Utilisation d'un multi-compartiment dynamique unique Enzyme Phantom pour les études de hyperpolarisé Agents de résonance magnétique

L’objectif global de cette procédure est de mesurer la conversion du pyruvate hyperpolarisé en lactate par imagerie par résonance magnétique ou IRM dans un environnement fantôme contrôlé. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’IRM hyperpolarisée, telles que la capacité d’un système à détecter la conversion chimique du pyruvate par résonance magnétique. Le principal avantage de cette technique est que la conversion chimique du pyruvate se déroule de la même manière que le métabolisme in vivo, mais qu’elle est plus contrôlable et reproductible que dans les systèmes vivants.

Les implications de cette technique s’étendent au diagnostic du cancer, car la conversion élevée du pyruvate en lactate, commune à la plupart des cancers, est simulée par l’environnement fantôme. Bien que cette méthode puisse donner un aperçu du cancer, elle peut également être appliquée à d’autres images métaboliques telles que le métabolisme cardiaque. En général, les personnes qui ne connaissent pas cette méthode peuvent avoir des difficultés parce que les contraintes de temps inhérentes aux médias hyperpolarisés sont courtes.

La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle car les étapes de dissolution et d’éjection sont difficiles à apprendre car elles doivent se produire rapidement et doivent être effectuées avec précision. Dans un gobelet d’échantillon pour une polarisation nucléaire dynamique ou un système DNP, pipetez 0,3 microlitre de la solution de gadotéridol et 13 milligrammes de la solution d’acide pyruvique. Mélangez brièvement ce mélange dans le gobelet d’échantillon à l’aide d’une pointe de pipette.

Commencez le processus d’insertion de l’échantillon en cliquant sur le bouton Insérer un échantillon sur la console du système DNP. Dans l’assistant d’échantillonnage, sélectionnez échantillon normal et cliquez sur Suivant. En gardant le gobelet d’échantillon vertical, placez doucement la tige d’insertion sur le dessus du gobelet d’échantillon.

Lorsque vous y êtes invité, ouvrez le système DNP et insérez la coupelle dans l’insert à température variable à l’aide de la tige d’insertion. Tirez sur le piston à l’extrémité de la tige d’insertion de l’échantillon pour libérer l’échantillon dans l’insert à température variable. Retirez la tige d’insertion d’échantillon du système et cliquez sur le bouton suivant de la console du système DNP.

Lancez ensuite la polarisation en cliquant sur le bouton de polarisation de l’échantillon sur la console du système DNP. Dans le logiciel RINMR, tapez HYPERSENSENMR au logiciel de surveillance de polarisation. Définissez la configuration de construction sur un et appuyez sur Entrée.

Cliquez ensuite sur construction solide. Après avoir défini l’emplacement et le nom du fichier de sauvegarde, sélectionnez le profil pour le carbone 13 dans l’onglet déroulant de la console du système DNP. Cliquez sur suivant.

Cochez la case pour activer l’échantillonnage pendant la construction. Réglez le temps d’échantillonnage sur 300 secondes et cliquez sur Terminer. Enfin, mesurez 3,85 grammes du milieu de dissolution soit en volume avec une seringue de cinq millilitres, soit en poids à l’aide d’une balance.

Placez le fantôme au centre de l’aimant avec un accès facile aux lignes d’injection. Assurez-vous qu’il y a un récipient pour récupérer le liquide qui s’échappera vers la conduite d’échappement. Préparez le mélange enzymatique de haute activité en mélangeant 240 microlitres de solution de NADH, 125 microlitres de solution de LDH et 335 microlitres de tampon.

Conservez la solution dans une seringue de trois millilitres qui peut être fixée à la ligne d’injection. Préparez ensuite le mélange d’enzymes de faible activité en mélangeant 240 microlitres de solution de NADH, 75 microlitres de solution de LDH et 385 microlitres de tampon. Conservez ce mélange dans une seringue séparée de trois millilitres qui peut être fixée à la conduite d’injection.

Pour effectuer le positionnement initial, chargez un nouveau balayage d’alignement de piste. Faites osciller la bobine de protons en sélectionnant Acq/Reco. Affichez et ouvrez la plate-forme de réglage.

Dans le panneau de réglage, sélectionnez Wobble Adjust et cliquez sur ppen. Réglez la largeur de balayage sur dix mégahertz et cliquez sur configurer. Au bout d’un moment, le réglage et l’appariement des bobines de protons devraient apparaître dans la fenêtre d’acquisition.

Faites osciller la bobine de carbone en changeant l’élément de la bobine à 13C ou à l’élément deux et en réglant la largeur de balayage à cinq mégahertz. Après un certain temps, le réglage et la correspondance des bobines de carbone devraient apparaître dans la fenêtre d’acquisition et s’ils sont correctement réglés, appuyez sur stop. Pour revenir au contrôle de balayage, appuyez sur appliquer, puis sur Revenir et enfin sur Continuer pour commencer le balayage.

Il est essentiel que l’analyse de cette étape soit entièrement configurée avant de commencer la dissolution. Une fois la dissolution commencée, il ne faut pas l’arrêter et il faudra peu de temps pour ajuster les paramètres de séquence avant que le pyruvate hyperpolarisé ne soit délivré. Chargez un nouveau balayage d’imagerie spectroscopique planaire d’écho radio.

Réglez l’épaisseur de la tranche à 30 millimètres de manière à couvrir toute la chambre de réaction. Réglez le mode de fonctionnement sur carbone 13 en sélectionnant l’onglet système et en changeant le mode de fonctionnement sur 13C transmission réception. Une fois que le pyruvate a atteint une polarisation supérieure à 90 %, les solutions et le fantôme sont prêts et le balayage est configuré.

Cliquez sur le bouton Exécuter la dissolution sur la console du système DNP. Lorsque vous y êtes invité, mettez le bâton de dissolution dans sa position de fonctionnement et injectez le fluide de dissolution. Fermez le système DNP et cliquez sur le bouton Terminer sur la console du système DNP.

Il est important que l’injection de pyruvate et d’enzyme se fasse en douceur. Cela garantira que le mélange d’enzymes est correctement mélangé et livré dans la chambre fantôme avant la fin de la conversion chimique. Lorsque le système DNP délivre le pyruvate hyperpolarisé, aspirez 500 microlitres de la solution de pyruvate dans chacune des seringues de solution à haute et à faible concentration enzymatique.

Injectez lentement chaque seringue dans une ligne d’injection. Le balayage peut être lancé avant l’injection ou immédiatement après l’injection, selon le protocole de balayage utilisé. Une fois la dissolution terminée, remettez le bâton de dissolution en position de repos lorsque vous y êtes invité, puis cliquez sur Terminer.

Les résultats représentatifs d’une séquence d’imagerie spectrale planaire d’écho radio sont présentés ici. L’image du pyruvate montre le fort signal du pyruvate dans les deux chambres. L’image du lactate montre un signal de lactate plus faible, mais il est toujours localisé dans les chambres.

Le rapport des signaux du lactate hyperpolarisé et du pyruvate peut être utilisé pour estimer l’activité enzymatique dans chaque chambre. Les rapports de signal dans chaque chambre correspondent à l’activité enzymatique présente. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en une heure.

Lors de la tentative de cette procédure, il est important de se rappeler d’avoir le mélange fantôme et la séquence d’imagerie prêts avant de commencer le processus de dissolution. À la suite de cette procédure, d’autres agents hyperpolarisés et enzymes peuvent être utilisés afin de répondre à des questions supplémentaires telles que la capacité d’une séquence à imager d’autres réactions chimiques. Cette technique ouvre la voie aux chercheurs dans le domaine de l’IRM hyperpolarisée pour explorer les performances de séquences à l’aide de fantômes reproductibles.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de préparer un mélange d’enzymes pour faciliter la conversion du pyruvate hyperpolarisé en lactate et pour polariser le pyruvate enrichi en carbone 13 pour l’imagerie. N’oubliez pas que travailler avec des champs magnétiques puissants peut être extrêmement dangereux et que des précautions telles qu’un accès contrôlé à la salle de numérisation doivent toujours être prises.