Hypergepolariseerde 13C MRI voor kankerimmunotherapie (DNPSPIO)

De onderzoekers plannen een 3-jarige studie met een gerandomiseerde, twee-groepen toegewezen observationele onderzoeksopzet die 90 proefpersonen met nieuw gediagnosticeerde of recidiverende gynaecologische kanker uit het Linkou Chang Gung Memorial Hospital (CGMH) zal inschrijven die ICI-therapie krijgen voor deze prospectieve studie. Standaardzorgen, bijv. MRI/CT/PET zijn vooraf vereist voor de eerstelijns screeningsmethode, met tumorglaasjes en routinematig bloedonderzoek bij het eerste bezoek. Nadat ze willekeurig zijn toegewezen, zullen 30 in aanmerking komende proefpersonen worden toegewezen aan de beeldvormingsgroep van de volgende generatie, en zullen ze twee geïntegreerde onderzoeken ondergaan tussen de basislijn en 2 weken immunotherapie - het geïntegreerde onderzoek van DNP en metabolomics.

Onderwerpen in de beeldvormingsgroep van de volgende generatie krijgen DNP-beeldvorming van de milt, gevolgd door niet-contrastversterkende MRF bij de laesie en MR Relaxometrie, die kwantitatieve metingen geven van het metabolisme dat plaatsvindt in respectievelijk de milt en in de kankercellen. DNP wordt geïnjecteerd met 13C-contrastmiddel gehyperpolariseerd 13C-pyruvaat (HP [1-13C]-pyruvaat) intraveneus in de arm, en het onderzoeksgeneesmiddel wordt geïnjecteerd in een dosis van 0,43 ml/kg, die is gelabeld met de niet-radioactieve isotoop 13C bij de C1-positie, worden gehyperpolariseerde 13C-signalen verkregen door MR-spectrumacquisitie en vervolgens worden MRF-sequenties uitgevoerd om weefselkenmerken met meerdere parameters te verkrijgen. De algemene beeldvormingsgroep krijgt dezelfde MR-strategieën maar zonder milt-DNP-scan.

Alle MRI-sequenties zullen worden uitgevoerd op een 3T klinische scanner (Discovery MR750w, GE Healthcare, Milwaukee, VS) met een flexibel oppervlak 13C/1H multinucleaire zend-ontvangstspoel (RAPID Biomedical, Beieren, Duitsland) om het miltgebied te bedekken.

DNP-MRI:

Om te voldoen aan de Good Manufacturing Practice (GMP) van farmaceutische producten, wordt [1-13C]pyruvaat voor de mens bereid in de ISO 8 cleanroom en ISO 5 laminaire stroming in de afdeling Nucleaire Geneeskunde, Chang Gung Memorial Hospital in Linkou, Taiwan . Het voorgemengde [1-13C]pyruvinezuur/12,5 mM Electronic Paramagnetic Agent (Electronic Paramagnetic Agent; EPA; AH111501, GE Healthcare, Oslo, Noorwegen) wordt verpakt in een steriele apotheekkit (Sterile Fluid Path; SFP, GE Research Circle Technology ) en gepolariseerd in de polarisator (SPINlab, GE Research Circle Technology) bij 0,7 - 0,8 K en een magnetisch veld van 5 T gedurende minimaal 2 - 3 uur. Nadat het snel is opgelost in verwarmd water, gaat het door een EPA-filter om overtollig EPA te verwijderen en wordt het gemengd met neutralisatiemedium (NaOH/TRIS/EDTA) in de ontvanger, en vervolgens automatisch gedetecteerd door optische meting in de QC-machine (GE GE Research Circle Technology), inclusief pyruvaatconcentratie, EPA-concentratie, pH, temperatuur, volume en polarisatieniveau, terwijl tegelijkertijd een oplossing met gehyperpolariseerd [1-13C]pyruvaat door een 0,2 μm eindfilter (ZenPure, Manassas, Virginia) in een toedieningsspuit (Medrad, Warrendale, Pennsylvania) om steriliteit te garanderen. Nadat de verantwoordelijke arts heeft gecontroleerd of de QC-parameters aan de criteria voldoen, wordt de patiënt intraveneus geïnjecteerd met een dosis van 0,43 ml/kg bij een stroomsnelheid van 5 ml/s, en vervolgens gespoeld met 20 ml fysiologische zoutoplossing. De integriteit van het eindfilter (drempel = 50 psi) wordt onmiddellijk na afgifte gecontroleerd.

Tijdens 13C-MRI-scanning wordt eerst een reeks beelddetecties uitgevoerd voor positionering en vervolgens wordt het 13C-signaal gekalibreerd, inclusief gradiëntshimming, 13C-centrumfrequentiebevestiging (berekend op basis van de 1H-centrumfrequentie) en emissieversterkingoptimalisatie (met behulp van de Bloch-Sieger-reeks), na een vertraging van 30 seconden vanaf injectie, zal de volgende snelle 13C-reeks worden uitgevoerd, die ongeveer 2-3 minuten zal duren:

1. Pulsverwerving van 13C-spectra: draaihoek = 10°; TR = 2000 ms; plakdikte = 30 mm; leesbandbreedte = 5000 Hz; spectrale verzamelpunten 2048; herhaling = 14; acquisitietijd = 2000 ms; tijdopgeloste snelheid = 2000 ms.
2. 13C-metaboliet-specifieke beeldvorming van pyruvaat, lactaat en alanine (spectraal-ruimtelijke RF-pulsen gevolgd door spiraalvormige uitlezing): TR = 250 ms; TE = NVT; ruimtelijke resolutie in het vlak = 10 x 10 mm^2; matrixafmeting = 128 x 128 mm^2; gezichtsveld = 22 x 22 cm^2; plakdikte = 20 mm; draaihoek = 15°/30°/30° (pyruvaat/lactaat/alanine); acquisitietijd = 250 ms; tijdresolutie = 1000 ms.
3. 13C chemische verschuivingsbeeldvorming: TR = 80 ms; TE = NVT; ruimtelijke resolutie in het vlak = 25 x 25 mm^2; matrixafmeting = 8 x 8 mm^2; gezichtsveld = 20 x 20 cm^2; snijdikte = 20 mm; Draaihoek = 15°; Acquisitietijd = 80 ms.

DWI:

De klinische MR-studie zal worden voortgezet na 13C DNP met de originele scanner en zal gebruik maken van single-echo planaire techniek met vetonderdrukking (herhalingstijd ms/echo tijd ms: 3300/79; aantal signaalgemiddelden: 4; plakdikte: 4 mm; tussenruimte; 1 mm; matrix: 128x128 mm^2; gezichtsveld 20 x 20 cm^2). De hoogste b-waarde van 1000 sec/mm^2 is gekozen om de signaal-ruisverhouding te optimaliseren. Diffusiegewogen gradiënten worden orthogonaal toegepast voor plakselectie, fasecodering en uitleesrichting, en de helling wordt berekend uit de logaritmische vervalcurve van signaalintensiteit versus b-waarde (Syngo, Siemens, Erlangen, Duitsland).

MR-vingerafdrukken (MRF):

MAGiC (MAGnetic Resonance Image Compilation) zal gebruik maken van 2D snelle spin-echo gebaseerde multi-saturatie vertraagde multi-echo acquisitie. Steady-state vrije precessie (SSFP) wordt gebruikt voor MRF-acquisitie met verweven acquisitiesporen met behulp van 89 onderbemonsterde gouden hoek-helices, bemonsteringsbandbreedte = ± 250 kHz, TR = 9 ms, TE = 2,2 ms, NEX = 1 en 979 frames. B0 en B1 zijn niet in de reeks opgenomen, maar omtrekken van plakjes zijn opgenomen om de T2-nauwkeurigheid te verbeteren. Andere beeldvormingsparameters die in MAGiC- en MRF-scans worden gebruikt, zijn: FOV = 22 x 22 mm^2; matrix = 256 x 256; plakdikte = 4 mm, 1 mm tussenruimte; 20 stukken. Tijdsintervallen van scan zijn respectievelijk ongeveer 4 minuten en 3,6 minuten.

MR Relaxometrie:

De iteratieve ontleding van water en vet met een echo-asymmetrie ten minste vierkante schatting-ijzerkwantificering (IDEAL-IQ) sequentie heeft de volgende parameters: TR 10 ms; TE 4,7 ms; echo nummer 6, variërend van 1,1 ms tot 6,38 ms FOV 35-40 cm; matrixgrootte 128 × 128; pixelbandbreedte 325 Hz; kantelhoek 6; plakdikte 10 mm; ruimte tussen de plakjes 5 mm. De scans worden gemaakt tijdens een adempauze van minder dan 30 seconden. R2* wordt berekend met de volgende formule: R2*IDEAL = -1,276 + 1.2366 * R2*GRE. R2* wordt vervolgens omgezet in ijzerconcentratie (mg/g) met behulp van de veelgebruikte formule voorgesteld door Wood et al.: IJzerconcentratie = 0,202 + 0,0254 x R2*

Hoewel er geen geaccepteerd normaal bereik is voor miltijzer, wordt 1,98 mg/g voorgesteld als een bovengrens, met 2,74 mg/g als pathologisch. Miltijzer varieert per leeftijd en geslacht. Het ijzergehalte in de milt is hoger bij mannen dan bij vrouwen (mannen: 0,96 ± 0,34 mg/g, vrouwen: 0,87 ± 0,29 mg/g). Bij vrouwen wordt de menopauze geassocieerd met 0,12 mg/g hoger miltijzer. Opgemerkt moet worden dat de GRE-echotijd van abdominale MRI onvoldoende is om ijzer te kwantificeren wanneer ijzer de drempelwaarde overschrijdt (ongeveer 4 mg/g)

Metabolomica:

Plasma-, urine- en/of weefselmonsters die bij patiënten zijn verzameld, zullen verder worden geanalyseerd door 1H hoge-resolutie NMR (Bruker 600MHz NMR-spectrometer) en LC-TOFMS (Waters Q-TOFMS) in het Clinical Metabolomics Center, Chang Gung Memorial Hospital. Standaard metabolomics-software - GeneSpring MS, Markerlyn XS en Metaboanalyst, zal ook worden gebruikt voor multivariate data-analyse en -presentatie. De METLIN-, HMDB- en KEGG-databases zullen worden doorzocht op een nauwkeurige reeks kenmerken die significante verschillen laten zien tussen de groepen voor en na immunotherapie. Samengestelde voorspellingen zullen worden uitgevoerd met behulp van metabolietdatabases en software voor het genereren van formules. Niet-commerciële en commerciële toepassingen zoals MetaboAnalyst voor metabolomics-onderzoeken zijn ook beschikbaar. Laboratoriumonderzoeken omvatten routinematige ontstekingsindices, zoals erytrocytbezinkingssnelheid (ESR), C-reactief proteïne (CRP), procalcitonine, plasma-antioxidantindex (TAC), cellulaire antioxidantindex (GPX), DNA-schade-index (8-OHdG) en lipide oxidatie- en ontstekingsindex (MPO); conventionele metabole indexen, zoals LDH, lactaat en pyruvaat; en immuunfunctiegerelateerde indexen, zoals T Cell & B Cell, T Cell Subset-tests, HLA-B27, IL-6, a1-globuline en a2-globuline. Als de patiënt dia's heeft ondergaan voor histopathologische diagnose, zullen ook weefsel-LDH en MCT-eiwitexpressie worden bepaald.