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

The Memorial Foundation of Manufacturer Vilhelm Pedersen & Wifeからの助成金により支援されています。財団は、研究の計画やその他の段階では何の役割も果たしませんでした。

この 64Cu PET/CTまたはPET/MRIプロトコルを使用したいくつかの臨床試験は、デンマークのリージョンミッドトの地域倫理委員会によって承認されています[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)、および1-10-72-15-22(EudraCT 2021-005464-21)]。登録時に参加者から書面によるインフォームドコンセントが得られました?...

<ol>
	<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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D., 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=The+pathophysiology+of+Wilson's+disease+visualized:+A+human+64Cu+PET+study.">The pathophysiology of Wilson's disease visualized: A human 64Cu PET study.</a> Hepatology. 76 (6), 1461-1470 (2022).</li><li>Munk, D. 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>

この方法は他のPET法と同様ですが、12.7時間の長い半減期は、長期的な銅フラックスを調査する機会を提供します(IVトレーサー注入後最大68時間から良好な結果が得られます)。プロトコルのすべてのステップは、他のPET検査よりも重要ではありませんが、PETに精通している担当者が処理する必要があります。
トラブルシューティング 長期の調査には 64</...

銅は、生命に不可欠な複数の重要な生化学的プロセスを推進する重要な触媒補因子であり、銅の恒常性の欠陥は人間の病気に直接関与しています。銅輸送ATPアーゼをコードするATP7AまたはATP7B遺伝子の変異は、それぞれメンケ病およびウィルソン病を引き起こす。メンケ病(ATP7A)は、末梢組織における重度の銅欠乏および銅依存性酵素の欠損を伴う腸銅過蓄積のまれな致死的障害である1。ウィルソン病(WD)(ATP7B)は、過剰な銅を胆汁に排泄できないことを特徴とするまれな疾患であり、銅の過負荷とそれに続く臓器損傷を引き起こし、肝臓と脳に最も深刻な影響を及ぼします2。
銅代謝に関する研究は、放射性標識銅(通常64-銅[64Cu]または67-銅)を何十年にもわたって利用しており、これらの研究は、吸収部位および排泄経路を含む哺乳類の銅代謝の理解にとって非常に貴重であることが証明されています3,4,5,6。以前は、ガンマカウンターを使用して解剖学的分解能が限られている放射性信号を検出していましたが、最近、コンピューター断層撮影(CT)または磁気共鳴画像法(MRI)と組み合わせた64Cu陽電子放出断層撮影(PET)が人間と動物の両方の研究に導入されました。現在、PETスキャナーは非常に高い感度を備えているため、注入後最大70時間、64Cuを追跡できます。64Cuの半減期は12.7時間と長いため、銅フラックスの長期的な評価が可能です。この分解能の向上は、つい最近、銅研究の分野に入り、正常および病理学的銅代謝に関する研究、および特定の治療の影響を評価する研究が出現し始めています。また、視野を広げた全身PETスキャナーの導入により、検査の感度がさらに向上します。
この方法論論文は、臨床医と科学者が、核医学部門間で同等の方法で銅代謝を評価するための堅牢で使いやすい方法として、既存のツールのレパートリーに64Cu PET CT / MRIを追加できるようにすることを目的としています。64Cu銅の製造はさまざまな方法を使用して実行でき、通常は特別な施設で行われます。核反応の中で、64Ni(p、n)64 Cu法が広く使用されており、この経路では低エネルギーの陽子で64Cuの高い生産収率が得られるためです7,8。製造方法の詳細な説明はこの作業の範囲外であり、入手可能性は国や地域によって異なります。
この記事では、まず必要な放射化学とトレーサーの調製について説明します。次に、PET / CTまたはPET / MRIスキャナーを準備するための原則が示されます。

<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

銅は必須の微量元素であり、生体系における触媒作用とシグナル伝達において機能します。放射性標識銅は、基本的なヒトおよび動物の銅代謝およびウィルソン病(WD)やメンケ病などの銅関連障害の研究に数十年にわたって使用されてきました。このツールキットに最近追加されたのは、64銅(64Cu)陽電子放出断層撮影(PET)で、最新のコンピューター断層撮影(CT)または磁気共鳴画像(MRI)スキャナーの正確な解剖学的イメージングと 64Cu PETトレーサー信号の生体分布を組み合わせています。これにより、銅フラックスおよび動態の in vivo 追跡が可能になり、それによってヒトおよび動物の銅器官の交通および代謝を直接視覚化することができる。その結果、 64Cu PETは臨床および前臨床治療効果の評価に適しており、WDを正確に診断する能力をすでに実証しています。さらに、 64のCu PET / CT研究は、癌や脳卒中の研究などの他の科学分野で価値があることが証明されています。本稿では、 ヒトで64Cu PET / CTまたはPET / MRを実行する方法を示します。 ここでは、64Cuの取り扱い、患者の準備、およびスキャナーのセットアップの手順を示します。

線量計算 線量推定計算に基づくと、IV投与の有効放射能線量は62 ± 5 μSv/MBqトレーサー10です。したがって、時間枠に応じて50MBqの線量が推奨されます。最大75〜80 MBqは、より長い検査に適用でき、倫理的に承認された用量を超えることなく高品質の画像を提供します。経口投与の有効用量は、トレーサーの腸管蓄積により、トレーサー±1 μSv/MBqトレーサーで113 ...

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

本プロトコルは、ウィルソン病などの銅関連障害、および銅代謝に対する治療効果を研究するために、ヒトで 64CuPET / CTおよびPET / MRIイメージングを実行する方法を説明しています。

銅関連疾患研究のためのトレーサーとして64-銅を用いた陽電子放出断層撮影

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

この方法は、患者の銅分布を可視化できるため、ウィルソン病の研究においてすでに重要であることが証明されています。銅PETイメージングの利点は、体内の生体分布をモニターできることにあり、さまざまな臓器の銅濃度の非侵襲的な視覚化と定量化を容易にします。この技術は、ウィルソン病の診断や治療効果をテストするための研究環境で使用できます。将来的には、この技術は、治療効果のモニタリングのための臨床現場で、そしておそらく銅代謝障害を伴う他の疾患においても使用される可能性がある。はじめに、プラスチック手袋を着用してください。長いピンセットを使用して、鉛容器内のトレーサー入りガラス瓶のゴム膜を消毒綿棒で完全に消毒します。ピンセットを使用して短いカニューレをメンブレンに挿入し、ボトル内の真空からのこぼれを防ぎます。ピンセットを使用して、より長いカニューレをメンブレンに挿入してトレーサー溶液を吸引します。適切なサイズのプラスチックシリンジを長いカニューレに挿入し、トレーサーの計算された体積を描画します。ピンセットを使用して、キャップ付きのカニューレを取り付けてシリンジを閉じ、シリンジを線量校正器に慎重に移して放射能を測定します。使用するまで鉛容器に保管してください。線量校正器を使用してシリンジ内の放射能を測定します。ワークシートの時間とアクティビティをメモします。プラスチック手袋を着用し、滅菌ピンセットを使用してシリンジからキャップとカニューレを慎重に取り外します。シリンジを患者のIVアクセスに接続します。ワークシートの時刻をメモします。そして、1回の安定した動きでトレーサーを注入します。注射後、シリンジをIVアクセスから取り外します。シリンジのキャップとカニューレを元に戻し、残りの放射能が測定されるまでそのままにしておきます。IVアクセスを生理食塩水で洗い流して、残っているトレーサーを取り除きます。もう一度時刻に注意してください。次に、シリンジに存在する残りの放射能を測定し、ワークシートにメモします。トレーサーを投与する別の方法である経口投与のために、使い捨ての柔らかいプラスチック製のコップに100ミリリットルのコーディアルを注ぎます。ピンセットを使用して、シリンジからキャップとカニューレを取り外します。次に、プラスチック手袋を着用した状態で、こぼさずにトレーサーをカップに慎重に注入します。少量のコーディアルをシリンジに引き込み、カップに注入して、適切に混合します。カップにプラスチックのストローを入れ、参加者にカップを渡します。ワークシートの時刻をメモします。そして、参加者に混合物を飲むことを許可します。空のカップ、ストロー、シリンジを使い捨てのビニール袋に入れ、可能であれば鉛容器に入れます。時間をメモし、注射器、プラスチックカップ、ストローで使い捨てバッグに残った放射能を測定します。参加者をスキャナーの仰臥位に置きます。スキャンを開始する前に、スキャナーの位置を調整してください。概観、CT、またはMRスキャンを実施して、PETスキャン中に検査する特定の領域を計画します。PETスキャンプロトコルでは、ドロー、インジェクション、残りの測定、およびドローと残りの測定での放射能レベルに注意してください。スキャンデータをDICOMファイルとしてダウンロードし、PMODなどの分析プログラムに転送します。スキャンのトーン設定を調整して、解剖学的構造を区別します。水平面で作業し、肝臓と大きな構造を局在化させます。適切な量の関心または複数のVOIを肝臓の右葉に異なる水平面に配置して、値が右肝葉内で5%変化する可能性があることを考慮して、最も正確な標準取り込み値測定値を取得します。これらのVOIの平均標準取り込み値を計算します。健康な被験者とウィルソン病の患者を比較した研究では、注射後6時間および20時間で銅の分布を監視しました。患者では、銅が肝臓に蓄積していました。一方、健康な被験者では、銅はより高い信号で腸のセグメントに見え、胆道銅の排泄を示しています。64銅スキャンは、亜鉛治療の有無にかかわらずウィルソン病の2人の別々の個人で経口投与されたトレーサーを利用して実施されました。亜鉛治療は、腸管での銅の吸収を効果的に減少させ、その後肝臓での銅の蓄積を低下させます。健康な人では、4週間の亜鉛治療により、肝臓の銅含有量がグループの治療前含有量の約50%に減少しました。VOIを配置するときは、肝臓の大きな構造を探すことを忘れないでください。また、他の臓器からの波及を防ぐために、VOIサイズを臓器サイズに調整することを忘れないでください。この手順は、速度論的分析を実行するために動脈血サンプリングで石畳にすることができる。また、血液に加えて、銅64活性も尿や糞便で測定できます。

Research

JoVE Journal

Medicine

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