分子成像与动力学杂志
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使用超极化琥珀酸盐进行癌症实时代谢分析

Niki M. Zacharias、Christopher R. McCullough、Shawn Wagner、Napapon Sailasuta、Henry R. Chan、

目的：产生能量的线粒体克雷布斯循环已被证明在许多癌症和其他疾病中受到抑制或突变。在大多数细胞中，具有氧化磷酸化作用的克雷布斯循环产生细胞内大约 90% 的三磷酸腺苷。我们设计并超极化了碳 13 标记的琥珀酸 (SUC) 及其衍生物琥珀酸二乙酯 (DES)，以在癌症动物模型中实时检测克雷布斯循环。

程序：使用仲氢诱导极化 (PHIP)，我们通过氢化它们各自的富马酸盐前体来生成超极化的 SUC 和 DES。在五种癌症同种异体移植动物模型中研究了 DES 和 SUC 代谢：乳腺癌 (4T1)、肾细胞癌 (RENCA)、结肠癌 (CT26)、淋巴瘤 NSO 和淋巴瘤 A20。

结果： SUC 的超极化程度为 8 ± 2%，DES 的超极化程度为 2.1 ± 0.6%。尾静脉注射后5秒即可在动物体内追踪DES和SUC在克雷布斯循环中的代谢。使用 13C FISP 成像观察化合物的生物分布。我们在体内和体外观察到两种化合物在不同细胞类型中的摄取和转化存在显着差异。

结论：通过超极化 DES 和 SUC，我们能够满足可用体内代谢成像化合物的许多要求 - 高极化、相对较长的 T1 值、低毒性和高水溶性。然而，琥珀酸及其衍生物 DES 可以被 RENCA 强烈代谢，但不能被其他癌症模型代谢。我们的结果强调了癌细胞的异质性以及细胞摄取在超极化代谢光谱中的作用。