Sensitivity enhanced MRI imaging of receptor binding in breast cancer

乳腺癌受体结合的灵敏度增强 MRI 成像

基本信息

项目摘要

Cancer remains one of the leading causes of death in the industrialized world. In recent years, there has been a resurgence of interest in tumor lactate metabolism since lactate has been associated with metastases and poor prognosis in cancer patients. Recent discoveries have identified that the cell surface lactate receptor HCA1 is associated with tumorigenesis and metastasis and thus an attractive imaging target and possible therapeutic target. However, because lactate exhibits low affinity and a fast turnover rate, current in vivo molecular imaging techniques are not well suited to image these types of targets. We have developed a novel MRI based approach for detecting the low affinity binding of natural (no chemical modification) substrates to molecular targets and a unique molecular pump scheme that enhances the sensitivity two to three orders of magnitude thus making this technology applicable for in vivo studies. Importantly, this method can be implemented on standard MRI hardware and thus rapidly translated to the clinic. We propose developing, optimizing, and validating this approach for imaging the binding of lactate to HCA1 receptors in breast cancer. In AIM 1, we will validate the specificity of detecting lactate-HCA1 binding in vitro using (i) perfused breast cancer cells that express different levels of the HCA1 receptor, and (ii) MRI pulse sequence optimization. In AIM 2, we will validate the specific binding of lactate to breast cancer cells in vivo. We will further probe lactate binding using the infusion of L-lactate or D-glucose (metabolized to lactate), both FDA approved for iv use in humans. These aims are expected to result in a MRI method for imaging the binding of low-affinity ligands to a cell target. Due to the nature of the labelling approaches, these MRI methods will be highly tunable to a broad range of other substrates-target pairs.
癌症仍然是工业化世界的主要原因之一。近年来,出现了 由于乳酸与转移有关,因此人们对肿瘤乳酸代谢的兴趣重新燃起 癌症患者预后不良。最近的发现发现细胞表面的乳酸受体 HCA1 与肿瘤发生和转移相关,因此是一个有吸引力的成像靶点,并且可能 治疗目标。然而,由于乳酸亲和力低且周转率快,目前在体内 分子成像技术不太适合对这些类型的目标进行成像。我们开发了一本小说 基于 MRI 的方法,用于检测天然(无化学修饰)底物与 分子靶点和独特的分子泵方案,可将灵敏度提高两到三个数量级 幅度,从而使该技术适用于体内研究。重要的是,这个方法可以 在标准 MRI 硬件上实施,从而迅速转化为临床。我们建议开发, 优化并验证这种方法对乳腺癌中乳酸与 HCA1 受体的结合进行成像。 在 AIM 1 中,我们将使用 (i) 灌注来验证体外检测乳酸-HCA1 结合的特异性 表达不同水平 HCA1 受体的乳腺癌细胞,以及 (ii) MRI 脉冲序列 优化。在 AIM 2 中,我们将在体内验证乳酸与乳腺癌细胞的特异性结合。我们将 使用 L-乳酸或 D-葡萄糖(代谢为乳酸)输注进一步探测乳酸结合,两者均为 FDA 批准用于人类静脉注射。 这些目标预计将产生一种 MRI 方法,用于对低亲和力配体与 一个细胞目标。由于标记方法的性质,这些 MRI 方法将高度可调以适应 广泛的其他底物-目标对。

项目成果

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