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Jun 07, 2023

Ressonância magnética simultânea de pH, perfusão e filtração renal usando 13C hiperpolarizado

Nature Communications volume 14, número do artigo: 5060 (2023) Citar este artigo 1334 Acessos 12 Altmetric Metrics detalha alterações de pH são uma marca registrada de muitas patologias, incluindo câncer e rim

Nature Communications volume 14, número do artigo: 5060 (2023) Citar este artigo

1334 Acessos

12 Altmétrico

Detalhes das métricas

As alterações do pH são uma marca registrada de muitas patologias, incluindo câncer e doenças renais. Aqui, apresentamos o [1,5-13C2]Z-OMPD como um sensor de perfusão e pH extracelular hiperpolarizado para ressonância magnética que permite gerar uma impressão digital multiparamétrica do estado da doença renal e detectar a acidificação local do tumor. T1 excepcionalmente longo de dois minutos a 1 T, alta sensibilidade ao pH de até 1,9 ppm por unidade de pH e adequação do uso do rótulo C1 como referência de frequência interna permitem imagens de pH in vivo de três compartimentos de pH em rins de ratos saudáveis. O direcionamento espectralmente seletivo de ambas as ressonâncias 13C permite imagens simultâneas de perfusão e filtração em 3D e pH em 2D dentro de um minuto para quantificar o fluxo sanguíneo renal, taxas de filtração glomerular e pH renal em rins saudáveis ​​e hidronefróticos com sensibilidade superior em comparação com métodos clínicos de rotina. A imagem de vários biomarcadores em uma única sessão torna o [1,5-13C2]Z-OMPD um novo agente hiperpolarizado promissor para oncologia e nefrologia.

A onconefrologia é um campo médico emergente no atendimento interdisciplinar de pacientes para identificar e prevenir danos ou falhas renais relacionadas a tratamentos de câncer, bem como para avaliar o risco de câncer devido a doença renal1,2. Após o diagnóstico de câncer, as opções de tratamento de última geração empregam quimioterapia e radioterapia. Embora o resultado do tratamento possa ser significativamente afetado pelas condições prevalecentes de pH no tumor3, as terapias adjuvantes reguladoras do pH4 podem ser cruciais para melhorar o resultado do paciente5, uma vez que terapias longas e ineficazes muitas vezes representam uma carga renal grave6. Portanto, para muitas terapias pode ser essencial avaliar o pH do tumor, bem como a função renal antes, durante e após o tratamento do câncer, para os quais o equilíbrio ácido-base renal e as taxas de filtração glomerular7 são biomarcadores importantes. Na rotina clínica, a função renal é avaliada por TC multifásica com contraste iodado8,9 ou cintilografia utilizando 99mTc-MAG310 como agente de imagem. Métodos recentemente introduzidos, ainda não traduzidos na rotina clínica, envolvem a injeção de agentes de contraste à base de Gd para DCE-MRI11, ponderação de difusão12 ou marcação de spin arterial13,14. No entanto, a cintilografia com 99mTc-MAG3 envolve a injeção de radiação ionizante e as técnicas de marcação por spin e difusão são sensíveis ao movimento abdominal e limitam a avaliação do processo completo de filtração renal. Além disso, os agentes de contraste baseados em TC podem induzir nefropatias15, o que representa um risco importante para a avaliação única ou repetida de condições renais já frágeis, enquanto os agentes de contraste baseados em RM podem acumular-se em órgãos16, apresentando um risco de induzir fibrose sistémica nefrogénica em pacientes com deficiência. função renal17 e são suspeitos de acelerar a metástase18. Além disso, apesar de vários primeiros estudos para obter imagens de pH em pacientes humanos19,20,21,22,23, ainda não existe um método de imagem não invasivo aplicado rotineiramente. Essas abordagens dependem de agentes CEST injetáveis ​​à base de iodo para medições de pH extracelular (acidoCEST) ou geram apenas imagens ponderadas de pH e intracelularmente usando prótons de amida endógenos para geração de contraste (APT-CEST) . Simultaneamente, existe uma forte necessidade clínica de imagens seguras e rápidas do pH extracelular para avaliar a acidificação do tumor para estratificação do paciente, eficácia de terapias adjuvantes ou resposta precoce à terapia24.

A ressonância magnética hiperpolarizada é uma técnica de imagem de transição para a clínica25, que se baseia na injeção de agentes de contraste atóxicos e enriquecidos isotopicamente. Entre estes, [13C]ureia26, [13C, 15N2]ureia27, [13C]2-Metilpropan-2-ol28, HP00129 e água hiperpolarizada30 foram introduzidos como agentes de perfusão. Embora os três últimos tenham sido investigados pré-clinicamente para avaliação da perfusão renal27,31,32,33 e tumoral34 com avaliação quantitativa das taxas de filtração renal35, a [13C, 15N2]uréia também foi recentemente traduzida em ensaios clínicos36,37. Além disso, apenas o [1-13C]piruvato foi aplicado até agora em um cenário onco-nefrológico para visualizar o carcinoma de células renais38,39. Para avaliação não invasiva do pH, tanto na função renal quanto no câncer, o [13C]bicarbonato hiperpolarizado40 e o ácido [1,5-13C2]zimônico41 foram introduzidos pré-clinicamente, mas ainda não foram traduzidos clinicamente, apenas este último fornece exclusivamente informações de pH extracelular . Uma avaliação abrangente da função renal requer imagens simultâneas de pelo menos perfusão e pH. Os esforços atuais para protocolos de imagem combinados são, no entanto, limitados por uma combinação demorada de diferentes modalidades de imagem42 ou por agentes de contraste potencialmente nefrotóxicos7 e até agora não foram traduzidos clinicamente.