Tomografia ad emissione di positroni con 64-rame come tracciante per lo studio dei disturbi correlati al rame

Summary

Il presente protocollo descrive come eseguire l’imaging ⁶⁴Cu PET / CT e PET / MRI nell’uomo per studiare i disturbi correlati al rame, come la malattia di Wilson e l’effetto del trattamento sul metabolismo del rame.

Abstract

Il rame è un oligoelemento essenziale, funzionante nella catalisi e nella segnalazione nei sistemi biologici. Il rame radiomarcato è stato utilizzato per decenni nello studio del metabolismo del rame umano e animale di base e dei disturbi correlati al rame, come la malattia di Wilson (WD) e la malattia di Menke. Una recente aggiunta a questo toolkit è la tomografia ad emissione di positroni (PET) in rame 64 (64 Cu), che combina l’accurata imaging anatomico dei moderni scanner di tomografia computerizzata (TC) o risonanza magnetica (MRI) con la biodistribuzione del segnale tracciante ^{PET da 64}Cu. Ciò consente il monitoraggio in vivo dei flussi e della cinetica del rame, visualizzando così direttamente il traffico e il metabolismo degli organi di rame umani e animali. Di conseguenza, la ^{PET 64}Cu è adatta per valutare gli effetti clinici e preclinici del trattamento e ha già dimostrato la capacità di diagnosticare con precisione la WD. Inoltre, ⁶⁴studi Cu PET / CT si sono dimostrati preziosi in altre aree scientifiche come la ricerca sul cancro e sull’ictus. Il presente articolo mostra come eseguire ⁶⁴Cu PET / CT o PET / MR nell’uomo. Le procedure per la manipolazione ^{di 64}Cu, la preparazione del paziente e la configurazione dello scanner sono illustrate qui.

Introduction

Il rame è un cofattore catalitico vitale che guida molteplici importanti processi biochimici essenziali per la vita e i difetti nell’omeostasi del rame sono direttamente responsabili delle malattie umane. Le mutazioni nei geni ATP7A o ATP7B, che codificano per le ATPasi trasportatrici del rame, causano rispettivamente le malattie di Menke e Wilson. La malattia di Menke (ATP7A) è una rara malattia letale dell’iperaccumulo intestinale di rame con grave carenza di rame nei tessuti periferici e deficit negli enzimi rame-dipendenti¹. La malattia di Wilson (WD) (ATP7B) è una malattia rara caratterizzata dall’incapacità di espellere l’eccesso di rame nella bile, con conseguente sovraccarico di rame e conseguente danno d’organo, che colpisce più gravemente il fegato e il cervello².

Gli studi sul metabolismo del rame hanno utilizzato rame radiomarcato (di solito 64-rame [⁶⁴Cu] o 67-rame) per decenni, e questi studi si sono dimostrati preziosi per la nostra comprensione del metabolismo del rame dei mammiferi, compreso il sito di assorbimento e le vie di escrezione 3,4,5,6. In precedenza, i contatori gamma venivano utilizzati per rilevare il segnale radioattivo con una risoluzione anatomica limitata, ma recentemente è stata introdotta la tomografia ad emissione di positroni (PET) ^{a 64}Cu combinata con la tomografia computerizzata (TC) o la risonanza magnetica (MRI) negli studi sia sull’uomo che sugli animali. Oggi, gli scanner PET hanno una sensibilità così elevata che è possibile tracciare ⁶⁴Cu fino a 70 ore dopo l’iniezione. La lunga emivita di 12,7 h per ⁶⁴Cu consente la valutazione a lungo termine dei flussi di rame. Questo miglioramento nella risoluzione è appena entrato nel campo degli studi sul rame e stanno iniziando ad emergere studi sul metabolismo del rame normale e patologico, nonché studi che valutano l’impatto di trattamenti specifici. Inoltre, l’introduzione di scanner PET per tutto il corpo con un campo visivo esteso migliorerà ulteriormente la sensibilità di questi esami.

Questo documento metodologico mira a consentire a medici e scienziati di aggiungere ⁶⁴Cu PET CT / MRI al repertorio esistente di strumenti come metodo robusto e facile da usare per valutare il metabolismo del rame in modo comparabile tra i dipartimenti di medicina nucleare. La produzione di ^{rame 64}Cu può essere effettuata utilizzando diversi metodi e di solito viene eseguita in strutture speciali. Tra le reazioni nucleari, il metodo 64 Ni (p, n) 64 Cu è ampiamente utilizzato, poiché un’alta resa di produzione di ⁶⁴Cu può essere ottenuta con protoni a bassa energia in questa via ^7,8. Una descrizione dettagliata dei metodi di produzione è fuori dallo scopo di questo lavoro e la disponibilità varierà in base al paese e alla regione.

In questo articolo, descriviamo prima la preparazione della radiochimica necessaria e del tracciante. Quindi, vengono dimostrati i principi per la preparazione degli scanner PET/CT o PET/MRI.

Protocol

Alcuni studi clinici che utilizzano questo protocollo 64Cu PET / CT o PET / MRI sono stati approvati dal Comitato etico regionale della regione Midt, Danimarca [1-10-72-196-16 (EudraCT 2016-001975-59), 1-10-72-41-19 (EudraCT 2019-000905-57), 1-10-72-343-20 (EudraCT 2020-005832-31), 1-10-72-25-21 (EudraCT 2021-000102-25) e 1-10-72-15-22 (EudraCT 2021-005464-21)]. Il consenso informato scritto è stato ottenuto dai partecipanti al momento dell’iscrizione. I criteri di inclusione per tutti i partecipanti erano di…

Representative Results

Calcolo della doseSulla base dei calcoli dosimetrici, la dose efficace di radioattività per la somministrazione endovenosa è 62 ± 5 μSv/MBq tracciante10. Pertanto, si raccomanda una dose di 50 MBq a seconda del periodo di tempo. Fino a 75-80 MBq è applicabile per esami più lunghi e fornisce immagini di buona qualità senza superare una dose eticamente approvata. La dose efficace per la somministrazione orale è 113 ± 1 μSv/MBq tracciante, a causa dell’accumulo intestin…

Discussion

Il metodo è come qualsiasi altro metodo PET, ma la lunga emivita di 12,7 ore offre l’opportunità di studiare i flussi di rame a lungo termine (abbiamo buoni risultati fino a 68 ore dopo l’iniezione di tracciante IV). Tutte le fasi del protocollo devono essere gestite da personale che ha familiarità con la PET, sebbene non siano più critiche di qualsiasi altro esame PET.

Risoluzione dei problemi
Poiché spesso utilizziamo ⁶⁴Cu per indagini a lungo termine, il …

Materials

0.22 micrometer sterilizing filter	Merck Life Science
Cannula 21 G 50 mm	BD Microlance	301155
Cannula 25 G 16 mm	BD Microlance	300600
Dose calibrator	Capintec CRC-PC calibrator
PET/CT scanner	Siemens: Biograph
PET/MR scanner	GE Signa
PMOD version 4.0	PMOD Technologies LLC
Saline solution 0.9% NaCl	Fresenius Kabi
Sodium acetate trihydrate BioUltra	Sigma Aldrich	71188
Solid 64CuCl2	Danish Technical University Risø
Sterile water	Fresenius Kabi
Venflon 22 G 25 mm	BD Venflon Pro Safety	393280