Formación de imagenes de 13C-RM o de espectroscopia de muerte celular.

Un procedimiento de resonancia magnética para detectar muerte celular,

comprendiendo el procedimiento

(a) administrar o añadir un medio de formación de imágenes que comprende 13C-piruvato hiperpolarizado para un objeto que contiene células; y adicionalmente

(b) administrar o añadir lactato no hiperpolarizado concomitantemente o antes de la administración o adición de dicho agente, respectivamente; y

(c) detectar muerte celular sobre la base de imágenes de 13C-RM y/o los espectros de C-piruvato y su metabolito 13C-lactato adquiridos a lo largo del tiempo. [Insertar las reivindicaciones 2-6 de páginas 27 y 28].

Formación de imágenes de 13C-RM o de espectroscopía de muerte celular La invención se refiere a un procedimiento de formación de imágenes de 13C-RM o de espectroscopía de muerte celular usando un medio de formación de imágenes que comprende 13C-piruvato hiperpolarizado.

La muerte celular puede surgir por una variedad de mecanismos. Varios de estos mecanismos están bien caracterizados, incluyendo apoptosis y necrosis.

La apoptosis, o muerte celular programada, desempeña un papel importante en el control de desarrollo y en el mantenimiento de homeostatis en organismos pluricelulares. La apoptosis progresa a través de una serie de etapas que requieren energía y estrechamente reguladas que concluyen con el engullimiento de las células que mueren por las células fagocíticas vecinas, en un procedimiento que permite la reacción inflamatoria causada por la necrosis celular. En células de mamíferos, la apoptosis está mediada por dos principales rutas de señalización: la primera es por una ruta extrínseca iniciada por medio de los receptores de muerte de la superficie celular y la segunda es a través de iniciadores intrínsecos, tales como daño del ADN. Ambas de estas vías convergen en la superficie de la mitocondria.

La apoptosis es un suceso crítico en numerosos procesos en el cuerpo de los mamíferos. Por ejemplo el desarrollo embrionario es altamente dependiente de apoptosis y los tejidos que se recambian rápidamente requieren regulación estricta para evitar consecuencias patológicas graves. El fallo en regular la apoptosis, es decir, insuficiente o demasiada muerte celular, da como resultado afecciones patológicas como cáncer y enfermedades autoinmunes (insuficiente) , o enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer (demasiada muerte celular) . Así hay un interés en identificar apoptosis no invasivamente in vivo en el ser humano o en el animal no humano.

La necrosis es una forma de muerte celular accidental que resulta de la exposición prolongada a daño, infección, cáncer, infarto, venenos e inflamación. El daño grave a un sistema esencial en la célula conduce a daño secundario para otros sistemas, una así llamada cascada de efectos. La necrosis se caracteriza por fragmentos de ADN de tamaño al azar, formación de radicales libres, hinchazón de la célula y pérdida de integridad de la membrana celular que da como resultado liberación de contenidos celulares.

La necrosis puede surgir a partir de la falta de cuidado apropiado de un sitio de herida, infección o infarto. Los infartos ocurren por ejemplo en el miocardio pero también en otros tejidos, especialmente en el cerebro. Mientras que el infarto puede curarse hasta cierto punto, en el caso de necrosis, sólo las secuelas dañinas para el resto del organismo pueden evitarse o al menos mitigarse. Como con el infarto, conocer la extensión y naturaleza de una necrosis es importante para el tratamiento médico adicional. Así hay un interés en identificar necrosis no invasivamente in vivo en el ser humano o en el animal no humano.

Se conocen en la técnica varias modalidades de formación de imágenes para formar imágenes de la muerte celular en el cuerpo humano o de animal no humano. Los productos radiofarmacéuticos para formación de imágenes de la muerte celular se han revisado por Lahorte y cols., Eur. J. Nucl. Med. 31 (2004) , 887. La formación de imágenes de PET con 18F-FDG, solo o en combinación con CT también se ha usado para la detección de la muerte celular, véase por ejemplo Romer y cols., Blood 91 (1998) , 4464 o von Schulthess y cols., Radiology 238 (2006) , 405.

La detección por resonancia magnética (RM) como por ejemplo formación de imágenes por RM (MRI) y espectroscopía por RM (MRS) podrían ser herramientas valiosas para detectar la muerte celular y estos instrumentos han llegado a ser particularmente atractivos para los médicos ya que ellos permiten obtener imágenes de cuerpo de los pacientes o de partes del mismo en una manera no invasiva y sin exponer al paciente ni al personal médico a radiación potencialmente dañina tal como a rayos X. Debido a sus imágenes de alta calidad y a su buena resolución espacial y temporal, MRI es una técnica de formación de imágenes favorable de tejido blando y órganos.

Los procedimientos basados en RM para detectar muerte celular han sido el objeto de revisiones recientes, por ejemplo Kettunen y cols., Prog. Nucl. Mag. Res. Sp. 47 (2005) , 175 o Hakumäki y cols., Eur. J. Radiol. 56 (2005) , 143.

Ahora se ha encontrado que el 13C-piruvato se puede usar como un agente para detectar la muerte celular en el cuerpo de ser humano o de animal no humano usando formación de imágenes por 13C-RM o espectroscopía de 13C-RM.

El piruvato es un compuesto endógeno que está muy bien tolerado por el cuerpo humano, incluso en concentraciones altas. Como un precursor en el ciclo del ácido cítrico, el piruvato juega un papel metabólico importante en el cuerpo humano. El piruvato se convierten en compuestos diferentes: su transaminación da como resultado alanina, por medio de descarboxilación oxidativa, el piruvato se convierte en acetil-CoA y dióxido de carbono (que se convierte adicionalmente a bicarbonato) , la reducción de piruvato da como resultado lactato y su carboxilación da como resultado oxalacetato.

Adicionalmente, la conversión metabólica de 13C-piruvato hiperpolarizado en sus metabolitos 13C-lactato hiperpolarizado, 13C-bicarbonato hiperpolarizado (en el caso de 13C1-piruvato, 13C1, 2-piruvato o 13C1, 2, 3-piruvato sólo) y 13C-alanina hiperpolarizada se puede usar para estudiar los procesos metabólicos en el cuerpo humano usando RM. El 13C1-piruvato tiene una relajación de T1 en la sangre completa humana a 37 ºC de aproximadamente 42 segundos, sin embargo, la conversión de 13C-piruvato hiperpolarizado a 13C-lactato hiperpolarizado, 13C-bicarbonato hiperpolarizado y 13C-alanina hiperpolarizada se ha encontrado que es lo suficientemente rápida para permitir la detección de señales a partir del compuesto parental de 13C-piruvato y de sus metabolitos. La cantidad de alanina, bicarbonato y lactato es dependiente del estado metabólico del tejido en investigación. La intensidad de señal de RM de 13C-lactato hiperpolarizado, 13C-bicarbonato hiperpolarizado y 13C-alanina hiperpolarizada está relacionada con la cantidad de estos compuestos y el grado de polarización que queda en el momento de la detección, por tanto monitorizando la conversión de 13C-piruvato hiperpolarizado en 13C-lactato hiperpolarizado, 13C-bicarbonato hiperpolarizado y 13C-alanina hiperpolarizada es posible estudiar procesos metabólicos in vivo en el cuerpo de un ser humano o de animal no humano usando imagen de RM no invasiva o espectroscopía de RM.

Se ha encontrado que las amplitudes de señal de RM a partir de los diferentes metabolitos de piruvato varían dependiendo del tipo de tejido. El único patrón de pico metabólico formado por alanina, lactato, bicarbonato y piruvato se puede usar como una huella dactilar del estado metabólico del tejido en examen y así permite la discriminación entre tejido sano y tejido tumoral. El uso de 13C-piruvato hiperpolarizado para formación de imágenes tumorales que muestran actividad metabólica alta se han descrito en detalle en el documento WO-A-2006/0118 10.

Adicionalmente, el uso de 13C-piruvato hiperpolarizado para formación de imágenes cardiacas se ha descrito en el documento WO-A-2006/054903.

Así, en un primer aspecto la invención proporciona un procedimiento de formación de imágenes por 13C-RM y/o de espectroscopía de 13C-RM para detectar muerte celular de acuerdo con el procedimiento de la reivindicación 1.

El término "muerte celular" denota todas las formas de muerte celular que surgen de una diversidad de mecanismos. El término incluye apoptosis y necrosis.

El término "13C-piruvato" denota una sal de ácido 13C-pirúvico.

Los términos "hiperpolarizado" y "polarizado" se usan de forma intercambiable en adelante y denotan un nivel de polarización nuclear en exceso de un 0, 1 %, más preferido en exceso de un 1 % y lo más preferido en exceso de un 10 %.

El nivel de polarización se puede determinar, por ejemplo, por medidas de 13C-RMN de estado sólido en 13C-piruvato hiperpolarizado sólido, por ejemplo, 13C-piruvato hiperpolarizado sólido obtenido por polarización nuclear dinámica (DNP) de 13C-piruvato. La medida de 13C-RMN de estado sólido consiste preferentemente en una secuencia de RMN obtenida por pulsos simples usado un ángulo de... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de resonancia magnética para detectar muerte celular, comprendiendo el procedimiento (a) administrar o añadir un medio de formación de imágenes que comprend.

13. piruvato hiperpolarizado para un objeto que contiene células; y adicionalmente (b) administrar o añadir lactato no hiperpolarizado concomitantemente o antes de la administración o adición de dicho agente, respectivamente; y (c) detectar muerte celular sobre la base de imágenes d.

13. RM y/o los espectros de C-piruvato y su metabolit.

13. lactato adquiridos a lo largo del tiempo.

[Insertar las reivindicaciones 2-6 de páginas 27 y 28].

2. El procedimiento según la reivindicación 1 en el que el medio de formación de imágenes y lactato se administran a un cuerpo humano o de animal no humano y dicha formación de imágenes d.

13. RM y/o espectroscopía d.

13. RM se lleva a cabo para detectar muerte celular en dicho cuerpo humano o de animal no humano.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 en el que el medio de formación de imágenes y lactato se añade a un cultivo celular o a un tejido ex vivo y dicha formación de imágenes d.

13. NM y/o espectroscopía d.

13. RM se lleva a cabo para detectar la muerte celular en dicho cultivo celular o tejido ex vivo.

4. El procedimiento según la reivindicación 1 en el que las intensidades de señal de 13C de 13-piruvato y de 13Clactato se siguen a partir del punto temporal de administración/adición del medio de formación de imágenes a aproximadamente 10 minutos, preferentemente a aproximadamente 6 minutos y más preferentemente a aproximadamente 5 minutos.

5. El procedimiento según las reivindicaciones 1 a 4 en el que la muerte celular se detecta por una intensidad de señal de 13C d.

13. lactato baja o de señal de 13 d.

13. lactato ausente o de una velocidad disminuida de formación d.

13. lactato, comparada con aquello observado de tejido viable.

6. El procedimiento según las reivindicaciones 1 a 8 en el que e.

13. piruvato hiperpolarizado se obtiene por 25 polarización nuclear dinámica de ácid.

13. pirúvico o d.

13. piruvato.

7. Medio de formación de imagen para usar en un procedimiento de formación de imágene.

13. RM y/o de espectroscopía de 13-RM para detectar muerte celular, conteniendo el medio de formación de imágenes C-piruvato hiperpolarizado y lactato no hiperpolarizado.

FIG. 1

FIG. 2 Marcado con lactato (mM/seg.)

FIG. 3A

Tiempo (seg.)

FIG. 3B

FIG. 3C