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

Con el apoyo de una subvención de The Memorial Foundation of Manufacturer Vilhelm Pedersen & Wife. La fundación no desempeñó ningún papel en la planificación ni en ninguna otra fase del estudio.

Algunos ensayos clínicos que utilizan este protocolo de 64Cu PET/CT o PET/MRI han sido aprobados por el Comité de Ética Regional de la Región Midt, Dinamarca [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) y 1-10-72-15-22 (EudraCT 2021-005464-21)]. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de los participantes en el momento de la inscripción. Los criterios de inclusión para todos los ...

<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>

El método es como cualquier otro método PET, pero la larga vida media de 12,7 h ofrece la oportunidad de investigar los flujos de cobre a largo plazo (tenemos buenos resultados de hasta 68 h después de la inyección del trazador IV). Todos los pasos del protocolo deben ser manejados por personal familiarizado con PET, aunque no son más críticos que cualquier otro examen PET.
Solución de problemas Debido a que a menudo usamos 64Cu para investigaciones a larg...

El cobre es un cofactor catalítico vital que impulsa múltiples procesos bioquímicos importantes esenciales para la vida, y los defectos en la homeostasis del cobre son directamente responsables de las enfermedades humanas. Las mutaciones en los genes ATP7A o ATP7B, que codifican ATPasas transportadoras de cobre, causan las enfermedades de Menke y Wilson, respectivamente. La enfermedad de Menke (ATP7A) es un raro trastorno letal de hiperacumulación intestinal de cobre con deficiencia grave de cobre en los tejidos periféricos y déficit en las enzimas dependientes del cobre1. La enfermedad de Wilson (WD) (ATP7B) es una enfermedad rara caracterizada por la incapacidad de excretar el exceso de cobre a la bilis, lo que resulta en una sobrecarga de cobre y el consiguiente daño a los órganos, afectando más gravemente al hígado y al cerebro2.
Los estudios sobre el metabolismo del cobre han utilizado cobre radiomarcado (generalmente 64-cobre [64Cu] o 67-cobre) durante décadas, y estos estudios han demostrado ser invaluables para nuestra comprensión del metabolismo del cobre en mamíferos, incluido el sitio de absorción y las vías de excreción 3,4,5,6. Anteriormente, los contadores gamma se usaban para detectar la señal radiactiva con una resolución anatómica limitada, pero recientemente, la tomografía por emisión de positrones (PET) de 64Cu combinada con tomografía computarizada (TC) o resonancia magnética (RM) se ha introducido en estudios en humanos y animales. Hoy en día, los escáneres PET tienen una sensibilidad tan alta que es posible rastrear 64Cu hasta 70 h después de la inyección. La larga vida media de 12,7 h para 64Cu permite la evaluación a largo plazo de los flujos de cobre. Esta mejora en la resolución ha entrado recientemente en el campo de los estudios de cobre, y los estudios sobre el metabolismo normal y patológico del cobre, así como los estudios que evalúan el impacto de tratamientos específicos, están comenzando a surgir. Además, la introducción de escáneres PET de cuerpo entero con un campo de visión extendido mejorará aún más la sensibilidad de estos exámenes.
Este documento metodológico tiene como objetivo permitir a los médicos y científicos agregar 64Cu PET CT / MRI al repertorio existente de herramientas como un método robusto y fácil de usar para evaluar el metabolismo del cobre de una manera comparable entre los departamentos de medicina nuclear. La producción de cobre de 64Cu se puede llevar a cabo utilizando diferentes métodos y generalmente se realiza en instalaciones especiales. Entre las reacciones nucleares, el método 64 Ni(p, n)64 Cu es ampliamente utilizado, ya que se puede obtener un alto rendimiento de producción de 64Cu con protones de baja energía en esta ruta 7,8. Una descripción detallada de los métodos de producción está fuera del alcance de este trabajo, y la disponibilidad variará según el país y la región.
En este artículo, primero describimos la preparación de la radioquímica necesaria y el trazador. Luego, se demuestran los principios para preparar los escáneres PET/CT o PET/MRI.

<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

El cobre es un oligoelemento esencial, que funciona en catálisis y señalización en sistemas biológicos. El cobre radiomarcado se ha utilizado durante décadas en el estudio del metabolismo básico del cobre humano y animal y los trastornos relacionados con el cobre, como la enfermedad de Wilson (WD) y la enfermedad de Menke. Una adición reciente a este kit de herramientas es la tomografía por emisión de positrones (PET) de 64 cobres (64Cu), que combina las imágenes anatómicas precisas de los escáneres modernos de tomografía computarizada (TC) o resonancia magnética (RM) con la biodistribución de la señal trazadora PET de 64Cu. Esto permite el seguimiento in vivo de los flujos y la cinética del cobre, visualizando así directamente el tráfico y el metabolismo de los órganos de cobre humanos y animales. En consecuencia, 64Cu PET es adecuado para evaluar los efectos del tratamiento clínico y preclínico y ya ha demostrado la capacidad de diagnosticar WD con precisión. Además, 64estudios de Cu PET / CT han demostrado ser valiosos en otras áreas científicas como la investigación del cáncer y el accidente cerebrovascular. El presente artículo muestra cómo realizar 64Cu PET/CT o PET/MR en humanos. Aquí se muestran los procedimientos para el manejo de 64Cu, la preparación del paciente y la configuración del escáner.

Cálculo de la dosis Según los cálculos de dosimetría, la dosis efectiva de radiactividad para la administración IV es de 62 ± 5 μSv/MBqtrazador 10. Por lo tanto, se recomienda una dosis de 50 MBq dependiendo del marco de tiempo. Hasta 75-80 MBq es aplicable para exámenes más largos y proporciona imágenes de buena calidad sin exceder una dosis éticamente aprobada. La dosis efectiva para administración oral es de 113 ± 1 μSv/MBq trazador, debido a la acumulación in...

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

El presente protocolo describe cómo realizar 64imágenes de PET/CT y PET/MRI de Cu en humanos para estudiar trastornos relacionados con el cobre, como la enfermedad de Wilson, y el efecto del tratamiento sobre el metabolismo del cobre.

Tomografía por emisión de positrones utilizando 64-cobre como trazador para el estudio de trastornos relacionados con el cobre

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

Este método ya ha demostrado ser significativo en el estudio de la enfermedad de Wilson porque podemos visualizar la distribución del cobre en los pacientes. El beneficio de las imágenes PET de cobre radica en la capacidad de monitorear su biodistribución dentro del cuerpo, facilitando la visualización no invasiva y la cuantificación de la concentración de cobre en varios órganos. Esta técnica se puede utilizar en el diagnóstico de la enfermedad de Wilson y en entornos de investigación para probar los efectos del tratamiento.En el futuro, la técnica también se puede utilizar en entornos clínicos para el monitoreo del efecto del tratamiento, y tal vez en otras enfermedades con metabolismo del cobre alterado. Para comenzar, use guantes de plástico. Con pinzas largas, desinfecte completamente la membrana de goma del marcador que contiene la botella de vidrio dentro del recipiente de plomo con un hisopo de desinfección.Inserte una cánula corta en la membrana con pinzas para evitar que el vacío se derrame dentro de la botella. Con pinzas, inserte una cánula más larga en la membrana para extraer la solución trazadora. Inserte una jeringa de plástico del tamaño adecuado en la cánula larga y extraiga el volumen calculado del marcador.Con unas pinzas, coloque una cánula con una tapa para cerrar la jeringa y transfiera cuidadosamente la jeringa al calibrador de dosis para medir la radiactividad. Guárdelo en un recipiente de plomo hasta su uso. Mida la radiactividad en la jeringa utilizando el calibrador de dosis.Anote la hora y la actividad en la hoja de cálculo. Con guantes de plástico, retire con cuidado la tapa y la cánula de la jeringa con pinzas estériles. Conecte la jeringa al acceso IV del paciente.Anote la hora en la hoja de cálculo. E inyecte el trazador en un movimiento constante. Después de la inyección, retire la jeringa del acceso IV.Reemplace la tapa y la cánula de la jeringa y manténgalas así hasta que se mida la radiactividad restante. Enjuague el acceso intravenoso con solución salina para eliminar cualquier marcador restante. Anote la hora de nuevo.Luego mida la radiactividad restante presente en la jeringa y anótela en la hoja de trabajo. Para la administración oral, que es otra forma de administrar el marcador, vierta 100 mililitros de cordial en un vaso de plástico blando desechable. Con unas pinzas, retire la tapa y la cánula de la jeringa.Luego, mientras usa guantes de plástico, inyecte cuidadosamente el marcador en la taza sin derramarse. Extraiga una pequeña cantidad del cordial en la jeringa e inyéctelo de nuevo en la taza para asegurar una mezcla adecuada. Coloque una pajita de plástico en la taza y entréguela al participante.Anote la hora en la hoja de cálculo. Y permita que el participante beba la mezcla. Coloque la taza vacía, la pajita y la jeringa en una bolsa de plástico desechable y colóquelas en el recipiente de plomo si es posible.Anote el tiempo y mida la radiactividad sobrante en la bolsa desechable con la jeringa, el vaso de plástico y la pajita. Coloque al participante en posición supina en el escáner. Ajuste la posición del escáner antes de comenzar el escaneo.Realice una visión general, una tomografía computarizada o una resonancia magnética para planificar la región específica que se examinará durante la exploración por TEP. En el protocolo de exploración PET, anote el tiempo de la extracción, la inyección, la medición sobrante y los niveles de radiactividad en la extracción y la medición sobrante. Descargue los datos escaneados como archivos DICOM y transfiéralos a un programa de análisis, como PMOD.Ajuste la configuración de tono de las exploraciones para diferenciar las estructuras anatómicas. Trabajando en el plano horizontal, localiza el hígado y las grandes estructuras. Coloque el volumen apropiado de interés o múltiples VOI en el lóbulo derecho del hígado en diferentes planos horizontales para obtener las mediciones estándar más precisas del valor de absorción, teniendo en cuenta que el valor puede variar en un 5% dentro del lóbulo hepático derecho.Calcule el valor medio de captación estándar de estos VOI. En un estudio, comparando sujetos sanos y pacientes con enfermedad de Wilson, la distribución de cobre fue monitoreada a las seis y 20 horas después de la inyección. En los pacientes, el cobre se acumulaba en el hígado.Mientras que en sujetos sanos, el cobre es visible en segmentos intestinales con señales más altas, lo que indica excreción biliar de cobre. 64 exploraciones de cobre se realizaron utilizando un marcador administrado por vía oral en dos individuos separados con enfermedad de Wilson con y sin tratamiento con zinc. El tratamiento con zinc reduce eficazmente la absorción de cobre en el tracto intestinal y, posteriormente, disminuye la acumulación de cobre en el hígado.En un individuo sano, cuatro semanas de tratamiento con zinc redujeron el contenido de cobre en el hígado a alrededor del 50% del contenido previo al tratamiento en el grupo. Recuerde buscar estructuras grandes en el hígado al colocar los VOI. Y recuerde ajustar el tamaño del VOI al tamaño del órgano para evitar el desbordamiento de otros órganos.El procedimiento se puede improvisar con un muestreo de sangre arterial para realizar análisis cinéticos. Y además de la sangre, la actividad del cobre-64 también se puede medir en la orina y las heces.

Research

JoVE Journal

Medicine

A Strategy to Identify de Novo Mutations in Common Disorders such as Autism and Schizophrenia

Una estrategia para identificar mutaciones de novo en los trastornos comunes, tales como el autismo y la esquizofrenia

There are several lines of evidence supporting the role of de novo mutations as a mechanism for common disorders, such as autism and schizophrenia. First, ...

Investigación

Medicina

Basic Surgical Techniques in the G&ouml;ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

Basic Surgical Techniques in the GÃƒÆ’Ã‚Â¶ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

Técnicas de Cirugía Básica en el minipig Göttingen: intubación, cateterización de la vejiga, el cateterismo femoral del buque, y perfusión Transcardial

The emergence of the G&ouml;ttingen minipig in research of topics such as neuroscience, toxicology, diabetes, obesity, and experimental surgery reflects ...

Biomarkers in an Animal Model for Revealing Neural, Hematologic, and Behavioral Correlates of PTSD

Biomarcadores en un modelo animal para Revelar correlatos neurales, hematológicas y conductuales de estrés postraumático

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for ...

Retrograde Perfusion and Filling of Mouse Coronary Vasculature as Preparation for Micro Computed Tomography Imaging

Perfusión retrógrada y llenado de la vasculatura coronaria del ratón, como preparación para la Micro tomografía computarizada

Visualization of the vasculature is becoming increasingly important for understanding many different disease states. While several techniques exist for ...

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography (FDG-PET/CT)

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography FDG-PET/CT

La cuantificación de la actividad de la placa aterosclerótica y la inflamación vascular utilizando [18-F] fluorodeoxiglucosa por emisión de positrones / tomografía computarizada (PET-TC)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 ...

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Humanos neuroendocrinos líneas de células tumorales como un modelo tridimensional para el estudio de la terapia humana tumor neuroendocrino

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De imagen no invasivas y Análisis de la isquemia cerebral en ratas vivas utilizando Tomografía por emisión de positrones con<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

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