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Jun 07, 2023

Imagerie par résonance magnétique simultanée du pH, de la perfusion et de la filtration rénale à l'aide de 13C hyperpolarisé

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 5060 (2023) Citer cet article 1334 Accès 12 Détails Altmetric Metrics Les altérations du pH sont la marque de nombreuses pathologies, notamment le cancer et les reins.

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 5060 (2023) Citer cet article

1334 Accès

12 Altmétrique

Détails des métriques

Les altérations du pH sont la marque de nombreuses pathologies, notamment le cancer et les maladies rénales. Nous introduisons ici le [1,5-13C2]Z-OMPD en tant que capteur de pH et de perfusion extracellulaire hyperpolarisé pour l'IRM qui permet de générer une empreinte multiparamétrique de l'état de la maladie rénale et de détecter l'acidification locale de la tumeur. Un T1 exceptionnellement long de deux minutes à 1 T, une sensibilité élevée au pH allant jusqu'à 1,9 ppm par unité de pH et la possibilité d'utiliser le marqueur C1 comme référence de fréquence interne permettent une imagerie du pH in vivo de trois compartiments de pH dans des reins de rats sains. Le ciblage spectralement sélectif des deux résonances 13C permet une imagerie simultanée de la perfusion et de la filtration en 3D et du pH en 2D en une minute pour quantifier le flux sanguin rénal, les taux de filtration glomérulaire et le pH rénal dans les reins sains et hydronéphrotiques avec une sensibilité supérieure par rapport aux méthodes cliniques de routine. L'imagerie de plusieurs biomarqueurs au cours d'une seule séance fait du [1,5-13C2]Z-OMPD un nouvel agent hyperpolarisé prometteur pour l'oncologie et la néphrologie.

L'onco-néphrologie est un domaine médical émergent dans la prise en charge interdisciplinaire des patients pour identifier et prévenir les lésions ou insuffisances rénales liées aux traitements contre le cancer ainsi que pour évaluer le risque de cancer dû à une maladie rénale1,2. Lors du diagnostic d'un cancer, les options de traitement de pointe font appel à la chimiothérapie et à la radiothérapie. Bien que les résultats du traitement puissent être considérablement affectés par les conditions de pH dominantes dans la tumeur3, les thérapies adjuvantes régulant le pH4 pourraient être cruciales pour améliorer les résultats pour le patient5, car les thérapies longues et inefficaces posent souvent une lourde charge rénale6. Par conséquent, pour de nombreux traitements, il peut être essentiel d’évaluer le pH de la tumeur, ainsi que la fonction rénale avant, pendant et après le traitement du cancer, pour lesquels l’équilibre acido-basique rénal et les taux de filtration glomérulaire7 sont des biomarqueurs importants. En routine clinique, la fonction rénale est sondée par CT8,9 multiphasé de contraste iodé ou par scintigraphie utilisant le 99mTc-MAG310 comme agent d'imagerie. Les méthodes récemment introduites, non encore traduites en routine clinique, impliquent l'injection d'agents de contraste à base de Gd pour le DCE-MRI11, la pondération de diffusion12 ou le marquage du spin artériel13,14. Cependant, la scintigraphie utilisant le 99mTc-MAG3 implique l'injection de rayonnements ionisants et les techniques de marquage par rotation et de diffusion sont sensibles aux mouvements abdominaux et limitent l'évaluation du processus complet de filtration rénale. De plus, les produits de contraste basés sur la tomodensitométrie peuvent induire des néphropathies15, ce qui présente un risque majeur d'évaluation unique ou répétée d'affections rénales déjà fragiles, tandis que les produits de contraste basés sur l'IRM peuvent s'accumuler dans les organes16, présentent un risque d'induire une fibrose systémique néphrogénique chez les patients atteints d'insuffisance rénale. fonction rénale17 et sont soupçonnés d’accélérer les métastases18. De plus, malgré plusieurs premières études visant à visualiser le pH chez des patients humains19,20,21,22,23, il n’existe pas encore de méthode d’imagerie non invasive appliquée en routine. Ces approches s'appuient sur des agents CEST injectables à base d'iode pour les mesures de pH extracellulaire (acidoCEST)19,21,22,23 ou génèrent uniquement des images pondérées en pH et intracellulaires en utilisant des protons d'amide endogènes pour la génération de contraste (APT-CEST)20. Simultanément, il existe un fort besoin clinique d’imagerie sûre et rapide du pH extracellulaire afin d’évaluer l’acidification de la tumeur pour la stratification des patients, l’efficacité des traitements adjuvants ou la réponse précoce au traitement24.

L’imagerie par résonance magnétique hyperpolarisée est une technique d’imagerie en transition vers la clinique25, qui repose sur l’injection d’agents de contraste non toxiques, enrichis en isotopes. Parmi ceux-ci, la [13C]urée26, la [13C, 15N2]urée27, le [13C]2-méthylpropan-2-ol28, le HP00129 et l'eau hyperpolarisée30 ont été introduits comme agents de perfusion. Alors que ces trois derniers ont fait l'objet d'études précliniques pour l'évaluation de la perfusion rénale27,31,32,33 et tumorale34 avec une évaluation quantitative des taux de filtration rénale35, l'urée [13C, 15N2] a également été récemment traduite en essais cliniques36,37. De plus, seul le [1-13C]pyruvate a jusqu'à présent été appliqué dans un contexte onco-néphrologique pour imager le carcinome rénal 38,39. Pour l'évaluation non invasive du pH, tant dans la fonction rénale que dans le cancer, le bicarbonate de [13C] hyperpolarisé40 et l'acide [1,5-13C2]zymonique41 ont été introduits en préclinique mais n'ont pas encore été traduits cliniquement, seul ce dernier fournissant exclusivement des informations sur le pH extracellulaire. . Une évaluation complète de la fonction rénale nécessite une imagerie simultanée au moins de la perfusion et du pH. Les efforts actuels en matière de protocoles d'imagerie combinés sont toutefois limités soit par une combinaison fastidieuse de différentes modalités d'imagerie42, soit par des agents de contraste potentiellement néphrotoxiques7 et n'ont jusqu'à présent pas été traduits cliniquement.