In vivo‐Stoffwechselbildgebung mit [1‐13C]Pyruvat‐d3, hyperpolarisiert durch reversiblen Austausch mit Parawasserstoff

• Published in: Angewandte Chemie 2023-09, Vol.135 (36), p.n/a
• Main Authors: Maissin, Henri, Groß, Philipp R., Mohiuddin, Obaid, Weigt, Moritz, Nagel, Luca, Herzog, Marvin, Wang, Zirun, Willing, Robert, Reichardt, Wilfried, Pichotka, Martin, Heß, Lisa, Reinheckel, Thomas, Jessen, Henning J., Zeiser, Robert, Bock, Michael, Elverfeldt, Dominik, Zaitsev, Maxim, Korchak, Sergey, Glöggler, Stefan, Hövener, Jan‐Bernd, Chekmenev, Eduard Y., Schilling, Franz, Knecht, Stephan, Schmidt, Andreas B.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Chemistry; Hyperpolarisierung; Metabolische Bildgebung; Parawasserstoff; Pyruvat; SABRE
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.202306654

Die metabolische Magnetresonanztomographie (MRT) mit hyperpolarisiertem (HP) Pyruvat wird zu einer vielversprechenden, nicht‐invasiven Technik für die Diagnose, die Charakterisierung und die Überwachung bei Behandlung von Krebs, sowie bei anderen Erkrankungen. Die klinisch etablierte Methode zur Herstellung HP‐Pyruvats, die dynamische Kernpolarisation, ist jedoch ein komplexes und langwieriges Verfahren. Die Signalverstärkung durch reversiblen Austausch (SABRE) ist eine ultraschnelle und kostengünstige Methode, die auf einem schnellen chemischen Austausch beruht. Hier demonstrieren wir zum ersten Mal eine in vivo‐Anwendung, sowie auch metabolische MRT mit SABRE. Wir präsentieren eine neuartige Routine zur Herstellung von wässrigem HP‐[1‐13C]Pyruvat‐d3 innerhalb von sechs Minuten, zur Anwendung in lebenden Organismen. Die injizierte Lösung war steril, ungiftig, pH‐neutral und enthielt ≈30 mM [1‐13C]Pyruvat‐d3, polarisiert auf ≈11 % (Rückstände von 250 mM Methanol und 20 μM Katalysator). Es wurde durch schnelle Lösungsmittelverdampfung und Metallfiltrierung gewonnen, die wir in diesem Manuskript ausführlich beschreiben. Diese Ergebnisse machen die HP‐Pyruvat‐MRT für eine breite biomedizinische Gemeinschaft zur schnellen metabolischen Bildgebung von lebenden Organismen verfügbar. Schnelle und kostengünstige Parawasserstoff‐Hyperpolarisation mittels Signalverstärkung durch reversiblen Austausch (SABRE) ermöglicht In vivo‐Magnetresonanz‐Stoffwechselbildgebung. Wir demonstrieren die erste In vivo‐Anwendung von SABRE‐hyperpolarisiertem [1‐13C]Pyruvat‐d3 in einer gereinigten, wässrigen Lösung mit ≈30 mM [1‐13C]Pyruvat‐d3, polarisiert auf ≈11 %, erhalten durch schnelle Lösungsmittelverdampfung und Metallfilterung. Diese Errungenschaft ebnet den Weg für erschwingliche und weit verbreitete Anwendungen der metabolischen Bildgebung.