Name: positron emission tomography using 64-copper as a tracer for the study of copper-related disorders
Uploaded: 2023-04-28T12:40:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Positron Emission Tomography Using 64-Copper as a Tracer for the Study of Copper-Related Disorders at JoVE.com

Soutenu par une subvention de la Fondation Memorial du fabricant Vilhelm Pedersen & Wife. La fondation n’a joué aucun rôle dans la planification ou toute autre phase de l’étude.

Quelques essais cliniques utilisant ce protocole TEP/TDM ou TEP/IRM à 64Cu ont été approuvés par le Comité régional d’éthique de la région Midt, Danemark [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) et 1-10-72-15-22 (EudraCT 2021-005464-21)]. Le consentement éclairé écrit a été obtenu des participants lors de l’inscription. Les critères d’inclusion pour tous les participants ...

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	<li>T&#252;mer, Z., M&#248;ller, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Menkes+disease.">Menkes disease.</a> European Journal of Human Genetics. 18 (5), 511-518 (2010).</li><li>Ala, A., Walker, A. P., Ashkan, K., Dooley, J. S., Schilsky, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wilson's+disease.">Wilson's disease.</a> The Lancet. 369 (9559), 397-408 (2007).</li><li>Owen, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absorption+and+excretion+of+Cu64-labeled+copper+by+the+rat.">Absorption and excretion of Cu64-labeled copper by the rat.</a> The American Journal of Physiology-Legacy Content. 207 (6), 1203-1206 (1964).</li><li>Osborn, S. B., Roberts, C. N., Walshe, J. 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E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+oral+zinc+regimens+on+human+hepatic+copper+content:+a+randomized+intervention+study.">Effect of oral zinc regimens on human hepatic copper content: a randomized intervention study.</a> Scientific Reports. 12 (1), 14714 (2022).</li><li>Kj&#230;rgaard, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intravenous+and+oral+copper+kinetics,+biodistribution+and+dosimetry+in+healthy+humans+studied+by+64Cu]copper+PET/CT.">Intravenous and oral copper kinetics, biodistribution and dosimetry in healthy humans studied by 64Cu]copper PET/CT.</a> EJNMMI Radiopharmacy and Chemistry. 5 (1), 15 (2020).</li><li>Brewer, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zinc+acetate+for+the+treatment+of+Wilson's+disease.">Zinc acetate for the treatment of Wilson's disease.</a> Expert Opinion on Pharmacotherapy. 2 (9), 1473-1477 (2001).</li><li>Bush, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+copper+metabolism.+XVI.+Radioactive+copper+studies+in+normal+subjects+and+in+patients+with+hepatolenticular+degeneration.">Studies on copper metabolism. XVI. Radioactive copper studies in normal subjects and in patients with hepatolenticular degeneration.</a> Journal of Clinical Investigation. 34 (12), 1766-1778 (1955).</li><li>Murillo, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+value+of+64Cu+as+a+tool+to+evaluate+the+restoration+of+physiological+copper+excretion+after+gene+therapy+in+Wilson's+disease.">High value of 64Cu as a tool to evaluate the restoration of physiological copper excretion after gene therapy in Wilson's disease.</a> Molecular Therapy - Methods &amp; Clinical Development. 26, 98-106 (2022).</li><li>Squitti, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Copper+dyshomeostasis+in+Wilson+disease+and+Alzheimer's+disease+as+shown+by+serum+and+urine+copper+indicators.">Copper dyshomeostasis in Wilson disease and Alzheimer's disease as shown by serum and urine copper indicators.</a> Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 45, 181-188 (2018).</li></ol>

La méthode est comme toute autre méthode TEP, mais la longue demi-vie de 12,7 h offre la possibilité d’étudier les flux de cuivre à long terme (nous avons de bons résultats jusqu’à 68 heures après l’injection de traceur IV). Toutes les étapes du protocole doivent être gérées par du personnel familier avec la TEP, bien qu’elles ne soient pas plus critiques que tout autre examen TEP.
Dépannage Parce que nous utilisons souvent 64Cu pour des inve...

Le cuivre est un cofacteur catalytique vital qui entraîne de multiples processus biochimiques importants essentiels à la vie, et les défauts de l’homéostasie du cuivre sont directement responsables des maladies humaines. Des mutations dans les gènes ATP7A ou ATP7B , codant pour des ATPases transportant du cuivre, provoquent respectivement les maladies de Menke et de Wilson. La maladie de Menke (ATP7A) est un trouble mortel rare de l’hyperaccumulation intestinale du cuivre avec une carence sévère en cuivre dans les tissus périphériques et des déficits en enzymes dépendantes du cuivre1. La maladie de Wilson (WD) (ATP7B) est une maladie rare caractérisée par l’incapacité d’excréter l’excès de cuivre dans la bile, entraînant une surcharge en cuivre et des lésions organiques subséquentes, affectant le plus gravement le foie et le cerveau2.
Les études sur le métabolisme du cuivre utilisent du cuivre radiomarqué (habituellement du cuivre 64 [64Cu] ou du cuivre 67) depuis des décennies, et ces études se sont avérées inestimables pour notre compréhension du métabolisme du cuivre chez les mammifères, y compris le site d’absorption et les voies d’excrétion 3,4,5,6. Auparavant, les compteurs gamma étaient utilisés pour détecter le signal radioactif avec une résolution anatomique limitée, mais récemment, la tomographie par émission de positrons (TEP) à 64Cu combinée à la tomodensitométrie (TDM) ou à l’imagerie par résonance magnétique (IRM) a été introduite dans les études humaines et animales. Aujourd’hui, les scanners TEP ont une sensibilité si élevée qu’il est possible de suivre 64Cu jusqu’à 70 heures après l’injection. La longue demi-vie de 12,7 h pour 64Cu permet d’évaluer à long terme les flux de cuivre. Cette amélioration de la résolution est récemment entrée dans le domaine des études sur le cuivre, et des études sur le métabolisme normal et pathologique du cuivre, ainsi que des études évaluant l’impact de traitements spécifiques, commencent à émerger. De plus, l’introduction de scanners TEP pour tout le corps avec un champ de vision étendu améliorera encore la sensibilité de ces examens.
Cet article méthodologique vise à permettre aux cliniciens et aux scientifiques d’ajouter 64CP PET CT/IRM au répertoire existant d’outils en tant que méthode robuste et facile à utiliser pour évaluer le métabolisme du cuivre d’une manière comparable entre les départements de médecine nucléaire. La production de cuivre 64Cu peut être réalisée en utilisant différentes méthodes et est généralement effectuée dans des installations spéciales. Parmi les réactions nucléaires, la méthode 64 Ni (p, n) 64 Cu est largement utilisée, puisqu’un rendement de production élevé de 64Cu peut être obtenu avec des protons de basse énergie dans cette voie 7,8. Une description détaillée des méthodes de production n’entre pas dans le cadre de ce travail, et la disponibilité variera selon les pays et les régions.
Dans cet article, nous décrivons d’abord la préparation de la radiochimie nécessaire et du traceur. Ensuite, les principes de préparation des scanners TEP/TDM ou TEP/IRM sont démontrés.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.22 micrometer sterilizing filter</td>
			<td>Merck Life Science</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannula 21 G 50 mm</td>
			<td>BD Microlance</td>
			<td>301155</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannula 25 G 16 mm</td>
			<td>BD Microlance</td>
			<td>300600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dose calibrator</td>
			<td>Capintec CRC-PC calibrator</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET/CT scanner</td>
			<td>Siemens: Biograph</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET/MR scanner</td>
			<td>GE Signa</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMOD version 4.0</td>
			<td>PMOD Technologies LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline solution 0.9% NaCl</td>
			<td>Fresenius Kabi</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium acetate trihydrate BioUltra</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>71188</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solid 64CuCl2</td>
			<td>Danish Technical University Ris&#248;</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile water</td>
			<td>Fresenius Kabi</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Venflon 22 G 25 mm</td>
			<td>BD Venflon Pro Safety</td>
			<td>393280</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

positron emission tomography using 64-copper as a tracer for the study of copper-related disorders

Le cuivre est un oligo-élément essentiel, fonctionnant en catalyse et en signalisation dans les systèmes biologiques. Le cuivre radiomarqué est utilisé depuis des décennies dans l’étude du métabolisme fondamental du cuivre humain et animal et des troubles liés au cuivre, tels que la maladie de Wilson (WD) et la maladie de Menke. Un ajout récent à cette boîte à outils est la tomographie par émission de positons (TEP) à 64 cuivres (64 Cu), combinant l’imagerie anatomique précise des scanners modernes de tomodensitométrie (TDM) ou d’imagerie par résonance magnétique (IRM) avec la biodistribution du signal traceur PET 64Cu. Cela permet le suivi in vivo des flux et de la cinétique du cuivre, visualisant ainsi directement le trafic et le métabolisme des organes de cuivre humains et animaux. Par conséquent, le PET 64Cu est bien adapté à l’évaluation des effets cliniques et précliniques du traitement et a déjà démontré sa capacité à diagnostiquer la WD avec précision. En outre, 64études TEP / TDM Cu se sont révélées utiles dans d’autres domaines scientifiques comme la recherche sur le cancer et les accidents vasculaires cérébraux. Le présent article montre comment effectuer 64Cu TEP / TDM ou TEP / RM chez l’homme. Les procédures de manipulation du 64Cu, de préparation du patient et de configuration du scanner sont présentées ici.

Calcul de la dose D’après les calculs de dosimétrie, la dose efficace de radioactivité pour l’administration IV est de 62 ± 5 μSv/MBq traceur10. Ainsi, une dose de 50 MBq est recommandée en fonction de la période. Jusqu’à 75-80 MBq est applicable pour des examens plus longs et fournit des images de bonne qualité sans dépasser une dose approuvée sur le plan éthique. La dose efficace pour administration orale est de 113 ± 1 μSv/MBq traceur, en raison de l’ac...

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Positron Emission Tomography Using 64-Copper as a Tracer for the Study of Copper-Related Disorders

Le présent protocole décrit comment effectuer une imagerie TEP/TDM et TEP/IRM 64Cu chez l’homme pour étudier les troubles liés au cuivre, tels que la maladie de Wilson, et l’effet du traitement sur le métabolisme du cuivre.

Tomographie par émission de positons utilisant le cuivre 64 comme traceur pour l’étude des troubles liés au cuivre

Copper is an essential trace element, functioning in catalysis and signaling in biological systems. Radiolabeled copper has been used for decades in ...

Cette méthode s’est déjà avérée significative dans l’étude de la maladie de Wilson car nous pouvons visualiser la distribution du cuivre chez les patients. L’avantage de l’imagerie TEP au cuivre réside dans la capacité de surveiller sa biodistribution dans le corps, facilitant ainsi la visualisation et la quantification non invasives de la concentration de cuivre dans divers organes. Cette technique peut être utilisée dans le diagnostic de la maladie de Wilson et dans les milieux de recherche pour tester les effets du traitement.À l’avenir, la technique pourrait également être utilisée dans des contextes cliniques pour la surveillance des effets du traitement, et peut-être dans d’autres maladies avec un métabolisme du cuivre perturbé. Pour commencer, portez des gants en plastique. À l’aide d’une longue pince à épiler, désinfectez soigneusement la membrane en caoutchouc du traceur contenant la bouteille en verre à l’intérieur du récipient en plomb à l’aide d’un tampon de désinfection.Insérez une canule courte dans la membrane à l’aide d’une pince à épiler pour éviter les retombées du vide à l’intérieur de la bouteille. Avec une pince à épiler, insérer une canule plus longue dans la membrane pour aspirer la solution de traceur. Insérez une seringue en plastique de taille appropriée dans la longue canule et prélevez le volume calculé du traceur.À l’aide d’une pince à épiler, attachez une canule avec un capuchon pour fermer la seringue et transférez soigneusement la seringue au calibrateur de dose pour mesurer la radioactivité. Conservez-le dans un contenant en plomb jusqu’à utilisation. Mesurer la radioactivité dans la seringue à l’aide du calibrateur de dose.Notez l’heure et l’activité sur la feuille de calcul. En portant des gants en plastique, retirez soigneusement le capuchon et la canule de la seringue à l’aide d’une pince à épiler stérile. Connectez la seringue à l’accès IV du patient.Notez l’heure sur la feuille de calcul. Et injectez le traceur en un seul mouvement régulier. Après l’injection, retirez la seringue de l’accès IV.Replacez le capuchon et la canule de la seringue et gardez-le ainsi jusqu’à ce que la radioactivité restante soit mesurée. Rincez l’accès IV avec une solution saline pour éliminer tout traceur restant. Notez le temps encore.Mesurez ensuite la radioactivité restante présente dans la seringue et notez-la sur la feuille de travail. Pour l’administration orale, qui est une autre façon d’administrer le traceur, versez 100 millilitres de cordial dans un gobelet en plastique souple jetable. À l’aide d’une pince à épiler, retirer le capuchon et la canule de la seringue.Ensuite, en portant des gants en plastique, injectez soigneusement le traceur dans la tasse sans le renverser. Aspirez une petite quantité du cordial dans la seringue et réinjectez-la dans la tasse pour assurer un bon mélange. Placez une paille en plastique dans la tasse et remettez-la au participant.Notez l’heure sur la feuille de calcul. Et permettez au participant de boire le mélange. Placez la tasse, la paille et la seringue vides dans un sac en plastique jetable et placez-les dans le contenant principal si possible.Notez le temps et mesurez la radioactivité restante dans le sac jetable avec la seringue, le gobelet en plastique et la paille. Placez le participant en décubitus dorsal dans le scanner. Ajustez la position du scanner avant de commencer l’analyse.Effectuer une vue d’ensemble, une tomodensitométrie ou une IRM pour planifier la région spécifique à examiner pendant la TEP. Dans le protocole de TEP, notez l’heure du prélèvement, de l’injection, de la mesure restante et des niveaux de radioactivité à la mesure du tirage et du reste. Téléchargez les données numérisées sous forme de fichiers DICOM et transférez-les vers un programme d’analyse, tel que PMOD.Ajustez les paramètres de tonalité des scans pour différencier les structures anatomiques. En travaillant dans le plan horizontal, localisez le foie et les grandes structures. Placer un volume d’intérêt approprié ou plusieurs VOI dans le lobe droit du foie à différents plans horizontaux pour obtenir les mesures de valeur d’absorption standard les plus précises, étant donné que la valeur peut varier de 5% dans le lobe hépatique droit.Calculer la valeur standard moyenne d’absorption de ces VOI. Dans une étude, comparant des sujets sains et des patients atteints de la maladie de Wilson, la distribution du cuivre a été surveillée six et 20 heures après l’injection. Chez les patients, le cuivre s’accumulait dans le foie.Alors que chez les sujets sains, le cuivre est visible dans les segments intestinaux avec des signaux plus élevés, indiquant une excrétion biliaire de cuivre. 64 Des scintigraphies au cuivre ont été effectuées à l’aide d’un traceur administré par voie orale chez deux personnes distinctes atteintes de la maladie de Wilson avec et sans traitement au zinc. Le traitement au zinc réduit efficacement l’absorption du cuivre dans le tractus intestinal et réduit par la suite l’accumulation de cuivre dans le foie.Chez un individu en bonne santé, quatre semaines de traitement au zinc ont réduit la teneur en cuivre dans le foie à environ 50% de la teneur en prétraitement dans le groupe. N’oubliez pas de rechercher de grandes structures dans le foie lors de la mise en place des VOI. Et n’oubliez pas d’ajuster la taille de VOI à la taille de l’organe pour éviter les retombées d’autres organes.La procédure peut être bricolée avec un prélèvement de sang artériel afin d’effectuer une analyse cinétique. Et en plus du sang, l’activité du cuivre-64 peut également être mesurée dans l’urine et les fèces.

Research

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Medicine

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