Hiperpolaryzowany MRI 13C do immunoterapii raka (DNPSPIO)

Badacze planują 3-letnie badanie z randomizowanym projektem badania obserwacyjnego z podziałem na dwie grupy, do którego zostanie włączonych 90 pacjentek z nowo zdiagnozowanym lub nawracającym rakiem ginekologicznym ze szpitala Linkou Chang Gung Memorial Hospital (CGMH) otrzymujących terapię ICI do tego prospektywnego badania. Opieka standardowa np. MRI/CT/PET są wcześniej wymagane w ramach metody przesiewowej pierwszego rzutu, ze szkiełkami guza i rutynowymi badaniami krwi podczas pierwszej wizyty. Po losowym przydzieleniu 30 kwalifikujących się pacjentów zostanie przydzielonych do grupy obrazowania nowej generacji i otrzymają dwa zintegrowane badania między punktem wyjściowym a 2 tygodniami immunoterapii - zintegrowane badanie DNP i metabolomiki.

Pacjenci z grupy obrazowania nowej generacji otrzymają obrazowanie DNP śledziony, a następnie MRF bez wzmocnienia kontrastu w miejscu zmiany i relaksometrię MR, które zapewniają ilościowe pomiary metabolizmu zachodzącego odpowiednio w śledzionie i komórkach nowotworowych. DNP wstrzykuje się dożylnie w ramię ze środkiem kontrastowym 13C, hiperspolaryzowanym pirogronianem 13C (HP [1-13C] pirogronian), a badany lek wstrzykuje się w dawce 0,43 ml/kg, która jest znakowana nieradioaktywnym izotopem 13C w pozycji C1 hiperpolaryzowane sygnały 13C są uzyskiwane poprzez akwizycję widma MR, a następnie przeprowadzane są sekwencje MRF w celu uzyskania wieloparametrowej charakterystyki tkanki. Ogólna grupa obrazowania otrzyma te same strategie MR, ale bez skanowania DNP śledziony.

Wszystkie sekwencje MRI będą wykonywane na skanerze klinicznym 3T (Discovery MR750w, GE Healthcare, Milwaukee, USA) z elastyczną powierzchnią wielojądrowej cewki nadawczo-odbiorczej 13C/1H (RAPID Biomedical, Bawaria, Niemcy) w celu pokrycia obszaru śledziony.

DNP-MRI:

Aby zachować zgodność z dobrą praktyką wytwarzania (GMP) farmaceutyków, pirogronian [1-13C] dla ludzi zostanie przygotowany w pomieszczeniu czystym ISO 8 i przepływie laminarnym ISO 5 na Wydziale Medycyny Nuklearnej Chang Gung Memorial Hospital w Linkou na Tajwanie . Wstępnie zmieszany kwas pirogronowy [1-13C]/12,5 mM elektronicznego środka paramagnetycznego (elektroniczny środek paramagnetyczny; EPA; AH111501, GE Healthcare, Oslo, Norwegia) zostanie zapakowany w sterylny zestaw apteczny (Sterile Fluid Path; SFP, GE Research Circle Technology) ) i spolaryzowane w polaryzatorze (SPINlab, GE Research Circle Technology) w temperaturze 0,7 - 0,8 K i polu magnetycznym 5 T przez co najmniej 2 - 3 godziny. Po szybkim rozpuszczeniu w podgrzanej wodzie przejdzie przez filtr EPA w celu usunięcia nadmiaru EPA i zostanie zmieszany ze środkiem neutralizującym (NaOH/TRIS/EDTA) w odbiorniku, a następnie automatycznie wykryty przez pomiar optyczny w maszynie kontroli jakości (GE GE Research Circle Technology), w tym stężenia pirogronianu, stężenia EPA, pH, temperatury, objętości i poziomu polaryzacji, przy jednoczesnym pobieraniu roztworu zawierającego hiperspolaryzowany pirogronian [1-13C] przez filtr końcowy 0,2 μm (ZenPure, Manassas, Wirginia) do strzykawka do podawania (Medrad, Warrendale, Pennsylvania) w celu zapewnienia sterylności. Po sprawdzeniu przez lekarza odpowiedzialnego, czy parametry kontroli jakości spełniają kryteria, pacjentowi zostanie wstrzyknięta dożylnie dawka 0,43 ml/kg z szybkością przepływu 5 ml/s, a następnie przepłukane 20 ml roztworu soli fizjologicznej. Integralność filtra terminala (próg = 50 psi) zostanie sprawdzona natychmiast po dozowaniu.

Podczas skanowania 13C-MRI najpierw zostanie przeprowadzony zestaw detekcji obrazu w celu pozycjonowania, a następnie kalibracja sygnału 13C, w tym wyrównanie gradientu, potwierdzenie częstotliwości środkowej 13C (obliczone na podstawie częstotliwości środkowej 1H) i optymalizacja wzmocnienia emisji (za pomocą Sekwencja Blocha-Siegera), po 30-sekundowym opóźnieniu od wstrzyknięcia, zostanie wykonana następująca szybka sekwencja 13C, która potrwa około 2-3 minut:

1. Impulsowa akwizycja widm 13C: kąt odwrócenia = 10°; TR = 2000 ms; grubość plastra = 30 mm; pasmo odczytu = 5000 Hz; widmowe punkty zbierania 2048; powtórzenie = 14; czas akwizycji = 2000 ms; szybkość rozdzielcza czasowa = 2000 ms.
2. specyficzne dla metabolitu 13C obrazowanie pirogronianu, mleczanu i alaniny (spektralno-przestrzenne impulsy RF, po których następuje odczyt helikalny): TR = 250 ms; TE = nie dotyczy; rozdzielczość przestrzenna w płaszczyźnie = 10 x 10 mm^2; rozmiar matrycy = 128 x 128 mm^2; pole widzenia = 22 x 22 cm^2; grubość plastra = 20 mm; kąt obrotu = 15°/30°/30° (pirogronian/mleczan/alanina); czas akwizycji = 250 ms; rozdzielczość czasowa = 1000 ms.
3. Obrazowanie z przesunięciem chemicznym 13C: TR = 80 ms; TE = nie dotyczy; rozdzielczość przestrzenna w płaszczyźnie = 25 x 25 mm^2; rozmiar matrycy = 8 x 8 mm^2; pole widzenia = 20 x 20 cm^2; grubość plastra = 20 mm ; Kąt obrotu = 15°; Czas akwizycji = 80 ms.

DWI:

Kliniczne badanie MR będzie kontynuowane po 13C DNP z oryginalnym skanerem i będzie wykorzystywać technikę planarną pojedynczego echa z supresją tkanki tłuszczowej (czas powtórzenia ms/czas echa ms: 3300/79; liczba średnich sygnałów: 4; grubość warstwy: 4 mm; szczelina; 1 mm; matryca: 128x128 mm^2; pole widzenia 20 x 20 cm^2). Najwyższa wartość b wynosząca 1000 s/mm^2 została wybrana w celu optymalizacji stosunku sygnału do szumu. Gradienty ważone dyfuzją są stosowane ortogonalnie do wyboru wycinka, kodowania fazy i kierunku odczytu, a nachylenie zostanie obliczone z logarytmicznej krzywej zaniku intensywności sygnału w funkcji wartości b (Syngo, Siemens, Erlangen, Niemcy).

Odcisk palca MR (MRF):

MAGiC (kompilacja obrazu rezonansu magnetycznego) będzie wykorzystywać akwizycję multi-echa z opóźnieniem wielu ech w oparciu o szybkie echo spinowe 2D. Stacjonarna precesja swobodna (SSFP) jest używana do akwizycji MRF ze śladami akwizycji przeplatanymi przy użyciu 89 pod próbkowanymi helisami złotego kąta, szerokość pasma próbkowania = ±250 kHz, TR = 9 ms, TE = 2,2 ms, NEX = 1 i 979 ramek. B0 i B1 nie są uwzględnione w sekwencji, ale zarysy przekrojów są uwzględnione w celu poprawy dokładności T2, inne parametry obrazowania stosowane w skanach MAGiC i MRF to: FOV = 22 x 22 mm^2; macierz = 256x256; grubość plastra = 4 mm, odstęp 1 mm; 20 kawałków. Odstępy czasowe skanowania wynoszą odpowiednio około 4 minuty i 3,6 minuty.

Relaksometria RM:

Iteracyjny rozkład wody i tłuszczu z sekwencją oceny ilościowej echa asymetrii metodą co najmniej kwadratową (IDEAL-IQ) ma następujące parametry: TR 10 ms; TE 4,7 ms; echo numer 6, w zakresie od 1,1 ms do 6,38 ms FOV 35-40 cm; rozmiar matrycy 128×128; szerokość pasma pikseli 325 Hz; kąt obrotu 6; grubość plastra 10 mm; odstęp między plasterkami 5 mm. Skany są uzyskiwane podczas wstrzymania oddechu trwającego krócej niż 30 sekund. R2* oblicza się przy użyciu następującego wzoru: R2*IDEALNE = -1,276 + 1,2366 * R2*GRE. R2* jest następnie przeliczane na stężenie żelaza (mg/g) przy użyciu szeroko stosowanego wzoru zaproponowanego przez Wooda i in.: Stężenie żelaza = 0,202 + 0,0254 x R2*

Chociaż nie ma akceptowalnego zakresu normy dla żelaza w śledzionie, sugeruje się 1,98 mg/g jako górną granicę, przy czym 2,74 mg/g jest uważane za patologiczne. Żelazo śledziony różni się w zależności od wieku i płci. Zawartość żelaza w śledzionie jest wyższa u mężczyzn niż u kobiet (mężczyźni: 0,96 ± 0,34 mg/g, kobiety: 0,87 ± 0,29 mg/g). U kobiet menopauza jest związana z wyższym poziomem żelaza w śledzionie o 0,12 mg/g. Należy zauważyć, że czas echa GRE w MRI jamy brzusznej jest niewystarczający do ilościowego oznaczenia żelaza, gdy żelazo przekracza próg (około 4 mg/g)

Metabolomika:

Próbki osocza, moczu i/lub tkanek pobrane od pacjentów będą dalej analizowane za pomocą 1H NMR o wysokiej rozdzielczości (spektrometr Bruker 600MHz NMR) i LC-TOFMS (Waters Q-TOFMS) zlokalizowanych w Clinical Metabolomics Center, Chang Gung Memorial Hospital. Standardowe oprogramowanie metabolomiki - GeneSpring MS, Markerlyn XS i Metaboanalyst, będzie również wykorzystywane do analizy i prezentacji danych wielowymiarowych. Bazy danych METLIN, HMDB i KEGG zostaną przeszukane pod kątem dokładnego zestawu cech wykazujących istotne różnice między grupami przed i po immunoterapii. Prognozy związków zostaną przeprowadzone przy użyciu baz danych metabolitów i oprogramowania do generowania formuł. Dostępne są również niekomercyjne i komercyjne aplikacje, takie jak MetaboAnalyst do badań metabolomicznych. Badania laboratoryjne obejmują rutynowe wskaźniki stanu zapalnego, takie jak szybkość sedymentacji erytrocytów (ESR), białko C-reaktywne (CRP), prokalcytonina, osoczowy wskaźnik antyoksydacyjny (TAC), komórkowy wskaźnik antyoksydacyjny (GPX), wskaźnik uszkodzenia DNA (8-OHdG) i lipidy wskaźnik utleniania i stanu zapalnego (MPO); konwencjonalne wskaźniki metaboliczne, takie jak LDH, mleczan i pirogronian; oraz wskaźniki związane z funkcją immunologiczną, takie jak komórki T i komórki B, testy podzbioru komórek T, HLA-B27, IL-6, a1-globulina i a2-globulina. Jeśli pacjent miał wykonane preparaty do diagnostyki histopatologicznej, zostanie również określona tkankowa ekspresja LDH i białka MCT.