التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني باستخدام 64-Copper كمتتبع لدراسة الاضطرابات المرتبطة بالنحاس

Published: April 28th, 2023

DOI:

10.3791/65109

Ditte Emilie Munk¹, Frederik Teicher Kirk¹, Mikkel Vendelbo², Karina Vase², Ole Munk², Peter Ott¹, Thomas Damgaard Sandahl¹

¹Department of Hepatology and Gastroenterology, Aarhus University Hospital, ²Department of Nuclear Medicine & PET-Center, Aarhus University Hospital

يصف هذا البروتوكول كيفية إجراء ^{تصوير 64}Cu PET / CT و PET / MRI في البشر لدراسة الاضطرابات المرتبطة بالنحاس ، مثل مرض ويلسون ، وتأثير العلاج على استقلاب النحاس.

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 64}Cu 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.

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 والدماغ

تمت الموافقة على عدد قليل من التجارب السريرية باستخدام بروتوكول ⁶⁴Cu PET / CT أو PET / MRI من قبل لجنة الأخلاقيات الإقليمية لمنطقة Midt ، الدنمارك [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) ، و 1-10-72-15-22 (EudraCT 2021-005464-21)]. تم الحصول على موافقة خطية مست?.......

حساب الجرعة
استنادا إلى حسابات قياس الجرعات، تبلغ جرعة النشاط الإشعاعي الفعالة للإعطاء الوريدي 62 ± 5 μSv/MBq¹⁰. وبالتالي ، يوصى بجرعة 50 ميجابايت اعتمادا على الإطار الزمني. ما يصل إلى 75-80 MBq قابل للتطبيق لفحوصات أطول ويوفر صورا عالية الجودة دون تجاوز الجرعة المعتمدة أخلا.......

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?.......

بدعم من منحة من المؤسسة التذكارية للمصنع فيلهلم بيدرسن وزوجته. لم تلعب المؤسسة أي دور في التخطيط أو أي مرحلة أخرى من الدراسة.

....

Name	Company	Catalog Number	Comments
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

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).