FDG micro-PET/CT와 마우스의 브라운 지방의 기능 영상

요약

마우스 갈색 지방 조직 (BAT)의 기능 영상의 방식은 BAT에서 18F-Fluorodeoxyglucose의 냉 자극 이해 (FDG)가 아닌 invasively 표준화 micro-PET/CT 프로토콜로 과세되는 설명되어 있습니다. 이 방법은 마우스 모델에서 BAT 활동의 차이를 감지 할 강력하고 민감하다.

초록

갈색 지방 조직 (BAT)는 별개의 위치와 풍부한 vascularization과 미토콘드리아의 높은 밀도로 인해 갈색 - 붉은 색으로 흰색 지방 조직 (와트)에서 다릅니다. BAT는 에너지 지출 및 비 떨고 thermogenesis 신생아 포유 동물에서뿐만 아니라 성인 ¹ 중요한 역할을 담당하고 있습니다. BAT로 인한 thermogenesis가 높은 β 아드레날린 수용체 ^{2, 3을} 통해 주로, 교감 신경계에 의해 조절된다. 최근 연구는 인간의 성인 BAT 활동이 부정적인 신체 질량 지수 (BMI) 및 기타 당뇨병 매개 변수 ^4-6과 상관 아르 것으로 나타났습니다. BAT 따라서 anti-obesity/anti-diabetes 요법은 에너지 밸런스 ^6-8의 변조에 초점을위한 잠재적 인 타겟으로 제안되었습니다. 여러 추위 도전 기반의 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 방법은 인간의 BAT ^9-13을 검출하기 위해 설립 있지만, 이미징 및 quantif에 대한 표준화 된 프로토콜은 기본적으로 없습니다같은 마우스와 같은 작은 동물 모델에서 BAT의 ication. 여기 쥐 BAT의 기능 평가를위한 강력한 PET / CT 이미징 방법을 설명합니다. 간단히, 성인 C57BL/6J 마우스는 ¹⁸ F-Fluorodeoxyglucose (FDG) 중 하나 복용량을받은 전에 4 시간 기간 동안 금식 조건에서 처리 추위했다. 마우스는 하나의 추가 시간 후 FDG 주입을 위해 추위에 남아, 그리고 작은 동물 전용 micro-PET/CT 시스템을 스캔했다. 획득 PET 이미지는 해부학 적 참조에 대한 중부 표준시 이미지와 함께 공동 등록 BAT 활동을 제시 할 수있는 interscapular BAT 지역의 FDG의 이해를 분석했다. 이 추위에 치료 표준화 및 이미징 프로토콜 약리 개입하는 동안 테스트 BAT 활동을 통해 검증 된, 예를 들어, β-adrenoceptor ^{14, 15} propranolol 길항제, 또는 β3 작용제 BRL37344 ¹⁶ 향상된 BAT 활성화의 치료에 의해 ​​억압 BAT 활성화. 방법 DES여기 cribed는 BAT의 활동을 조절하거나, 유전자 / 다양한 잠복기 및 기본 연구 BAT 개발 및 규제에 관련된 경로를 확인하기 위해 약물 / 화합물에 대한 화면으로 적용 할 수 있습니다.

프로토콜

1. 동물 준비 및 감기 치료

1. 실험실 쥐를 수용하기위한 승인 된 4 ° C 감기에 방을 찾아 검사한다.
2. 추운 방에서 하룻밤 사전 냉기 동물 케이지. 케이지는 피드와 침구없이 물이 병으로 조립된다.
3. 실험 하루 아침에, 장소 마우스 30 분 간격으로 미리 차가운 케이지의 각에 하나씩. 이 영상 실험실로 이송되기 전에 각 단독 갇힌 마우스는 거의 4 시간의 추운 방에서 숙박해야합니다. 쥐가 물이에 액세스 할 수 있도록 금식.
4. 이미징 랩에 한 번에 4 시간 게시물 감기 치료 운송에 하나의 동물은 매일 30 분. 이것은 얼음는 스티로폼 컨테이너를 입력하고 상자 안에 얼음 위에 미리 차가운 주택 케이지를 삽입함으로써 달성 될 수있다. 대충 스티로폼 상자에 덮개를 놓습니다.

2. 설치 Micro-PET/CT 이미징 워크 플로우

는 지멘스 Inveon 전용 PET (dPET) 시스템 및 Inveon의 Multimodality (MM) 고정 모드에서 시스템 (중부 표준시 / SPECT)로 달성된다. 동물이 처음 해부학 적 참조에 대한 컴퓨터 단층 촬영기로 스캔 MM 입구에서 배치 한 다음 정적 F18 PET 인수에 대한 dPET의 중심에 하락하고 있습니다. 호스트 컴퓨터가 자동으로 연속 작업을 수행 할 수 있도록하기 위해, 다음과 같은 "워크 플로우"가 전에 실제 이미지 세션에 Inveon 수집 직장 (법에) 소프트웨어 프로그램입니다.

1. 중부 표준시 취득 : 몸 전체 CT 촬영의 경우는, 500에서 현재 UA, 80kV, 200 밀리 초에서 노출 시간 및 240 ° 회전 240 단계에서 전압을 설정합니다. X-선 검출기를 들어, 78mm 축 이미징 분야와 싱글 침대 모드로 "낮은 시스템 배율"에서 해상도를 선택합니다. 그 때문에 '일반 콘 - 빔 재건 "방법을 사용하여"실시간 복구 "를 선택으로 호스트 PC 회담작업을 시작하기위한 전용 실시간 재건 컴퓨터 (코브라).
2. PET 방출 취득 : "시간에 의해 취득"옵션에서 "고정 스캔 시간"에 대한 설정 600 초 (10 분). "연구 동위 원소"로 F-18를 선택하고 "에너지 수준"이라고 350-650 케빈를 사용합니다.
3. PET 방출 히스토그램 : 정적 검사를 달성 할 수있는 전체 기간에 대해 하나의 프레임으로 프로세스 데이터에 "검정"으로 설정 "동적 프레임". 히스토그램 유형으로 "3D"를 선택하고 "더 분산 보정 '을 선택하지 않습니다.
4. PET 재건 : 재건 알고리즘으로 2D 순서 Subset이 기대 극대화 (OSEM2D)를 사용합니다.

3. FDG의 주입

1. 영상 실험실로 도착 ~ 30 분 예약 첫번째 주입하기 전에에 대한 지역 업체에서 ¹⁸ F-FDG (10 MCI)의 임상 패키지를 주문하십시오. 방사성 물질이 포함 된 패키지를 받아 조사하는 연구소의 안전 절차를 따르십시오혹시 (RAM).
2. L-블록 테이블 탑 쉴드, 나누어지는 FDG와 살균 식염수에 dilutions을가 제공하는 보호를 갖추고 있습니다. FDG의 희석 활동 농도는 각 분사에 대한 200-300 μCi/100 UL에서 사용할 수 있습니다. 26G 2분의 1 인치 바늘로 1 ML의 주사기에 FDG 솔루션을 그리기, 그리고 선량 캘리브레이터을 가지고있는 전체의 주사기의 방사능을 측정합니다.
3. 단지 intraperitoneal (IP) 경로를 통해 FDG 솔루션 100 μl와 함께 추운 방 (단계 1.4 참조) 운송되는 동물을 주사. 분사 시간을 기록합니다. 선량 캘리브레이터로 다시 주사기의 잔류 방사능을 측정합니다.
4. 얼음 유지는 스티로폼 쿨러 내부의 차가운 케이지에 다시 동물을 놔. FDG의 이해를위한 1 시간에 추위 (~ 4 ° C)에서 동물을 길러.
5. 다음 수식에 의해 각 마우스의 주입 FDG 활동을 계산할 수 있습니다 :
   주사 전에 주사기에 주입 활동 (μCi) = 활동- 주입 후 주사기 활동

4. Micro-PET/CT 이미징

1. micro-PET/CT 영상은 추위 치료 후 FDG 분사 또는 5 시간 후 1 시간을 시작합니다. 산소의 Isoflurane 3%로 마취 유도 챔버에 동물을 놔.
2. 일단 마취가 유도되고, 동물의 머리가 지속적으로 2 L / 분의 유량에서 (2 %) Isoflurane 제공하는 콘 얼굴 마스크 내에서 휴식과 마이크로-CT 펠릿 (동물 침대)에 이동합니다. 전기 가열 패드 (BioVet, M2M 이미징 주식회사)는 몸의 온도를 유지하기 위해 동물에서 배치됩니다.
3. MM 스캐너의 입구에 동물을 슬라이드하면, 도구 모음에서 "레이저"아이콘을 활성화하고, 동물의 가슴은 수평 및 수직 레이저 라인 십자가 위에 오도록 침대를 이동하려면 터치 패드 컨트롤을 사용합니다. '레이저 정렬'창에서 optio로 "PET 인수가 워크 플로에 포함"CT 촬영으로 "처음 스캔 유형"을 선택하고,N.
4. "스카우트보기 '창을 열고 X-레이 방사선 스카우트보기를 취득. 중부 표준시의 전망의 중앙 필드는 마우스 본체 (간)의 중심부에 위치한 있도록 동물 침대의 위치를​​ 조정하는 법에 사용합니다. 이 단계 필요한 경우를 반복합니다.
5. 2 단계에서 설립 된 "워크 플로우"를 시작합니다. 옵션이 팝업되면, CT 재건에 사용될 수있는 적절한 3D PET-CT 변환 매트릭스 파일을 선택하고 더 감쇠 보정과 PET 재건을위한 최근에 만든 정상화 파일을 선택합니다. 법에는 중부 표준시와 PET 스캔 순서로 프로그램을 시작합니다.
6. 전체 워크 플로우가 완료되면, 이는 20-25 분 걸릴 수 있습니다, 간단히 획득 중부 표준시와 ASIPro VM, 마이크로 PET 분석 소프트웨어 법에와 공동으로 설치되어있는 PET 이미지의 품질을 평가합니다. 아카이브는 영상 데이터 저장 장치에 데이터 나 추가 분석을 위해 게시물을 영상 분석 워크 스테이션 (5 단계 참조) 네트워크를 통해 데이터를 전송합니다.
7. ReleaSE는 이미징 시스템에서 동물과 상온에서의 복구를위한 정상적인 음식과 물 공급과 깨끗한 주택 케이지에 넣습니다. 시스템은 현재 대기열에있는 다음 동물에 대한 준비가되어 있습니다. 후 영상 동물의 관리 및 취급이 "RAM으로 주입 실험 동물의 취급"에 관한 연구소의 규정을 준수해야합니다. 또한 연구소의 관련 RAM 폐기물 처리 규정에 따라 바늘 / 주사기, 흡수성 패드, 장갑, 모든 침구를 사용하고 대변가 방사성 폐기물로 간주되어야하며 처리된다는 점에 유의하십시오.

5. 후 영상 분석

1. 수동으로 열기 Inveon 연구 직장 (IRW) 소프트웨어 (지멘스)과 중부 표준시와 PET 데이터 세트를 모두 가져옵니다. "등록"에서 "일반 분석"기능과 도구를 사용하여 창 및 "검토"창 아래에 공동 등록 중부 표준시와 PET 이미지는 중부 표준시와 모든 3 차원의 PET 이미지 사이의 완벽한 정렬을해야합니다.
2. 공동 등록 중부 표준시 이미지가 제공하는 참조로 "관심 영역 (ROI) 정량화"창에서, 목, 성인 쥐에서 가장 지배적 인 냉 inducible의 BAT의 interscapular 지역에서 BAT를 확인하고, 관심 볼륨을 그리는 (VOI) PET 데이터 세트 이상 BAT의. "정량화 유형 '으로"Voxel 강도 "를 선택하고 BQ / ML로 VOI 내에서 평균 방사능을 기록합니다. BQ / ML에 카운트 / 초 변환 교정 계수는 이전에 알려진 방사능과 팬텀을 검색하여 설립되었습니다.
3. BAT에서 FDG의 이해는 붕괴 보정과 그램 조직 당 비율 주입 용량 (% ID / g)으로 정량화되어 있습니다. 주입 용량 단계 3.5의 결과 그러나, becquerel (BQ) 단위 (1 μCi = 37,000 BQ)로 변환, 우리는 조직의 1 ML은 1g에 동일 있다고 가정합니다.

결과

마우스 BAT의 micro-PET/CT 영상의 예는 그림 1에 표시됩니다. 중부 표준시 영상은 해부학 적 정보를 제공하지만, PET 영상은 몸 전체에 걸쳐 ¹⁸ F-FDG의 호응을 배포하고 수량을 인코딩합니다. 이 영상 자료는 (1C) 융​​합, 또는 최대 강도 투사 (MIP, 1D)와 같은 3D 기능을 시연 (1A 및 1B) 개별적으로 볼 수 있습니다. 3D 이미징 도구, 관심 볼륨 (VOI)의 도움으로, 여기 interscapular BAT 지역은

토론

본 연구에서는 micro-PET/CT-based 이미징 방법은 단순히 감기 치료 ¹⁸ F-FDG 상업적으로 이용 가능한 중 하나 주입을 필요로 성인 쥐 BAT 활동을 검출하기 위해 개발되었습니다. 전체 절차는 치료 및 모든 동물 취급 이미징 때까지 매 30 분마다 시작 이미징 순서에 따라 하루에 수행 할 수 있습니다. 에 설명 된 실험 조건 하에서, 10 마우스 (5 마우스 2 그룹)의 총은 하나의 영상 시스템과 같은 날에 ?...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
시약의 이름	회사	카탈로그 번호	코멘트 (선택 사항)
Micro-PET/CT 이미징 시스템	지멘스 의료 솔루션 미국, 주식회사	Inveon 전용 PET 시스템 및 Inveon Multimodality 중부 표준시 / SPECT 시스템 (도킹)
Propranolol	시그마	P0884
BRL 37344	시그마	B169
18 F-FDG	Cyclotope 주식회사
C57BL/6J 남성 마우스	잭슨 연구소	000664	3-4개월 이전