Блог

Jun 07, 2023

Одновременная магнитно-резонансная томография pH, перфузии и почечной фильтрации с использованием гиперполяризованного 13С.

Nature Communications, том 14, номер статьи: 5060 (2023) Цитировать эту статью 1334 Доступ 12 Подробности Altmetric Metrics Изменения pH являются отличительной чертой многих патологий, включая рак и почки.

Nature Communications, том 14, номер статьи: 5060 (2023) Цитировать эту статью

1334 Доступа

12 Альтметрика

Подробности о метриках

Изменения pH являются отличительной чертой многих патологий, включая рак и заболевания почек. Здесь мы представляем [1,5-13C2]Z-OMPD как гиперполяризованный внеклеточный датчик pH и перфузии для МРТ, который позволяет генерировать многопараметрический отпечаток статуса заболевания почек и обнаруживать местное закисление опухоли. Исключительно длительный T1 (две минуты при 1 T), высокая чувствительность к pH до 1,9 частей на миллион на единицу pH и возможность использования метки C1 в качестве внутреннего эталона частоты позволяют визуализировать pH in vivo трех pH-комплексов в почках здоровых крыс. Спектрально-селективное нацеливание обоих резонансов 13C позволяет одновременно визуализировать перфузию и фильтрацию в 3D и pH в 2D в течение одной минуты для количественной оценки почечного кровотока, скорости клубочковой фильтрации и рН почек в здоровых и гидронефротических почках с превосходной чувствительностью по сравнению с рутинными клиническими методами. Визуализация нескольких биомаркеров за один сеанс делает [1,5-13C2]Z-OMPD многообещающим новым гиперполяризованным агентом для онкологии и нефрологии.

Онконефрология — это новая область медицины в междисциплинарном лечении пациентов, направленная на выявление и предотвращение повреждения почек или неудач, связанных с лечением рака, а также для оценки риска развития рака из-за заболевания почек1,2. При диагностике рака современные варианты лечения включают химио- и лучевую терапию. Хотя на результат лечения могут существенно влиять преобладающие условия pH в опухоли3, адъювантная терапия, регулирующая pH4, может иметь решающее значение для улучшения результатов лечения пациентов5, поскольку длительная и неэффективная терапия часто приводит к серьезной нагрузке на почки6. Таким образом, для многих методов лечения может оказаться необходимым оценить рН опухоли, а также функцию почек до, во время и после лечения рака, для которых важными биомаркерами являются кислотно-щелочной баланс почек и скорость клубочковой фильтрации7. В клинической практике функцию почек проверяют с помощью многофазной КТ8,9 с йодсодержащим контрастом или сцинтиграфии с использованием 99mTc-MAG310 в качестве визуализирующего агента. Недавно внедренные методы, еще не внедренные в клиническую практику, включают введение контрастных веществ на основе Gd для DCE-MRI11, диффузионное взвешивание12 или мечение артериального спина13,14. Однако сцинтиграфия с использованием 99mTc-MAG3 включает введение ионизирующего излучения, а методы спин-мечения и диффузионно-взвешенные методы чувствительны к движениям живота и ограничивают оценку полного процесса почечной фильтрации. Кроме того, контрастные вещества на основе КТ могут индуцировать нефропатии15, что представляет собой серьезный риск для однократной или повторной оценки и без того хрупких состояний почек, в то время как контрастные вещества на основе МРТ могут накапливаться в органах16, нести риск индуцирования нефрогенного системного фиброза у пациентов с нарушением функции почек. функции почек17 и предположительно ускоряют метастазирование18. Кроме того, несмотря на несколько первых исследований по визуализации pH у пациентов19,20,21,22,23, пока не существует рутинно применяемого неинвазивного метода визуализации. Эти подходы основаны на инъекционных CEST-агентах на основе йода для измерения внеклеточного pH (acidoCEST)19,21,22,23 или генерируют только pH- и внутриклеточно-взвешенные изображения с использованием эндогенных амидных протонов для генерации контраста (APT-CEST)20. В то же время существует острая клиническая потребность в безопасной и быстрой визуализации внеклеточного pH для оценки закисления опухоли для стратификации пациентов, эффективности адъювантной терапии или раннего ответа на терапию24.

Гиперполяризованная магнитно-резонансная томография — это метод визуализации при переходе в клинику25, который основан на инъекции нетоксичных контрастных веществ, обогащенных изотопами. Среди них в качестве перфузионных агентов были введены [13C]мочевина26, [13C, 15N2]мочевина27, [13C]2-метилпропан-2-ол28, HP00129 и гиперполяризованная вода30. В то время как последние три были доклинически исследованы для оценки перфузии почек27,31,32,33 и опухолей34 с количественной оценкой скорости почечной фильтрации35, [13C, 15N2]мочевина также недавно была использована в клинических испытаниях36,37. Кроме того, только [1-13C]пируват до сих пор применялся в онконефрологических условиях для визуализации почечно-клеточного рака38,39. Для неинвазивной оценки pH, как при почечной функции, так и при раке, гиперполяризованный [13C]бикарбонат40 и [1,5-13C2]зимоновая кислота41 были введены в доклинических исследованиях, но еще не были клинически переведены, и только последний обеспечивает исключительно внеклеточную информацию о pH. . Комплексная оценка функции почек требует одновременной визуализации, по крайней мере, перфузии и pH. Однако текущие усилия по созданию комбинированных протоколов визуализации ограничены либо трудоемкой комбинацией различных методов визуализации42, либо потенциально нефротоксичными контрастными веществами7 и до сих пор не получили клинического применения.