Risonanza magnetica 13C iperpolarizzata per l'immunoterapia del cancro (DNPSPIO)

I ricercatori pianificano uno studio di 3 anni con un disegno di studio osservazionale con allocazione randomizzata a due gruppi che arruolerà 90 soggetti con cancro ginecologico di nuova diagnosi o ricorrente dal Linkou Chang Gung Memorial Hospital (CGMH) che riceveranno terapia ICI per questo studio prospettico. Cure standard, ad es. MRI/CT/PET, sono precedentemente richiesti per il metodo di screening di prima linea, con vetrini tumorali e analisi del sangue di routine alla visita iniziale. Dopo essere stati assegnati in modo casuale, 30 soggetti idonei verranno assegnati al gruppo di imaging di nuova generazione e riceveranno due esami integrati tra il basale e 2 settimane di immunoterapia: l'esame integrato di DNP e metabolomica.

I soggetti nel gruppo di imaging di nuova generazione riceveranno imaging DNP splenico, seguito da MRF senza contrasto alla lesione e rilassometria MR, che forniscono misurazioni quantitative del metabolismo che si verifica all'interno della milza e all'interno delle cellule tumorali, rispettivamente. DNP viene iniettato con l'agente di contrasto 13C piruvato 13C iperpolarizzato (HP [1-13C] Pyruvate) per via endovenosa nel braccio e il farmaco in studio viene iniettato a una dose di 0,43 ml/kg, che è etichettato con l'isotopo non radioattivo 13C a la posizione C1, i segnali 13C iperpolarizzati vengono ottenuti attraverso l'acquisizione dello spettro MR, quindi vengono eseguite sequenze MRF per ottenere caratteristiche tissutali multiparametriche. Il gruppo di imaging generale riceverà le stesse strategie RM ma senza scansione DNP della milza.

Tutte le sequenze MRI saranno eseguite su uno scanner clinico 3T (Discovery MR750w, GE Healthcare, Milwaukee, USA) con una bobina di trasmissione-ricezione multinucleare a superficie flessibile 13C/1H (RAPID Biomedical, Baviera, Germania) per coprire la regione splenica.

DNP-MRI:

Per conformarsi alle buone pratiche di fabbricazione (GMP) dei prodotti farmaceutici, il [1-13C] piruvato per uso umano sarà preparato nella camera bianca ISO 8 e nel flusso laminare ISO 5 presso il Dipartimento di Medicina Nucleare, Chang Gung Memorial Hospital a Linkou, Taiwan . L'acido piruvico premiscelato [1-13C]/agente paramagnetico elettronico 12,5 mM (agente paramagnetico elettronico; EPA; AH111501, GE Healthcare, Oslo, Norvegia) sarà confezionato in un kit farmaceutico sterile (Sterile Fluid Path; SFP, GE Research Circle Technology ) e polarizzato nel polarizzatore (SPINlab, GE Research Circle Technology) a 0,7 - 0,8 K e un campo magnetico di 5 T per almeno 2 - 3 ore. Dopo essere stato rapidamente dissolto in acqua riscaldata, passerà attraverso un filtro EPA per rimuovere l'EPA in eccesso e verrà miscelato con il mezzo di neutralizzazione (NaOH/TRIS/EDTA) nel ricevitore, quindi rilevato automaticamente mediante misurazione ottica nella macchina QC (GE GE Research Circle Technology), compresa la concentrazione di piruvato, la concentrazione di EPA, il pH, la temperatura, il volume e il livello di polarizzazione, aspirando contemporaneamente una soluzione contenente piruvato iperpolarizzato [1-13C] attraverso un filtro terminale da 0,2 μm (ZenPure, Manassas, Virginia) in un siringa di somministrazione (Medrad, Warrendale, Pennsylvania) per garantire la sterilità. Dopo che il medico responsabile ha verificato che i parametri QC soddisfino i criteri, al paziente verrà iniettata per via endovenosa una dose di 0,43 mL/Kg a una portata di 5 mL/s, e quindi lavata con 20 mL di soluzione fisiologica. L'integrità del filtro terminale (soglia = 50 psi) verrà controllata immediatamente dopo l'erogazione.

Durante la scansione 13C-MRI, verrà eseguita prima una serie di rilevamenti di immagini per il posizionamento, quindi verrà calibrato il segnale 13C, incluso lo shimming del gradiente, la conferma della frequenza centrale 13C (calcolata dalla frequenza centrale 1H) e l'ottimizzazione del guadagno di emissione (utilizzando il Sequenza Bloch-Sieger), dopo un ritardo di 30 secondi dall'iniezione, verrà eseguita la seguente rapida sequenza 13C, che richiederà circa 2-3 minuti:

1. Acquisizione di impulsi di spettri 13C: flip angle = 10°; TR = 2000 ms; spessore fetta = 30 mm; larghezza di banda di lettura = 5000 Hz; punti di raccolta spettrali 2048; ripetizione = 14; tempo di acquisizione = 2000 ms; Frequenza risolta nel tempo = 2000 ms.
2. Imaging specifico del metabolita 13C di piruvato, lattato e alanina (impulsi RF spettrali-spaziali seguiti da lettura elicoidale): TR = 250 ms; TE = N/A; risoluzione spaziale nel piano = 10 x 10 mm^2; dimensione matrice = 128 x 128 mm^2; campo visivo = 22 x 22 cm^2; spessore fetta = 20 mm; flip angle = 15°/30°/30° (piruvato/lattato/alanina); tempo di acquisizione = 250 ms; risoluzione temporale = 1000 ms.
3. Imaging di spostamento chimico 13C: TR = 80 ms; TE = N/A; risoluzione spaziale nel piano = 25 x 25 mm^2; dimensione matrice = 8 x 8 mm^2; campo visivo = 20 x 20 cm^2; spessore fetta = 20 mm ; Angolo di ribaltamento = 15°; Tempo di acquisizione = 80 ms.

DWI:

Lo studio clinico di RM continuerà dopo 13C DNP con lo scanner originale e utilizzerà la tecnica planare a eco singolo con soppressione del grasso (tempo di ripetizione ms/tempo di eco ms: 3300/79; numero di medie del segnale: 4; spessore della fetta: 4 mm; gap; 1 mm; matrice: 128x128 mm^2; campo visivo 20 x 20 cm^2). Il valore b più alto di 1000 sec/mm^2 è stato scelto per ottimizzare il rapporto segnale/rumore. I gradienti pesati in diffusione vengono applicati ortogonalmente per la selezione delle fette, la codifica di fase e la direzione di lettura, e la pendenza sarà calcolata dalla curva di decadimento logaritmico dell'intensità del segnale rispetto al valore b (Syngo, Siemens, Erlangen, Germania).

Impronte digitali MR (MRF):

MAGiC (MAGnetic resonance image Compilation) utilizzerà l'acquisizione multi-eco ritardata basata su multi-saturazione basata su spin echo 2D. La precessione libera allo stato stazionario (SSFP) viene utilizzata per l'acquisizione MRF con tracce di acquisizione interlacciate utilizzando 89 eliche ad angolo d'oro campionate sotto, larghezza di banda di campionamento = ± 250 kHz, TR = 9 ms, TE = 2,2 ms, NEX = 1 e 979 fotogrammi. B0 e B1 non sono inclusi nella sequenza ma sono inclusi i contorni delle fette per migliorare la precisione T2, altri parametri di imaging utilizzati nelle scansioni MAGiC e MRF sono: FOV = 22 x 22 mm^2; matrice = 256 x 256; spessore fetta = 4 mm, distanza 1 mm; 20 pezzi. Gli intervalli di tempo della scansione sono rispettivamente di circa 4 minuti e 3,6 minuti.

Rilassometria RM:

La decomposizione iterativa di acqua e grasso con un'asimmetria dell'eco alla sequenza di stima dei minimi quadrati-quantificazione del ferro (IDEAL-IQ) ha i seguenti parametri: TR 10 ms; TE 4,7 ms; eco numero 6, compreso tra 1,1 ms e 6,38 ms FOV 35-40 cm; dimensione matrice 128 × 128; larghezza di banda dei pixel 325 Hz; angolo di ribaltamento 6; spessore fetta 10 mm; spazio tra le fette 5 mm. Le scansioni vengono acquisite durante un'apnea di durata inferiore a 30 secondi. R2* viene calcolato utilizzando la seguente formula: R2*IDEAL = -1.276 + 1,2366 * R2*GRE. R2* viene quindi convertito in concentrazione di ferro (mg/g) utilizzando la formula ampiamente utilizzata proposta da Wood et al.: Concentrazione di ferro = 0,202 + 0,0254 x R2*

Sebbene non esista un intervallo normale accettato per il ferro nella milza, 1,98 mg/g è suggerito come limite superiore, con 2,74 mg/g riportato come patologico. Il ferro splenico varia in base all'età e al sesso. Il contenuto di ferro nella milza è più alto negli uomini che nelle donne (uomini: 0,96 ± 0,34 mg/g, donne: 0,87 ± 0,29 mg/g). Nelle donne, la menopausa è associata a 0,12 mg/g di ferro splenico in più. Va notato che il tempo di eco GRE della risonanza magnetica addominale non è sufficiente per quantificare il ferro quando il ferro supera la soglia (circa 4 mg/g)

Metabolomica:

I campioni di plasma, urina e/o tessuto raccolti dai pazienti saranno ulteriormente analizzati mediante NMR ad alta risoluzione 1H (spettrometro NMR Bruker 600MHz) e LC-TOFMS (Waters Q-TOFMS) situato presso il Clinical Metabolomics Center, Chang Gung Memorial Hospital. Il software di metabolomica standard - GeneSpring MS, Markerlyn XS e Metaboanalyst, sarà utilizzato anche per l'analisi e la presentazione di dati multivariati. I database METLIN, HMDB e KEGG saranno ricercati per un insieme accurato di caratteristiche che mostrino differenze significative tra i gruppi di immunoterapie prima e dopo. Le previsioni dei composti saranno eseguite utilizzando database di metaboliti e software per la generazione di formule. Sono disponibili anche applicazioni non commerciali e commerciali come MetaboAnalyst per gli studi di metabolomica. Gli esami di laboratorio includono indici infiammatori di routine, come velocità di eritrosedimentazione (ESR), proteina C-reattiva (CRP), procalcitonina, indice antiossidante plasmatico (TAC), indice antiossidante cellulare (GPX), indice di danno al DNA (8-OHdG) e indice lipidico indice di ossidazione e infiammazione (MPO); indici metabolici convenzionali, come LDH, lattato e piruvato; e indici correlati alla funzione immunitaria, come T Cell & B Cell, test T Cell Subset, HLA-B27, IL-6, a1-globulina e a2-globulina. Se il paziente è stato sottoposto a vetrini per la diagnosi istopatologica, sarà determinata anche l'espressione delle proteine ​​tissutali LDH e MCT.