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Jun 07, 2023

과분극된 13C를 이용한 pH, 관류 및 신장여과의 동시 자기공명영상

Nature Communications 14권, 기사 번호: 5060(2023) 이 기사 인용 1334 액세스 12 Altmetric Metrics 세부 정보 pH 변경은 암과 신장을 포함한 많은 병리학의 특징입니다.

Nature Communications 14권, 기사 번호: 5060(2023) 이 기사 인용

1334 액세스

12 알트메트릭

측정항목 세부정보

pH 변화는 암과 신장 질환을 포함한 많은 병리의 특징입니다. 여기에서는 신장 질환 상태에 대한 다중 매개변수 지문을 생성하고 국소 종양 산성화를 감지할 수 있는 MRI용 과분극 세포외 pH 및 관류 센서로 [1,5-13C2]Z-OMPD를 소개합니다. 1T에서 2분이라는 매우 긴 T1, pH 단위당 최대 1.9ppm의 높은 pH 민감도, 내부 주파수 기준으로 C1 라벨을 사용하는 적합성 덕분에 건강한 쥐 신장의 3개 pH 구획에 대한 생체 내 pH 이미징이 가능합니다. 13C 공명 모두의 스펙트럼 선택적 표적화를 통해 1분 이내에 3D 관류 및 여과와 2D pH의 동시 이미징이 가능해 임상 일상 방법에 비해 뛰어난 감도로 건강한 신장과 수신증 신장의 신장 혈류, 사구체 여과율 및 신장 pH를 정량화할 수 있습니다. 단일 세션 내에서 여러 바이오마커를 이미징하면 [1,5-13C2]Z-OMPD가 종양학 및 신장학을 위한 유망한 새로운 과분극 제제가 됩니다.

종양신장학(Onco-nephrology)은 암 치료와 관련된 신장 손상이나 실패를 확인 및 예방하고 신장 질환으로 인한 암 위험을 평가하기 위한 환자의 학제간 진료에서 새롭게 떠오르는 의료 분야입니다1,2. 암 진단 시 최첨단 치료 옵션은 화학 요법과 방사선 요법을 사용합니다. 치료 결과는 종양의 일반적인 pH 조건에 의해 크게 영향을 받을 수 있지만3, pH 조절 보조 요법4은 환자 결과를 향상시키는 데 중요할 수 있습니다5. 길고 비효율적인 치료법은 종종 심각한 신장 부담을 초래하기 때문입니다6. 따라서 많은 치료법의 경우 암 치료 전, 치료 중, 치료 후 신장 기능뿐만 아니라 종양 pH를 평가하는 것이 필수적일 수 있으며, 이에 대한 신장 산-염기 균형 및 사구체 여과율7이 중요한 바이오마커입니다. 임상 루틴에서 신장 기능은 요오드화 조영제 다단계 CT8,9 또는 99mTc-MAG310을 영상화제로 사용하는 신티그래피로 조사됩니다. 아직 임상 루틴으로 번역되지 않은 최근 도입된 방법에는 DCE-MRI11, 확산 가중치12 또는 동맥 스핀 라벨링13,14용 Gd 기반 조영제 주입이 포함됩니다. 그러나 99mTc-MAG3를 사용하는 신티그래피에는 전리 방사선 주입이 포함되며 스핀 라벨링 및 확산 가중치 기법은 복부 운동에 민감하고 전체 신장 여과 과정에 대한 평가가 제한됩니다. 또한, CT 기반 조영제는 신장 질환을 유발할 수 있어15 이미 취약한 신장 상태를 단일 또는 반복적으로 평가할 때 큰 위험을 초래하는 반면, MRI 기반 조영제는 장기에 축적될 수 있으며16 손상된 환자의 경우 신성 전신 섬유증을 유발할 위험이 있습니다. 신장 기능이 있으며17 전이를 가속화하는 것으로 의심됩니다18. 또한, 인간 환자의 pH를 이미지화하기 위한 여러 최초의 연구에도 불구하고19,20,21,22,23 아직 일상적으로 적용되는 비침습적 이미징 방법이 없습니다. 이러한 접근법은 세포외 pH 측정(acidoCEST)을 위해 요오드 기반 주사용 CEST 에이전트에 의존하거나 조영제 생성(APT-CEST)을 위해 내인성 아미드 양성자를 사용하여 pH 및 세포내 가중치 이미지만 생성합니다. 동시에, 환자 계층화, 보조 요법의 효능 또는 요법에 대한 조기 반응을 위한 종양 산성화를 평가하기 위해 세포외 pH의 안전하고 빠른 영상화에 대한 강력한 임상적 필요성이 있습니다24.

과분극 자기공명영상은 동위원소가 풍부한 무독성 조영제 주입에 의존하는 임상으로의 전환에 대한 영상 기술입니다25. 이 중 [13C]요소26, [13C, 15N2]요소27, [13C]2-메틸프로판-2-올28, HP00129 및 과분극수30가 관류제로 도입되었습니다. 후자의 세 가지 요소는 신장27,31,32,33 및 종양34 관류와 신장 여과율35의 정량적 평가를 위해 전임상적으로 조사되었지만 [13C, 15N2]요소도 최근 임상 시험36,37로 전환되었습니다. 또한, 지금까지 [1-13C]피루베이트만이 신장 세포 암종을 이미지화하기 위한 종양-신장학적 설정에 적용되었습니다38,39. 신장 기능과 암 모두에서 pH의 비침습적 평가를 위해 과분극된 [13C]중탄산염40 및 [1,5-13C2]자이몬산41이 전임상적으로 도입되었지만 아직 임상적으로 번역되지는 않았으며 후자만이 독점적으로 세포외 pH 정보를 제공합니다. . 신장 기능을 포괄적으로 평가하려면 최소한 관류와 pH의 동시 영상화가 필요합니다. 그러나 결합된 영상 프로토콜에 대한 현재의 노력은 시간이 많이 걸리는 다양한 영상 방식의 조합42 또는 잠재적으로 신독성 조영제7로 인해 제한되며 지금까지 임상적으로 해석되지 않았습니다.