstä, tarjoaa keinon hallita verensiirron aiheuttamaa raudan ylikuormitusta, joka voi pidentää eloonjäämistä ja estää tai parantaa raudan aiheuttamia elinvaurioita. Kaksi rautaa kelatoivaa ainetta on nyt hyväksytty käytettäväksi Yhdysvalloissa verensiirtoon liittyvän raudan ylikuormituksen hoitoon: (1) deferoksamiini B (Desferal®), parenteraalinen aine, jota on käytetty lähes neljä vuosikymmentä, ja (ii) deferasiroksi (Exjade®) , vuonna 2005 käyttöön otettu suun kautta annettava aine. Molempien kelaattoreiden kohdalla potilaiden optimaalinen hoito edellyttää kehon raudan huolellista seurantaa raudan aiheuttaman toksisuuden estämiseksi samalla kun vältetään liiallisen kelaatin antamisen haittavaikutukset. Laboratoriomme ehdottivat alun perin, että varastoitu rauta (ferritiini ja hemosideriini) voitaisiin arvioida ei-invasiivisesti in vivo mittaamalla magneettinen herkkyys. Myöhemmin kehitimme matalan siirtymälämpötilan (matala Tc; toimii 4 °K:ssa, jäähdytetään nestemäisellä heliumilla) suprajohtavan kvanttihäiriölaitteen (SQUID) suskeptometrian kliiniseksi menetelmäksi maksan rautavarastojen kvantitointiin. Siirtymälämpötila on lämpötila, jossa suprajohtavan materiaalin sähkövastus putoaa nollaan. Magneettimittausten turvallisuus, helppous, nopeus ja mukavuus ovat tehneet toistuvista sarjatutkimuksista teknisesti toteutettavia ja käytännössä potilaiden hyväksyttäviä. Suskeptometria mahdollistaa tarkat, suorat, luotettavat ja toistuvat maksan rautavarastojen mittaukset. Näistä eduista huolimatta alhaisen Tc:n suskepometrien kustannukset (noin 1 000 000 dollaria laitetta kohti), instrumenttien monimutkaisuus ja neste-heliumjäähdytyksen tarve rajoittivat menetelmän kliinistä käyttöä. Maailmanlaajuisesti vain neljää matalan Tc:n suskepometriä on käytetty kliinisesti (New Yorkissa, Oaklandissa, Hampurissa ja Torinossa). Olemme äskettäin biotekniikan tutkimuskumppanuusapurahalla (R01 DK057209) tehneet joukon teknisiä läpimurtoja ja instrumentaalisia innovaatioita, jotka ovat mahdollistaneet 4°:ssa toimivan matalan Tc:n suskepometrin elementtien korvaamisen, uudelleensuunnittelun ja parantamisen. K nestemäisessä heliumissa, komponentit voivat toimia 77 °K:ssa nestetypessä. Tämä uusi korkean Tc:n suskepometri, ensimmäinen lääkinnällinen laite, joka hyödyntää korkean lämpötilan suprajohtavuuden ilmiötä, on edullinen instrumentti, jota voidaan helposti käyttää sairaalaympäristössä. Nämä vaiheen 2 kliiniset tutkimukset on suunniteltu testaamaan hypoteesia, että maksan rautavarastojen mittaukset uudella korkean Tc-suskepometrillämme ovat kliinisesti parempia kuin kaikki muut saatavilla olevat menetelmät, ja toimittamaan olennaisia ​​tietoja, joita tarvitaan lääketieteellisen laitteen FDA:n hyväksyntään. Ehdotetulla hankkeella on kolme erityistä tavoitetta:

1. kalibroida korkea-Tc-suskepometri tuloksilla, jotka on saatu kudosten biokemiallisen analyysin tuloksista, jotka on saatu maksansiirron saaneiden aikuisten ja lapsipotilaiden maksaeksplantaatioista ja kliinisesti indikoidusta maksabiopsiasta; ja
2. korkean Tc:n suskepometrin prospektiivinen validointi käyttämällä kudosten biokemiallisen analyysin tuloksia aikuisten ja lapsipotilaiden, joille tehdään maksansiirto, maksaeksplantaatti ja kliinisesti indikoidusta maksabiopsiasta; ja
3. verrata ennakoivasti maksan rautapitoisuuden mittauksia korkean Tc-suskepometrin avulla (i) arvioihin, jotka on saatu maksan magneettikuvauksen (MRI) rentoutumisnopeuksista (R2, R2*, signaalin intensiteettisuhteet), (ii) seerumin ferritiinimäärityksiin, ja (iii) histopatologisella tutkimuksella käyttäen maksan varastoinnin rautapitoisuuksien biokemiallista analyysiä vertailustandardina.

FDA:n hyväksyntä edulliselle, helposti käytettävälle instrumentille maksan rautavarastojen ei-invasiiviseen mittaukseen johtaisi merkittäviin edistysaskeliin verensiirron raudan ylikuormitusta sairastavien potilaiden hoidossa, mikä löytäisi välitöntä ja laajaa kliinistä käyttöä sekä Yhdysvalloissa että maailmanlaajuisesti.