Hyperpolarisert 13C MR for kreftimmunterapi (DNPSPIO)

Etterforskerne planlegger en 3-årig studie med et randomisert, to-gruppers allokeringsobservasjonsstudiedesign som vil inkludere 90 personer med nylig diagnostisert eller tilbakevendende gynekologisk kreft fra Linkou Chang Gung Memorial Hospital (CGMH) som mottar ICI-terapi for denne prospektive studien. Standard omsorg, f.eks. MR/CT/PET, er på forhånd nødvendig for førstelinjescreeningsmetoden, med tumorlysbilder og rutinemessig blodprøve ved det første besøket. Etter å ha blitt tilfeldig tildelt, vil 30 kvalifiserte forsøkspersoner bli tildelt neste generasjons bildebehandlingsgruppe, og vil motta to integrerte undersøkelser mellom baseline og 2 uker med immunterapi - den integrerte undersøkelsen av DNP og metabolomikk.

Forsøkspersoner i neste generasjons bildebehandlingsgruppe vil motta milt-DNP-avbildning, etterfulgt av ikke-kontrastforsterkende MRF ved lesjonen og MR-relaksometri, som gir kvantitative målinger av metabolisme som forekommer i henholdsvis milten og i kreftcellene. DNP injiseres med 13C kontrastmiddel hyperpolarisert 13C pyruvat (HP [1-13C] Pyruvat) intravenøst ​​i armen, og studiemedikamentet injiseres i en dose på 0,43 ml/kg, som er merket med den ikke-radioaktive isotopen 13C kl. C1-posisjonen, hyperpolariserte 13C-signaler oppnås gjennom MR-spektruminnsamling, og deretter utføres MRF-sekvenser for å oppnå multiparametervevskarakteristikker. Den generelle avbildningsgruppen vil motta de samme MR-strategiene, men uten milt-DNP-skanning.

Alle MR-sekvenser vil bli utført på en 3T klinisk skanner (Discovery MR750w, GE Healthcare, Milwaukee, USA) med en fleksibel overflate 13C/1H multinukleær sende-mottaksspole (RAPID Biomedical, Bayern, Tyskland) for å dekke miltregionen.

DNP-MR:

For å overholde Good Manufacturing Practice (GMP) for legemidler, vil [1-13C]pyruvat for mennesker tilberedes i ISO 8 renrom og ISO 5 laminær flyt i Department of Nuclear Medicine, Chang Gung Memorial Hospital i Linkou, Taiwan . Den ferdigblandede [1-13C]pyrodruesyre/12,5 mM elektronisk paramagnetisk middel (elektronisk paramagnetisk middel; EPA; AH111501, GE Healthcare, Oslo, Norge) vil bli pakket inn i et sterilt apoteksett (Sterile Fluid Path; SFP, GE Research Circle Technology ) og polarisert i polarisatoren (SPINlab, GE Research Circle Technology) ved 0,7 - 0,8 K og et magnetfelt på 5 T i minst 2 - 3 timer. Etter å ha blitt raskt oppløst i oppvarmet vann, vil den passere gjennom et EPA-filter for å fjerne overflødig EPA og blandes med nøytraliseringsmedium (NaOH/TRIS/EDTA) i mottakeren, og deretter automatisk oppdaget ved optisk måling i QC-maskinen (GE GE) Research Circle Technology), inkludert pyruvatkonsentrasjon, EPA-konsentrasjon, pH, temperatur, volum og polarisasjonsnivå, mens man samtidig trekker en løsning som inneholder hyperpolarisert [1-13C]pyruvat gjennom et 0,2 μm terminalfilter (ZenPure, Manassas, Virginia) inn i en administrasjonssprøyte (Medrad, Warrendale, Pennsylvania) for å sikre sterilitet. Etter at den ansvarlige legen har kontrollert at QC-parametrene oppfyller kriteriene, vil pasienten injiseres intravenøst ​​i en dose på 0,43 ml/kg med en strømningshastighet på 5 ml/s, og deretter skylles med 20 ml fysiologisk saltvann. Terminalfilterets integritet (terskel = 50 psi) vil bli kontrollert umiddelbart etter dispensering.

Under 13C-MRI-skanning vil et sett med bildedeteksjoner utføres først for posisjonering, og deretter vil 13C-signalet bli kalibrert, inkludert gradient-shimming, 13C-senterfrekvensbekreftelse (kalkulert fra 1H-senterfrekvensen) og emisjonsforsterkningsoptimering (ved hjelp av Bloch-Sieger-sekvensen), etter en 30-sekunders forsinkelse fra injeksjon, vil følgende raske 13C-sekvens bli utført, som vil ta omtrent 2-3 minutter:

1. Pulsinnhenting av 13C-spektra: vippevinkel = 10°; TR = 2000 ms; skivetykkelse = 30 mm; avlest båndbredde = 5000 Hz; spektrale samlingspunkter 2048; repetisjon = 14; innhentingstid = 2000 ms; tidsløst Rate = 2000 ms.
2. 13C metabolittspesifikk avbildning av pyruvat, laktat og alanin (spektral-romlige RF-pulser etterfulgt av spiralavlesning): TR = 250 ms; TE = N/A; romlig oppløsning i planet = 10 x 10 mm^2; matrisestørrelse = 128 x 128 mm^2; synsfelt = 22 x 22 cm^2; skivetykkelse = 20 mm; vippevinkel = 15°/30°/30° (pyruvat/laktat/alanin); innsamlingstid = 250 ms; tidsoppløsning = 1000 ms.
3. 13C kjemisk skiftavbildning: TR = 80ms; TE = N/A; romlig oppløsning i planet = 25 x 25 mm^2; matrisestørrelse = 8 x 8 mm^2; synsfelt = 20 x 20 cm^2; skivetykkelse = 20 mm ; Vippevinkel = 15°; Innsamlingstid = 80 ms.

DWI:

Den kliniske MR-studien vil fortsette etter 13C DNP med den originale skanneren og vil bruke enkelt-ekko planar teknikk med fettundertrykkelse (repetisjonstid ms/ekkotid ms: 3300/79; antall signalgjennomsnitt: 4; skivetykkelse: 4 mm; gap; 1 mm; matrise: 128x128 mm^2; synsfelt 20 x 20 cm^2). Den høyeste b-verdien på 1000 sek/mm^2 er valgt for å optimalisere signal-til-støy-forholdet. Diffusjonsvektede gradienter påføres ortogonalt for skivevalg, fasekoding og avlesningsretning, og helningen vil bli beregnet fra den logaritmiske forfallskurven for signalintensitet kontra b-verdi (Syngo, Siemens, Erlangen, Tyskland).

MR-fingeravtrykk (MRF):

MAGiC (MAGnetic resonance image Compilation) vil bruke 2D hurtigspinn ekkobasert multi-metning forsinket multi-ekko innsamling. Steady-state free presession (SSFP) brukes for MRF-innhenting med innsamlingsspor sammenflettet ved bruk av 89 under samplede gylne vinkelhelikser, samplingsbåndbredde = ±250 kHz, TR = 9 ms, TE = 2,2 ms, NEX = 1 og 979 rammer. B0 og B1 er ikke inkludert i sekvensen, men snittkonturer er inkludert for å forbedre T2-nøyaktigheten, andre bildeparametere som brukes i MAGiC- og MRF-skanninger er: FOV = 22 x 22 mm^2; matrise = 256 x 256; skivetykkelse = 4 mm, 1 mm gap; 20 stykker. Tidsintervaller for skanning er henholdsvis ca. 4 minutter og 3,6 minutter.

MR-relaksometri:

Den iterative dekomponeringen av vann og fett med en ekko-asymmetri med minst kvadratisk estimering-jernkvantifiseringssekvens (IDEAL-IQ) har følgende parametere: TR 10 ms; TE 4,7 ms; ekko nummer 6, fra 1,1 ms til 6,38 ms FOV 35-40 cm; matrisestørrelse 128 × 128; pikselbåndbredde 325 Hz; vippevinkel 6; skivetykkelse 10 mm; avstand mellom skivene 5 mm. Skanningene innhentes under et pusthold som varer mindre enn 30 sekunder. R2* beregnes ved hjelp av følgende formel: R2*IDEAL = -1,276 + 1,2366 * R2*GRE. R2* konverteres deretter til jernkonsentrasjon (mg/g) ved å bruke den mye brukte formelen foreslått av Wood et al.: Jernkonsentrasjon = 0,202 + 0,0254 x R2*

Selv om det ikke er et akseptert normalområde for miltjern, er 1,98 mg/g foreslått som en øvre grense, med 2,74 mg/g rapportert å være patologisk. Miltjern varierer etter alder og kjønn. Miltens jerninnhold er høyere hos menn enn hos kvinner (menn: 0,96 ± 0,34 mg/g, kvinner: 0,87 ± 0,29 mg/g). Hos kvinner er overgangsalderen assosiert med 0,12 mg/g høyere miltjern. Det må bemerkes at GRE-ekkotiden for abdominal MR er utilstrekkelig til å kvantifisere jern når jern overskrider terskelen (omtrent 4 mg/g)

Metabolomikk:

Plasma-, urin- og/eller vevsprøver samlet inn fra pasienter vil bli videre analysert med 1H høyoppløselig NMR (Bruker 600MHz NMR-spektrometer) og LC-TOFMS (Waters Q-TOFMS) lokalisert ved Clinical Metabolomics Center, Chang Gung Memorial Hospital. Standard metabolomics programvare - GeneSpring MS, Markerlyn XS og Metaboanalyst, vil også bli brukt for multivariat dataanalyse og presentasjon. METLIN-, HMDB- og KEGG-databasene vil bli søkt etter et nøyaktig sett med funksjoner som viser signifikante forskjeller mellom gruppene av før og etter immunterapi. Sammensatte prediksjoner vil bli utført ved hjelp av metabolittdatabaser og formelgenereringsprogramvare. Ikke-kommersielle og kommersielle applikasjoner som MetaboAnalyst for metabolomics-studier er også tilgjengelige. Laboratorieundersøkelser inkluderer rutinemessige inflammatoriske indekser, slik som erytrocyttsedimentasjonshastighet (ESR), C-reaktivt protein (CRP), prokalsitonin, plasma antioksidantindeks (TAC), cellulær antioksidantindeks (GPX), DNA-skadeindeks (8-OHdG ) og lipid oksidasjons- og betennelsesindeks (MPO); konvensjonelle metabolske indekser, slik som LDH, laktat og pyruvat; og immunfunksjonsrelaterte indekser, slik som T Cell & B Cell, T Cell Subset tester, HLA-B27, IL-6, a1-globulin og a2-globulin. Dersom pasienten har gjennomgått lysbilder for histopatologisk diagnose, vil vevs LDH og MCT-proteinekspresjon også bli bestemt.