Tissue characterization by high resolution magic angle spinning MR spectroscopy

Abstract

Vevs-karakterisering med høyoppløsning MAS MR spektroskopi

Høyoppløsning MAS er en MR spektroskopisk metode som gir høyt oppløste spekter av faste materialer. I dette doktorgradsarbeidet har høyoppløsning MAS blitt anvendt på forskjellige typer humant vev. Det primære målet var å etablere en metode for å studere biokjemiske egenskaper i vevsprøver, med hovedvekt på vev fra brystkreftpasienter.

Prøvepreparering før MAS analyser er enkelt sammenlignet med ekstraksjon. Vi har funnet at oppløsningen i spektrene, og dermed den oppnåelige biokjemiske informasjonen, er tilsvarende som i spekter fra ekstrakter av vevsprøver. En viktig fordel i forhold til ekstraksjons-metoder er at vevsprøven som studeres kan bevares slik at den kan vurderes ved andre metoder etterpå. Organer er gjerne satt sammen av forskjellige typer celler og vev og en slik heterogenitet vil ha betydning for den biokjemiske profilen, siden celler av forskjellig type kan ha forskjellig metabolisme. En del av prosjektet gikk ut på å optimalisere MR eksperimentene med hensyn på biokjemisk informasjon samtidig som at vevsprøven ble bevart for en patologisk undersøkelse. Lav temperatur under analysene ble funnet å være viktig for en slik bevaring av vevet. Vi oppnådde høyt oppløste spekter og har langt på vei kartlagt den kjemiske sammensetningen av intakte vevsprøver. Den metabolske profilen i brystkreftprøver viste en sammenheng med vevs-sammensetning bestemt ved patologi.

MR spekter av biologisk materiale kan inneholde hundrevis av topper, og flere av disse kan henge sammen med sykdomsprosesser i vevet. Ved sammenligning av enkelt-topper mot kliniske funn kan man miste viktig informasjon i spektrene som er ikke er synlig for det blotte øyet. Multivariate analyser gjør det mulig å undersøke hele spektrene mot kliniske kjennetegn. I denne avhandlingen har prisipalkomponent-analyse blitt brukt til å korrelere MAS spektrene med pasientenes diagnoser og andre kliniske funn.

En studie av livmorhalskreft omfattet vevsprøver fra åtte pasienter med livmorhalskreft og åtte kontroller. Prinsipalkomponent-analyse av MAS spektrene ga to klare grupperinger av de ulike spektrene i samsvar med prøvetype. Den kjemiske profilen bestemt med MAS har en sammenheng med de makroskopiske forandringene i kreftvev fra livmorhals.

Hjerneautopsier fra pasienter med en sjelden neurodegenerativ sykdom som rammer barn (neuronal ceroid lipofuscinosis) ble undersøk på samme måte mot autopsier fra personer uten kjent sykdom i nervesystemet. To former av sykdommen var inkludert i studien som omfattet totalt 24 biopsier, og den formen som bryter ut tidligst lot seg skille fra de to andre gruppene. Vevsprøver fra denne gruppen inneholdt svært lite eller ikke påviselige mengder NAA, som syntetiseres og lagres i nevroner. Dette korrelerer med tap av nevroner som er observert hos slike pasienter.

Den største studien inkluderte vevsprøver fra svulst og ikke-infiltrert vev (n=18) fra 85 brystkreftpasienter. MAS spekter fra disse prøvene ble undersøkt med hensyn på absolutt konsentrasjon av bestemte metabolitter og ved PCA med hensyn på sammenheng med flere kliniske parametere, som pasientens diagnose, svulstens størrelse og lymfeknutestatus hos pasienten. Det ble funnet flere trender til sammenhenger mellom MAS spekter og kliniske parametere. Det mest lovende resultatet med hensyn på fremtidig klinisk verdi var en mulig korrelasjon med lymfeknutestatus hos pasientgruppen med den vanligste formene for brystkreft.