التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني باستخدام 64-Copper كمتتبع لدراسة الاضطرابات المرتبطة بالنحاس
Summary
يصف هذا البروتوكول كيفية إجراء تصوير 64Cu PET / CT و PET / MRI في البشر لدراسة الاضطرابات المرتبطة بالنحاس ، مثل مرض ويلسون ، وتأثير العلاج على استقلاب النحاس.
Abstract
النحاس هو عنصر تتبع أساسي ، يعمل في الحفز والإشارات في النظم البيولوجية. تم استخدام النحاس المشع لعقود في دراسة استقلاب النحاس الأساسي للإنسان والحيوان والاضطرابات المرتبطة بالنحاس ، مثل مرض ويلسون (WD) ومرض مينكي. إضافة حديثة إلى مجموعة الأدوات هذه هي التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني 64 نحاسا (64نحاسا) (PET) ، حيث يجمع بين التصوير التشريحي الدقيق للتصوير المقطعي المحوسب الحديث (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) مع التوزيع البيولوجي لإشارة تتبع 64Cu PET. وهذا يسمح بالتتبع في الجسم الحي لتدفقات النحاس والحركية ، وبالتالي تصور حركة الأعضاء النحاسية البشرية والحيوانية والتمثيل الغذائي مباشرة. وبالتالي ، فإن 64Cu PET مناسب تماما لتقييم آثار العلاج السريري وما قبل السريري وقد أثبت بالفعل القدرة على تشخيص WD بدقة. علاوة على ذلك ، أثبتت 64دراسة Cu PET / CT قيمتها في مجالات علمية أخرى مثل أبحاث السرطان والسكتة الدماغية. توضح هذه المقالة كيفية إجراء 64Cu PET / CT أو PET / MR في البشر. يتم عرض إجراءات التعامل مع 64Cu ، وإعداد المريض ، وإعداد الماسح الضوئي هنا.
Introduction
النحاس هو عامل مساعد تحفيزي حيوي يقود العديد من العمليات الكيميائية الحيوية الهامة الضرورية للحياة ، والعيوب في توازن النحاس مسؤولة بشكل مباشر عن الأمراض البشرية. الطفرات في جينات ATP7A أو ATP7B ، التي تشفر ATPases الناقلة للنحاس ، تسبب أمراض مينكي وويلسون ، على التوالي. مرض مينكي (ATP7A) هو اضطراب مميت نادر من فرط تراكم النحاس المعوي مع نقص حاد في النحاس في الأنسجة المحيطية وعجز في الإنزيمات المعتمدة على النحاس1. مرض ويلسون (WD) (ATP7B) هو مرض نادر يتميز بعدم القدرة على إفراز النحاس الزائد إلى الصفراء ، مما يؤدي إلى زيادة الحمل الزائد للنحاس وتلف الأعضاء اللاحق ، مما يؤثر بشدة على الكبد والدماغ2.
استخدمت الدراسات حول استقلاب النحاس النحاس المسمى إشعاعيا (عادة 64-نحاس [64نحاس] أو 67-نحاس) لعقود ، وقد أثبتت هذه الدراسات أنها لا تقدر بثمن لفهمنا لاستقلاب النحاس في الثدييات ، بما في ذلك موقع الامتصاص ومسارات الإفراز3،4،5،6. في السابق ، تم استخدام عدادات جاما للكشف عن الإشارة المشعة بدقة تشريحية محدودة ، ولكن في الآونة الأخيرة ، تم إدخال 64التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) جنبا إلى جنب مع التصوير المقطعي المحوسب (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) في كل من الدراسات البشرية والحيوانية. اليوم ، تتمتع الماسحات الضوئية PET بحساسية عالية بحيث يمكن تتبع 64Cu لمدة تصل إلى 70 ساعة بعد الحقن. يسمح عمر النصف الطويل البالغ 12.7 ساعة ل 64نحاس بإجراء تقييم طويل الأجل لتدفقات النحاس. دخل هذا التحسن في القرار مؤخرا مجال دراسات النحاس ، وبدأت الدراسات حول استقلاب النحاس الطبيعي والمرضي ، وكذلك الدراسات التي تقيم تأثير علاجات محددة ، في الظهور. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إدخال ماسحات PET لكامل الجسم مع مجال رؤية ممتد سيزيد من تعزيز حساسية هذه الفحوصات.
تهدف هذه الورقة المنهجية إلى تمكين الأطباء والعلماء من إضافة 64Cu PET CT / MRI إلى ذخيرة الأدوات الحالية كطريقة قوية وسهلة الاستخدام لتقييم استقلاب النحاس بطريقة قابلة للمقارنة بين أقسام الطب النووي. يمكن إنتاج 64نحاس نحاس باستخدام طرق مختلفة وعادة ما يتم إجراؤه في مرافق خاصة. من بين التفاعلات النووية ، يتم استخدام طريقة 64 Ni (p ، n) 64 Cu على نطاق واسع ، حيث يمكن الحصول على عائد إنتاج مرتفع يبلغ 64Cu مع بروتونات منخفضة الطاقة في هذا الطريق 7,8. الوصف التفصيلي لطرق الإنتاج خارج نطاق هذا العمل ، وسيختلف التوافر حسب البلد والمنطقة.
في هذه المقالة ، نصف أولا إعداد الكيمياء الإشعاعية اللازمة والتتبع. بعد ذلك ، يتم توضيح مبادئ إعداد ماسحات PET / CT أو PET / MRI.
Protocol
Representative Results
Discussion
تشبه هذه الطريقة أي طريقة أخرى من طرق التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، لكن عمر النصف الطويل البالغ 12.7 ساعة يوفر الفرصة للتحقيق في تدفقات النحاس على المدى الطويل (لدينا نتائج جيدة من ما يصل إلى 68 ساعة بعد حقن التتبع الوريدي). يجب التعامل مع جميع الخطوات الواردة في البروتوكول من قبل مو?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
بدعم من منحة من المؤسسة التذكارية للمصنع فيلهلم بيدرسن وزوجته. لم تلعب المؤسسة أي دور في التخطيط أو أي مرحلة أخرى من الدراسة.
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 |
References
- Tümer, Z., Møller, L. B. Menkes disease. European Journal of Human Genetics. 18 (5), 511-518 (2010).
- Ala, A., Walker, A. P., Ashkan, K., Dooley, J. S., Schilsky, M. L. Wilson’s disease. The Lancet. 369 (9559), 397-408 (2007).
- Owen, C. A. Absorption and excretion of Cu64-labeled copper by the rat. The American Journal of Physiology-Legacy Content. 207 (6), 1203-1206 (1964).
- Osborn, S. B., Roberts, C. N., Walshe, J. M. Uptake of radiocopper by the liver. A study of patients with Wilson’s disease and various control groups. Clinical Science. 24, 13-22 (1963).
- Vierling, J. M., et al. Incorporation of radiocopper into ceruloplasmin in normal subjects and in patients with primary biliary cirrhosis and Wilson’s disease. Gastroenterology. 74 (4), 652-660 (1978).
- Gibbs, K., Walshe, J. M. Studies with radioactive copper (64Cu and 67Cu); the incorporation of radioactive copper into caeruloplasmin in Wilson’s disease and in primary biliary cirrhosis. Clinical Science. 41 (3), 189-202 (1971).
- Kume, M., et al. A semi-automated system for the routine production of copper-64. Applied Radiation and Isotopes: Including Data, Instrumentation and Methods for Use in Agriculture, Industry and Medicine. 70 (8), 1803-1806 (2012).
- Ohya, T., et al. Efficient preparation of high-quality 64Cu for routine use. Nuclear Medicine and Biology. 43 (11), 685-691 (2016).
- Koole, M., et al. EANM guidelines for PET-CT and PET-MR routine quality control. Zeitschrift für Medizinische Physik. , (2022).
- Sandahl, T. D., et al. The pathophysiology of Wilson’s disease visualized: A human 64Cu PET study. Hepatology. 76 (6), 1461-1470 (2022).
- Munk, D. E., et al. Effect of oral zinc regimens on human hepatic copper content: a randomized intervention study. Scientific Reports. 12 (1), 14714 (2022).
- Kjærgaard, K., et al. Intravenous and oral copper kinetics, biodistribution and dosimetry in healthy humans studied by 64Cu]copper PET/CT. EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry. 5 (1), 15 (2020).
- Brewer, G. J. Zinc acetate for the treatment of Wilson’s disease. Expert Opinion on Pharmacotherapy. 2 (9), 1473-1477 (2001).
- Bush, J. A., et al. Studies on copper metabolism. XVI. Radioactive copper studies in normal subjects and in patients with hepatolenticular degeneration. Journal of Clinical Investigation. 34 (12), 1766-1778 (1955).
- Murillo, O., et al. High value of 64Cu as a tool to evaluate the restoration of physiological copper excretion after gene therapy in Wilson’s disease. Molecular Therapy – Methods & Clinical Development. 26, 98-106 (2022).
- Squitti, R., et al. Copper dyshomeostasis in Wilson disease and Alzheimer’s disease as shown by serum and urine copper indicators. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 45, 181-188 (2018).
