Natural sugar as an MRI contrast agent for brain cancer detection using chemical exchange saturation transfer (CEST) imaging at 3T

Sammanfattning: Hjärntumörer utgör cirka 2,5% av alla cancerdiagnoser i Sverige (2013) och femårsöverlevnaden är cirka 50%. Hjärntumörer diagnostiseras med bildtagningstekniker såsom datortomografi (CT), positronemissionstomografi (PET) och magnetkamera (MR). En MR-bild byggs upp av signaler från protoner i vatten, som är en av människokroppens vanligaste beståndsdelar. För att möjliggöra diagnostisering och klassificering av tumörer används ett kontrastmedel som sprutas in i blodet, och på så vis kan information om blodflödet i hjärnan och framförallt i tumören erhållas. De MR-kontrastmedel som används är i regel väldigt säkra men kan påverka vissa patientgrupper negativt och på senare år har det påvisats att de kan ansamlas i vissa vävnader efter upprepade undersökningar (6-9). Metoden begränsas även av att inte alla tumörer tar upp kontrastmedlet. Nackdelarna med den nuvarande metoden skapar ett behov av en ny typ av kontrastmedel. CEST (Chemical Exchange Saturation Transfer) är en teknik som innebär att små mängder av ett ämne kan detekteras med magnetkamera. CEST-tekniken öppnar upp för användning av andra typer av kontrastmedel, exempelvis kan kroppsegna ämnen, såsom vissa proteiner som är vanliga i tumörer, detekteras. Dessutom kan vanligt socker (glukos) injiceras och användas som kontrastmedel, en teknik som kallas för glucoCEST. Socker är väl lämpat för användning som kontrastmedel, dels eftersom det är en naturlig del av vår kost, men också för att tumörer ofta har ett ökat energibehov. GlucoCEST-tekniken bygger på att protoner i sockret märks magnetiskt med en radiofrekvent puls. Därefter sker ett utbyte mellan de märkta protonerna och omärkta protoner i fritt vatten vilket leder till att MR-signalen ändras där glukos är närvarande. Genom att injicera glukos intravenöst samtidigt som patienten ligger i kameran kan en bild som ger information om blodflödet i hjärnan skapas. I det här projektet implementeras glucoCEST-tekniken på en magnetkamera i kliniskt bruk, vilket inte har gjorts tidigare i Sverige. Både friska frivilliga och patienter med hjärntumör deltog i studien. Genom att analysera blodprover som tas kontinuerligt under undersökningen kan blodsockervärdet jämföras med den ändring i MR-signalen som fås då sockret sprutas in och når hjärnan. Resultaten jämförs med data från ett forskningsprojekt utfört vid en magnetkamera med högre magnetfält. En ändring av MR-signalen, som generellt sett följde ändringen av blodglukosnivån, kunde ses i alla deltagare (framförallt i blodkärl), men det är ännu inte helt klart vilka fysiologiska parametrar som kan extraheras ur glucoCEST-bilderna. Resultatet av studien indikerar att glucoCEST har potential att bli ett alternativ eller komplement till konventionella kontrastmedel, även om mycket arbete kvarstår. Sammanfattningsvis har det här projektet tagit ett första steg mot klinisk implementering av glucoCEST-tekniken.