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Jun 07, 2023

過分極 13C を使用した pH、灌流、腎臓濾過の同時磁気共鳴イメージング

Nature Communications volume 14、記事番号: 5060 (2023) この記事を引用 1334 アクセス 12 Altmetric Metrics の詳細 pH の変化は、がんや腎臓を含む多くの病状の特徴です

Nature Communications volume 14、記事番号: 5060 (2023) この記事を引用

1334 アクセス

12 オルトメトリック

メトリクスの詳細

pH の変化は、がんや腎臓病を含む多くの病状の特徴です。 ここでは、腎疾患状態のマルチパラメーター フィンガープリントを生成し、局所的な腫瘍の酸性化を検出できる MRI 用の過分極細胞外 pH および灌流センサーとして [1,5-13C2]Z-OMPD を紹介します。 1 T で 2 分間という例外的に長い T1、pH 単位あたり最大 1.9 ppm の高い pH 感度、および内部周波数基準として C1 ラベルを使用する適合性により、健康なラットの腎臓の 3 つの pH 区画の in vivo pH イメージングが可能になります。 両方の 13C 共鳴をスペクトル選択的にターゲティングすることで、1 分以内に 3D での灌流と濾過、2D での pH の同時イメージングが可能になり、臨床ルーチン法と比較して優れた感度で健康な腎臓と水腎症の腎臓における腎血流、糸球体濾過速度、腎 pH を定量化できます。 単一セッション内で複数のバイオマーカーをイメージングすることにより、[1,5-13C2]Z-OMPD は腫瘍学および腎臓学にとって有望な新しい過分極薬剤となります。

腫瘍腎臓学は、癌治療に関連する腎臓の損傷や不全を特定して予防し、腎臓病による癌のリスクを評価するための、患者の学際的なケアにおける新興医療分野です1、2。 がんと診断されると、最先端の治療オプションでは化学療法と放射線療法が採用されます。 治療結果は腫瘍内の一般的な pH 状態によって大きく影響を受ける可能性があります 3 が、長く効果のない治療法は重篤な腎臓への負担を引き起こすことが多い 6 ため、pH 調節補助療法 4 は患者の転帰を向上させるために重要である可能性があります 5。 したがって、多くの治療法では、がん治療前、治療中、治療後に腫瘍の pH と腎機能を評価することが不可欠である可能性があり、腎機能の酸塩基バランスと糸球体濾過率 7 が重要なバイオマーカーとなります。 日常的な臨床では、腎機能はヨウ素化造影多相 CT8,9 または造影剤として 99mTc-MAG310 を使用するシンチグラフィーによって検査されます。 最近導入された方法は、まだ臨床ルーチンに導入されていませんが、DCE-MRI 11、拡散強調 12、または動脈スピン標識 13、14 用の Gd ベースの造影剤の注入を伴います。 しかし、99mTc-MAG3 を使用するシンチグラフィーには電離放射線の注入が含まれ、スピン標識法および拡散強調法は腹部の動きの影響を受けやすいため、完全な腎濾過プロセスの評価が制限されます。 さらに、CT ベースの造影剤は腎症を誘発する可能性があり 15、既に脆弱な腎臓の状態を 1 回または繰り返し評価する場合に大きなリスクをもたらす一方、MRI ベースの造影剤は臓器内に蓄積する可能性があり 16、機能障害のある患者において腎性全身線維症を誘発するリスクを伴います。腎機能17、転移を促進する疑いがある18。 さらに、人間の患者の pH を画像化するためのいくつかの最初の研究 19、20、21、22、23 にもかかわらず、日常的に適用される利用可能な非侵襲的な画像化方法はまだありません。 これらのアプローチは、細胞外 pH 測定のためのヨウ素ベースの注射可能な CEST 剤 (acidoCEST) 19,21,22,23 に依存するか、またはコントラスト生成のための内因性アミドプロトンを使用して pH および細胞内で強調された画像のみを生成する (APT-CEST) 20。 同時に、患者の層別化、補助療法の有効性、または治療に対する早期反応のための腫瘍の酸性化を評価するために、細胞外 pH の安全かつ高速なイメージングに対する臨床上の強いニーズがあります 24。

過偏極磁気共鳴イメージングは​​、同位体濃縮された非毒性の造影剤の注入に依存する、臨床への移行期のイメージング技術 25 です。 このうち、[13C]尿素26、[13C,15N2]尿素27、[13C]2-メチルプロパン-2-オール28、HP00129、過分極水30が灌流剤として導入されています。 後者の 3 つは、腎臓濾過速度の定量的評価による腎臓 27、31、32、33 および腫瘍 34 の灌流の評価について前臨床研究されてきました 35 が、[13C, 15N2]尿素も最近臨床試験に導入されました 36、37。 さらに、これまでのところ、腎細胞癌の画像化に腫瘍腎臓学環境で適用されているのは [1-13C]ピルビン酸のみです 38,39。 腎機能とがんの両方における pH の非侵襲的評価には、過分極 [13C] 重炭酸塩 40 と [1,5-13C2] ザイモン酸 41 が前臨床で導入されていますが、まだ臨床応用されておらず、後者のみがもっぱら細胞外 pH 情報を提供します。 。 腎機能の包括的な評価には、少なくとも灌流と pH の同時イメージングが必要です。 しかし、イメージングプロトコルを組み合わせた現在の取り組みは、時間のかかるさまざまなイメージングモダリティ 42 や腎毒性の可能性のある造影剤 7 の組み合わせによって制限されており、これまで臨床応用されていません。