KR101939454B1 - 생체 내 과분극화 c13 피루베이트 자기공명분광법을 이용하여 새로운 정량적 생체지표를 통한 비알코올성 지방간질환 진단 방법 - Google Patents
생체 내 과분극화 c13 피루베이트 자기공명분광법을 이용하여 새로운 정량적 생체지표를 통한 비알코올성 지방간질환 진단 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 과분극화 [1-13C] 피루베이트 13C 자기공명분광영상을 이용하여 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정보를 제공하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고열량 식이(high-fat diet, HFD)섭취를 통해 유도된 비알코올성 지방간질환(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD) 동물모델을 대상으로 식이섭취 기간 동안 0주차, 2주차, 4주차, 6주차별로 각종 세포 대사물질의 정량적 변화를 초(second) 단위 간격의 실시간으로 측정하여, 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정량적 생체지표(quantitative biomarker)를 제공하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 과분극화 [1-13C] 피루베이트 13C 자기공명분광영상을 이용하여 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정보를 제공하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고열량 식이(high-fat diet, HFD) 섭취를 통해 유도된 비알코올성 지방간질환(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD) 동물모델을 대상으로 식이섭취 기간 동안 0주차, 2주차, 4주차, 6주차 별로 각종 세포 대사물질의 정량적 변화를 초(second) 단위 간격의 실시간으로 측정하여, 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정량적 생체지표(quantitative biomarker)를 제공하는 방법에 관한 것이다.
비알코올성 지방간질환(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)은 간세포에 지방의 과도한 축적만 있는 단순 지방증(simple steatosis), 간세포 괴사와 염증과 섬유화를 동반하는 비알코올성 지방간염(nonalcoholic steatohepatitis, NASH) 및 더 진행된 형태인 간경변증을 포함하는 일련의 질환군을 의미한다 (Brunt E.M. Semin Liver Dis, 21:3-16, 2001).
세계적으로 비알코올성 지방간질환의 유병률은 다양하게 보고되고 있는데 서구에서는 특별한 간질환의 원인이 없는 정상 성인의 약 20 내지 30% 정도에서 비알코올성 지방간질환이 있는 것으로 알려지고 있다. 우리나라에서의 역학연구결과는 그리 많지 않은 편으로 연구자에 따라 다양한 결과를 보고하였는데, 우리나라 성인에서의 비알코올성 지방간질환의 유병률은 약 16 내지 50%로 보고 하였다. 일반적으로 비알코올성 지방간질환은 비만인 경우에 더 유병률이 증가하는 것으로 알려져 있는데 이는 비만으로 인한 인슐린저항성이 간 내 지방 침착을 일으키는 중요한 원인으로 지목되고 있다 (Kim J.H. Korean J Fam Pract, 4:109-115, 2014).
지방간의 발병기전과 단순 지방간에서 지방간염 및 간경변증으로 진행하는 과정은 충분하게 알려져 있지 않지만, 최근 이러한 기전을 규명하고자 하는 노력들이 있어 왔고, 최근까지 유전과 환경적인 요인, 간에서의 지방축적, 인슐린 저항성, 지방산과 지방독성(lipotoxicity), 산화스트레스와 미토콘드리아 기능장애 및 다양한 싸이토카인/아디포카인(cytokines/adipokines)의 상호작용 등에 대한 기전들이 보고되었다 (Sohn J.H., et al. The Korean Journal of Medicine, 79:461-474, 2010).
비알코올성 지방간질환에 대한 선별검사로는 여러 가지 방법이 시도되고 있으나 현재까지는 확립된 선별검사법은 없다. 일반적으로 아스파르트산 아미노기 전달효소(aspartate aminotransferase: AST), 알라닌 아미노 전달효소(Alanine aminotransferase: ALT)와 같은 간기능 검사와 복부 초음파검사가 많이 사용되고 있으나, 간기능 검사는 비알코올 지방간 혹은 지방간염 환자에서 정상일 수 있어 선별검사로는 민감도가 떨어지며 복부 초음파검사는 민감도는 높지만 선별검사로는 비용이 비싸다는 단점이 있다. 그 외 혈청 페리틴(ferritin), 요산 검사 등이 선별검사로 연구되고 있지만, 그 효용성을 평가하기 위해서는 추가 연구가 필요한 실정이다 (Kim C.W., et al. Metabolism, 61:1182-1188, 2012).
비알코올성 지방간질환은 조직학적 소견에 따라 예후에 많은 차이를 보이기 때문에, 환자가 지방간염 또는 섬유화를 동반하고 있는가를 확인하는 것이 임상적으로는 중요하다. 현재까지 간 내 염증과 섬유화를 확인하는 기준검사는 간 조직검사다. 그러나 간 조직검사는 고비용, 침습성 및 합병증 발생의 위험 및 판독의 오차 가능성과 채취된 적은 간 조직으로 전체 간 상태를 대변하기 어렵다는 등의 제한이 있다. 이런 이유로 간 조직검사를 대신하여 비침습적으로 비알코올성 지방간질환의 조직학적 중증도를 평가하고자 하는 노력이 영상의학 검사와 생화학 검사 분야를 중심으로 진행되어 왔지만, 현재까지 지방간질환의 발병기전을 생화학적, 세포대사학적 측면에서 규명할 수 있는 기초지식 및 원천기술이 확립되어 있지 않은 실정이다 (Rockey D.C., et al. Hepatology, 49:1017-1044, 2009).
특히, 임상분야에서는 지방간질환 환자의 간 기능을 정밀하게 평가하기 위해서 주로 조영제를 이용하여 자기공명영상(MRI) 장치를 사용하고 있으나, 진단목적의 영상을 얻기 위해서는 통상 30분가량을 소요하고 있다. 이는 지방간질환 환자에게 큰 고통을 동반하고 있기 때문에 짧은 시간 내에 지방간질환을 진단할 수 있는 영상 기법이 요구되고 있다.
본 발명자들은 독자적으로 개발한 백서의 비알코올성 지방간질환 모델을 기반으로 하여 세계 최초로 비침습적(non-invasive) 기법인 생체 내 과분극화 [1-13C] 피루베이트 13C 시분할 자기공명분광법(in vivo 13C dynamic magnetic resonance spectroscopy of hyperpolarized [1-13C] pyruvate)을 이용하여 지방간 조직의 생화학적 메커니즘을 세포대사학적 측면에서 규명하였다.
이에, 본 발명의 목적은 영상획득시간이 비교적 짧은 생체 내 과분극화 13C 시분할 자기공명분광법을 이용하여 비알코올성 지방간질환에 관한 정보를 제공하는 신규한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비알코올성 지방간질환의 정확한 진단, 예후 및 치료효과를 객관성이 보장된 정량적 생체지표(quantitative biomarker)로서 평가할 수 있는 정보를 제공하는 신규한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 비알코올성 지방간질환(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)에서 생체 내(in vivo) 과분극화 13C 시분할 자기공명분광법을 이용한 새로운 진단방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 새로운 진단방법은 지방간질환의 정확한 진단과 예후, 치료효과를 객관성이 보장된 정량적 생체지표(quantitative biomarker)를 통해 평가하고자 하는 것으로, 본 발명자들은 비알코올성 지방간질환을 평가할 수 있는 새로운 진단방법을 제공하고자 하였다.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.
자기공명영상법은 비침습적이고 조기 진단을 가능하게 한다. 일반적으로 임상진단에 사용되는 자기공명영상은 생체 내부의 해부학적 구조를 생체를 구성하는 수소(1H) 원소의 신호를 검출하여 영상화한다. 자기공명영상을 사용한 물질대사 측정 기술은 13C 원소로 표지된 기질(substrate)과 대사체(metabolite)의 핵자기공명분광영상(nuclear magnetic resonance spectroscopic imaging)에 기반을 둔다. 그러나 자연계에 13C 원소는 1.1%만 존재하므로 민감도가 매주 낮아 13C 원소의 신호증폭을 위해 DNP(dynamic nuclear polarization)방법에 의한 과분극화(hyperpolarization)기술이 사용된다.
과분극화는 1953년 알버트 오버하우저(Albert Overhauser)에 의해 처음으로 제안된 핵오버하우저효과(Nuclear Overhauser Effect, NOE)에 기반하는데 절대온도 2-4도 극저온의 유리고체상태(glassy state)에서 극초단파(microwave)를 조사하면 비쌍전자(unpaired electron)을 가진 라디칼의 분극화 상태가 13C 원소의 핵스핀으로 전이되는 현상(polarization transfer)이다.
이를 통해 온도평형(thermal equilibrium) 상태가 과분극화평형(hyperpolarized equilibrium)상태로 전이되어 약 10,000배의 자기공명 신호강도 증가 효과가 나타나 민감도가 비약적으로 증가하게 된다.
과분극화된 13C-피루베이트를 기질로 이용하는 물질대사 자기공명영상은 방사능 피폭 없이 간세포에서 증가되어 있는 당대사를 표적으로 하여 13C-락테이트의 생성을 정량적으로 검출함으로써 간세포에서 증가된 당 대사를 영상화 한다.
본 발명의 주요 부대장비인 13C 자기공명분광기(MR spectrometer) 전용 RF 코일(coil)은 소동물의 관심영역에 최대한 밀착하여 작은 조직의 신호를 획득할 수 있으며, 다른 코일에 비해 신호대 잡음비(signal to noise ratio; SNR)가 높기 때문에 높은 해상도의 영상을 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다.
특히, 쥐와 같은 작은 대상의 영상을 얻기 위해서는 자기장의 균질성 보다는 SNR값이 중요하다. 따라서, 백서를 대상으로 조직 영상이나 생화학적 대사물질의 성분과 농도를 정확하게 분석하기 위해서는 포면 코일(surface coil)이 높은 적합성을 가지고 있다. 임상용 3T MRI 시스템(GE MR750 3T Scanner, GE Healthcare, Waukesha WI)에서 코일의 양성자 자기공명 주파수는 32.12MHz, 임피던스 정합은 50ohm으로 확인하였고, 생체 내(in vivo) MRS 데이터를 획득하였다.
본 발명의 주요 부대장비로서 13C를 포함하는 대사물질에 DNP(Dynamic Nuclear Polariztion) 기법을 적용하여 과분극(hyperpolarization) 현상을 유도하는 Hypersense DNP polarizer (Oxford Instruments, Abingdon, UK)를 사용하였다.
또한, [1-13C] 피루베이트는 과분극화를 시키기 위한 시료로 사용되었다. 절대온도 0K까지 냉각할 수 있는 냉매인 액화 헬륨을 사용하여 약 3.35 테슬라의 자기장 세기를 갖는 초전도 자석 내에 설치된 고상(solid state) NMR 프로브의 내부 온도를 1.4K로 내리고 [1-13C] 피루베이트(Isotec, Miamisburg, OH) 20ul, 15mM OX63 trityl (Oxford Instruments, Abingdon, UK), 0.5mM Dotarem (Gd-DOTA, Guerbet, France)을 혼합한 시료를 삽입하였다.
이때, 마이크로웨이브 94.1GHz를 1시간 동안 조사(irradiation)하여 과분극이 일어나게 한 다음, 13C hyperpolarized pyruvate를 200℃의 버퍼 용액 (40mM Trizma Pre-Set Crystals pH 7.6, 80mM NaOH, 50mM NaCl, 2.69mM Disodium EDTA)으로 용해시켰다. 13C 과분극화 피루베이트는 80mM의 농도를 가지며 pH는 7.2 내지 8.0, polarization 레벨은 17.2 내지 19.8%이었다. 최종적으로 13C 과분극화 솔루션을 쥐의 꼬리정맥에 20초 동안 2mL를 주입하였다.
본 발명의 자기공명분광법(MRS)을 이용하여 영상 목적물로부터 스펙트럼을 얻기 위해서는 정위선정을 위한 자기공명영상(MRI)을 획득해야 한다. 형태 및 해부학적인 참고자료로 T1강조영상(T1 weighted image; T1WI)과 T2강조영상(T2 weighted image; T2WI)을 얻기 위하여 3T GE MR750 scanner(GE Healthcare, Waukesha, WI)를 사용하였다. T1WI는 반복시간(repetition time; TR)/에코시간(time to echo; TE) = 800msec/10msec로, T2WI는 TR/TE = 2800msec/106msec를 사용하여 시상면, 축상면, 관상면 방향으로 영상을 획득하였다. 이때 사용된 영상범위(field of view: FOV)는 16㎝ X 16㎝, matrix의 크기는 256 X 192, NEX(number of excitation)는 2, 절편두께(slice thickness)는 5mm, 절편간격은 2mm로 하였다.
본 발명에 있어서 생체 내 과분극화 13C 시분할 자기공명분광법(in vivo hyperpolorized 13C dynamic MRS) 데이터를 얻기 위해서 자기공명영상(MRI)을 획득한 후 MRS의 기초자료(raw data)에 대한 후처리 과정을 거쳐 MR 스펙트럼을 얻었다.
본 발명의 후처리 통계학적 분석에 있어서 모든 측정치는 평균±표준오차로 표시하며, 자료의 통계학적 분석은 t-test (SPSS for window version 19.0)를 이용하였다. 특히 대조군과 지방간모델 사이의 생존 비교는 two sample t-test로 하며 통계 값 0.05 미만을 유의한 것으로 평가하였다.
본 발명의 실험과정 중 마지막 단계로서, 복부를 절개하고 간을 적출하여 4% 파라포름알데하이드(paraformaldehyde) 용액에 24시간 더 고정시킨 후 1.0 X 1.0 X 0.2 cm3의 절편을 만들어 파라핀에 포매시킨 다음, 6 um의 두께로 박절하여 슬라이드를 만들었다. 조직 슬라이드는 파라핀을 제거하고 탈랍한 후 재수화시켜 준비한 후 면역염색을 시행하였다. DM 3000 마이크로스코프(Leica Microsystems, Wetzlar, Germany)를 이용하여 슬라이드 이미지를 얻은 후, 간 조직의 총 지질 함량(%)을 측정하기 위해서 iSolution FL/auto 소프트웨어 (IMT Inc., IL, USA)를 이용하였다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 비알코올성 지방간질환 모델에서 고열량 식이(HFD) 섭취 기간 동안 0주차, 2주차, 4주차, 6주차 별로 지방간 조직에서 각종 세포 대사물질의 변화를 “in vivo hyperpolarized 13C dynamic MR spectroscopy”기법을 이용하여 정성, 정량적 생체지표(quantitative biomarker)를 통해 평가함으로써 지방간질환의 생리, 생화학적 측면에서의 원인규명에 대한 기초지식을 제공하고, 나아가 비알코올성 지방간질환의 진단, 예후 및 치료 효과 검증에 대한 정보를 제공하는 신규한 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 예는 하기의 단계를 포함하는 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정보를 제공하는 방법에 관한 것이다.
과분극화된 13C-피루베이트(pyruvate)를 포함하는 조성물이 주사된 대상체로부터 13C-피루베이트의 13C-자기공명분광영상, 상기 13C-피루베이트의 대사물질인 13C-락테이트(lactate) 및 13C-알라닌(alanine)의 13C-자기공명분광영상을 획득하는 단계;
13C-락테이트의 신호 곡선의 면적을 13C-피루베이트의 신호 곡선의 면적으로 나눈 13C-락테이트 대사전환비율(RL1)을 계산하는 단계;
13C-알라닌의 신호 곡선의 면적을 13C-피루베이트의 신호 곡선의 면적으로 나눈 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)을 계산하는 단계;
13C-락테이트 대사전환비율(R1)을 표준 값(RL0)과 비교하는 단계; 및
13C-알라닌 대사전환비율(R2)을 표준 값(RA0)과 비교하는 단계.
13C-피루베이트의 과분극화는 동위원소가 농축된 3He, 129Xe 또는 이러한 희기체(noble gas)의 혼합물을 사용하거나, 매우 낮은 온도 및 높은 자기장에서 열역학적 평형에 의해 NMR 활성 핵으로 나누는 방법에 의하거나, 상자성 물질을 혼합한 후 자기장 내에서 물리적으로 회전시킴으로써 핵 스핀 편극화시키거나, 또는 DNP(동적 핵 분극화, dynamic nuclear polarization)을 통해 이루어질 수 있다. 즉, 과분극화된 13C-피루베이트를 얻기 위해 13C-피루베이트를 직접 분극화시키거나, 또는 13C-피루브산을 분극화시킨 후 염기로 중화시킴으로써, 분극화된 13C-피루브산(pyruvic acid)을 분극화된 13C-피루베이트로 전환시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 과분극화된 13C-피루베이트를 포함하는 조성물은, 13C-피루브산에 트리틸 라디컬(trityl radical)을 혼합하고, DNP(dynamic nuclear polarization)방법에 의하여 과분극화시킨 후, 완충액(dissolution)으로 용해시킴으로서 얻어지는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, DNP 방법은 분극화될 화합물로서 13C-피루브산에 상자성 화합물을 혼합한 후, 마이크로파 방사선 형태의 에너지를 가하여 상자성 화합물을 여기시키고, 상자성 화합물의 쌍을 이루지 않은 전자로부터 13C-피루브산의 13C의 핵으로 분극화가 이동함으로써 이루어진다.
상기 상자성 화합물은 전이 금속, 유리 라디컬, 니트록시드 라디컬 등이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 트리틸 라디컬(trityl radical)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 상자성 화합물을 피루브산에 용해시키기 위한 공용매로서 물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 DNP 방법에서 혼합되는 13C-피루브산과 상자성 화합물의 몰분율 비율은 5:1 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 DNP 방법은 분극화가 이루어지기 위하여, 1T 내지 25T의 자기장 및 0.5K 내지 8K의 온도에서 이루어지는 것일 수 있으며, 예를 들어, 3.35T의 자기장 및 1.4K의 초저온에서 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
고상의 13C-피루브산은 염기가 첨가된 완충액에 용해됨으로서 액체 상태의 13C-피루베이트로 전환되는데, 이때 완충액으로는 인산염 완충액이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 트리스(Tris)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 염기로는 탄산나트륨(Na2CO3)수용액, 탄산수소나트륨(NaHCO3)수용액 또는 수산화나트륨(NaOH)수용액이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 수산화나트륨(NaOH)수용액이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 완충액에는 EDTA와 같은 킬레이팅제 및/또는 삼투압을 유지하기 위한 염화나트륨(NaCl)이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 방법에 의하여 과분극화된 13C-피루베이트는 90% 이상, 95% 이상, 예를들어, 99% 이상으로 동위원소가 농축된다.
상기 13C-피루베이트를 포함한 조성물은 상기 13C-피루베이트를 주성분으로 하며, 안정화제, 삼투압 조절제 및/또는 가용화제를 추가로 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 13C-피루브산을 분극화시키는 과분극장비는 하이퍼센스(HyperSense)를 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
13C-자기공명분광영상을 획득하기 위하여 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정보를 제공하기 위한 대상체로서 인간 또는 인간 이외의 동물을 자기공명영상 (Magnetic Resonance Imaging, MRI) 장치 내에 위치시킨 후, 13C-자기공명 RF-코일이 대상체 내 간 조직 영역을 덮도록 위치시킨다. 그 다음, 과분극화된 13C-피루베이트를 포함하는 조성물을 대상체에 주사한다.
상기 13C-자기공명분광영상은 대상체로부터 기 획득한 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 대상체로서 고열량 식이(high-fat diet, HFD)섭취를 통해 유도된 비알코올성 지방간질환(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD) 동물모델에 주사하였다.
상기 과분극화된 13C-피루베이트를 포함하는 조성물을 대상체의 혈관을 통해 10 내지 30초, 10 내지 25초, 15 내지 30초, 15 내지 25초, 예를 들어, 20초 동안 주사하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 과분극화된 13C-피루베이트를 포함하는 조성물을 대상체의 혈관을 통해 0.1 내지 1.0 mL/s, 0.1 내지 0.9 mL/s, 0.1 내지 0.8 mL/s, 0.1 내지 0.7 mL/s, 0.1 내지 0.6 mL/s, 0.1 내지 0.5 mL/s, 0.1 내지 0.4 mL/s, 0.1 내지 0.3 mL/s, 0.1 내지 0.2 mL/s, 예를 들어, 0.1mL/s의 속도로 주사하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 13C-자기공명분광영상은 13C-피루베이트를 포함하는 조성물을 주사한 후 120초 경과되기 전에 획득하는 것일 수 있다. 조성물을 주사한 후 120초가 지나면 13C-피루베이트가 과분극 상태에서 본래 평형상태로 회복되기 때문에 13C 신호를 얻을 수 없기 때문이다.
상기 13C-피루베이트, 13C-락테이트 및 13C-알라닌의 13C-자기공명분광영상에 대하여 영상신호처리기술을 이용하여 시간 영역에서의 각 대사물질의 신호 곡선 데이터를 획득한다.
구체적으로, 상기 MR 스펙트럼은 FID (free induction decay) 신호에서 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio; SNR)를 증가시키기 위해서 20Hz의 가우스 선폭 확장(Gaussian line broadening) 필터를 수행한 후, 디지털 주파수 분해능을 향상시키기 위하여 FID 데이터를 두 차례 영 충전(zero-filling, 총 16384 데이터 포인트)을 적용하였다. 이어서 확장된 FID 데이터를 푸리에 변환을 통해 MR 스펙트럼을 얻은 후, 스펙트럼의 위상교정(phasing)을 하고 화학적 이동(chemical shift) 확인한 후 관심 대사물질의 공명신호를 확인하였다.
상기 13C-자기공명분광영상의 신호 곡선의 면적은 신호 곡선 아래의 영역에 대한 면적이다.
상기 13C-락테이트 대사전환비율(RL1)은 13C-피루베이트의 양에 대한 그의 대사물질인 13C-락테이트로 전환된 양의 비율로서, 값이 클수록 대사량이 많음을 의미하게 되고, 혐기성 해당과정의 활성지표로 이용된다.
상기 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)은 13C-피루베이트의 양에 대한 그의 대사물질인 13C-알라닌으로 전환된 양의 비율로서, 값이 클수록 대사량이 많음을 의미하게 되고, 간 대사기능의 활성지표로 이용된다.
상기 대상체의 13C-락테이트 대사전환비율(RL1) 및 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)이 각각의 표준 값(RL1 RA1)과 비교하여, 각각의 표준 값에 비해 13C-락테이트 대사전환비율(RL1)이 60% 이상 및 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)이 35%이상 증가되었을 때 비알코올성 지방간질환으로 진단할 수 있다.
상기 13C-락테이트 대사전환비율(RL1) 및 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)에 기초하여 비알코올성 지방간질환을 판단하기 위한 다른 실시예로서, 고열량 식이를 섭취하지 않은 대조군의 13C-락테이트 대사전환비율 표준값(RL0) 및 13C-알라닌 대사전환비율 표준값(RA0)과 비교하여 비알코올성 지방간질환을 진단할 수 있다.
상기 대상체의 13C-락테이트 대사전환비율(RL1) 및 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)을 계산하기 위하여, 통계학적으로 유의한 표본을 대상으로 13C-자기공명분광영상을 획득하는 것이 바람직하며, 이에 기초한 평균 13C-락테이트 대사전환비율(RL1) 및 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)을 이용하여 비알코올성 지방간질환을 판단하는 것이 바람직하다.
상기 13C-락테이트 대사전환비율(RL1)의 표준 값(RL0)은 비알코올성 지방간질환을 가지지 않은 대상체와 동일한 종의 13C-락테이트 대사전환비율 값을 의미한다.
상기 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)을 표준 값(RA0)은 비알코올성 지방간질환을 가지지 않은 대상체와 동일한 종의 13C-알라닌 대사전환비율 값을 의미한다.
상기 13C-락테이트 대사전환비율(RL1)의 표준 값(RL0) 및/또는 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)을 표준 값(RA0)은 기획득한 값을 사용하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 13C-락테이트 대사전환비율(RL1)의 표준 값(RL0) 및 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)을 표준 값(RA0)을 측정하고, 일정 시간 후에 13C-락테이트 대사전환비율(RL1) 및 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)을 측정하여 비교하는 경우 비알코올성 간질환의 치료 예후에 관한 정보를 제공할 수 있다.
상기 일정 시간은 6주, 5주, 4주, 3주, 2주 또는 1주일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예후에 관한 정보를 제공하기 위해 당업자가 용이하게 변형할 수 있다.
본 발명은 13C-자기공명분광영상을 이용하여 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정보를 제공하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고열량 식이(high-fat diet, HFD)섭취를 통해 유도된 비알코올성 지방간질환(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD) 동물모델을 대상으로 식이섭취 기간 동안 0주차, 2주차, 4주차, 6주차별로 각종 세포 대사물질의 정량적 변화를 초(second) 단위 간격의 실시간으로 측정하여, 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정량적 생체지표(quantitative biomarker)를 제공하는 방법에 관한 것으로, 지방간질환의 정확한 진단과 예후, 치료효과에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 정위선정을 위해 백서의 간에서 획득한 1H MR 영상이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 대조군의 시분할 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비알코올성 지방간질환 모델의 시분할 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따라 대조군의 시간에 따른 각 대사물질별 농도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따라 비알코올성 지방간질환 모델의 시간에 따른 각 대사물질별 농도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따라 대조군을 대상으로 과분극화 [1-13C] 피루베이트로부터 시간에 따른 생체 내 대사물질 (락테이트, 피루베이트-수화물, 알라닌)의 간 부위에서 1분 동안 얻은 합산된 13C MR 스펙트럼이다.
도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따라 비알코올성 지방간질환 모델을 대상으로 과분극화 [1-13C] 피루베이트로부터 시간에 따른 생체 내 대사물질 (락테이트, 피루베이트-수화물, 알라닌)의 간 부위에서 1분 동안 얻은 합산된 13C MR 스펙트럼이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시에에 따른 대조군과 비알코올성 지방간질환 모델군에서 과분극화 [1-13C] 피루베이트를 주입하여 각 주차별로 시간에 따른 대사물질에 대한 신호 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 대조군과 비알코올성 지방간질환 모델군에서 과분극화 [1-13C] 피루베이트를 주입하여 각 주차별로 시간에 따른 대사물질에 대한 신호 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시에에 따른 대조군과 비알코올성 지방간질환 모델군에서 과분극화 [1-13C] 피루베이트를 주입하여 각 주차별로 시간에 따른 대사물질에 대한 신호 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 대조군에서 4주차의 간 조직에서의 조직학적 변화를 나타낸 사진이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비알코올성 지방간질환 모델군에서의 조직병리학적 변화를 나타낸 사진이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시에에 따른 대조군에서 6주차의 간 조직에서의 조직학적 변화를 나타낸 사진이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시에예 따른 비알코올성 지방간질환 모델군에서의 조직병리학적 변화를 나타낸 사진이다.
도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 대조군 및 비알코올성 지방간질환 모델군 간 지방간 조직의 총 지질 함량(%) 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 대조군의 시분할 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 비알코올성 지방간질환 모델의 시분할 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따라 대조군의 시간에 따른 각 대사물질별 농도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따라 비알코올성 지방간질환 모델의 시간에 따른 각 대사물질별 농도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따라 대조군을 대상으로 과분극화 [1-13C] 피루베이트로부터 시간에 따른 생체 내 대사물질 (락테이트, 피루베이트-수화물, 알라닌)의 간 부위에서 1분 동안 얻은 합산된 13C MR 스펙트럼이다.
도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따라 비알코올성 지방간질환 모델을 대상으로 과분극화 [1-13C] 피루베이트로부터 시간에 따른 생체 내 대사물질 (락테이트, 피루베이트-수화물, 알라닌)의 간 부위에서 1분 동안 얻은 합산된 13C MR 스펙트럼이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시에에 따른 대조군과 비알코올성 지방간질환 모델군에서 과분극화 [1-13C] 피루베이트를 주입하여 각 주차별로 시간에 따른 대사물질에 대한 신호 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 대조군과 비알코올성 지방간질환 모델군에서 과분극화 [1-13C] 피루베이트를 주입하여 각 주차별로 시간에 따른 대사물질에 대한 신호 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시에에 따른 대조군과 비알코올성 지방간질환 모델군에서 과분극화 [1-13C] 피루베이트를 주입하여 각 주차별로 시간에 따른 대사물질에 대한 신호 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 대조군에서 4주차의 간 조직에서의 조직학적 변화를 나타낸 사진이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 비알코올성 지방간질환 모델군에서의 조직병리학적 변화를 나타낸 사진이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시에에 따른 대조군에서 6주차의 간 조직에서의 조직학적 변화를 나타낸 사진이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시에예 따른 비알코올성 지방간질환 모델군에서의 조직병리학적 변화를 나타낸 사진이다.
도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 대조군 및 비알코올성 지방간질환 모델군 간 지방간 조직의 총 지질 함량(%) 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실험예 1. 대조군 모델 제조
백서(Sprague-Dawley rat, 체중 290 내지 300 g)를 대상으로 저열량(탄수화물 70%, 단백질 20%, 지방 10%) (Research Diets, New Brunswick, NJ) 식이 섭취를 통해 대조군 모델을 제조하였다. 실험기간 동안 대조군은 실험동물사육사에서 온도 22±2, 상대습도 40 내지 60%, 환기횟수 10 내지 20회/시간, 형광등조명 12 시간, 조도 150 내지 300Lux로 유지된 조건에서 개별 환기 케이지(individually ventilated cage; Tecniplate SealsafeTM) 당 1마리씩 수용되었다. 물은 자외선 멸균 정류수를 자유섭취 하도록 하였다.
실험예 2. 비알코올성 지방간 질환 모델 제조
백서(Sprague-Dawley rat, 체중 290 내지 300 g)를 대상으로 고열량(탄수화물 20%, 단백질 20%, 지방 60%) (Research Diets, New Brunswick, NJ) 식이 섭취를 통해 비알코올성 지방간 질환 모델을 제조하였다. 실험기간 동안 모델군은 실험동물사육사에서 온도 22±2, 상대습도 40 내지 60%, 환기횟수 10 내지 20회/시간, 형광등조명 12 시간, 조도 150 내지 300Lux로 유지된 조건에서 개별 환기 케이지(individually ventilated cage; Tecniplate SealsafeTM) 당 1마리씩 수용되었다. 물은 자외선 멸균 정류수를 자유섭취 하도록 하였다.
실시예 1. 몸무게 및 7종류의 혈청효소의 활성화도 변화 측정
대조군 모델과 비알코올성 지방간 질환 모델을 0주차, 2주차, 4주차 및 6주차에 각 그룹별 몸무게와 7종류의 혈청효소 (ALT: Alanine aminotransferase; AST: aspartate aminotransferase; LDH: lactate dehydrogenase; HDL: high-density lipoprotein; LDL: low-density lipoprotein; TC: total cholesterol; glucose)의 활성화도를 측정하여, 그 결과를 표 1 내지 4에 나타내었다.
| 0주 (시험 시작 전) | ||
| 그룹 | 대조군 (n=3) | 실험군 (n=4) |
| 몸무게 (g) | 295.0±4.4 | 295.3±1.9 |
| ALT (U/L) | 44.3±6.3 | 38.3±0.9 |
| AST (U/L) | 89.7±10.9 | 68.0±2.5 |
| LDH (U/L) | 1019.3±290.5 | 504.3±74.4 |
| HDL (mg/dL) | 48.0±3.2 | 41.5±1.1 |
| LDL (mg/dL) | 8.7±0.5 | 10.3±0.6 |
| 총콜레스테롤 (mg/dL) | 64.3±2.3 | 63.8±1.3 |
| 글루코즈 (mg/dL) | 234.0±5.5 | 225.8±8.6 |
| 2주차 | ||
| 그룹 | 대조군 (n=3) | 실험군 (n=4) |
| 몸무게 (g) | 374.0±10.0 | 403.5±5.5 |
| ALT (U/L) | 31.3±2.0 | 35.8±0.4 |
| AST (U/L) | 67.0±2.4 | 64.0±1.7 |
| LDH (U/L) | 318.3±21.7 | 397.3±41.2 |
| HDL (mg/dL) | 46.7±1.7 | 45.0±1.2 |
| LDL (mg/dL) | 5.0±0.6 | 8.0±0.6 |
| 총콜레스테롤 (mg/dL) | 65.3±4.0 | 67.3±4.3 |
| 글루코즈 (mg/dL) | 250.3±13.1 | 252.3±13.6 |
| 4주차 | ||
| 그룹 | 대조군 (n=3) | 실험군 (n=4) |
| 몸무게 (g) | 428.0±12.3 | 474.3±10.2 |
| ALT (U/L) | 26.3±1.3 | 38.0±1.2 |
| AST (U/L) | 73.3±6.2 | 77.8±4.5 |
| LDH (U/L) | 262.0±46.2 | 716.3±188.6 |
| HDL (mg/dL) | 51.0±4.9 | 50.8±2.0 |
| LDL (mg/dL) | 7.3±1.1 | 13.8±0.6 |
| 총콜레스테롤 (mg/dL) | 69.3±3.4 | 66.8±2.7 |
| 글루코즈 (mg/dL) | 249.0±18.6 | 219.0±2.3 |
| 6주차 | ||
| 그룹 | 대조군 (n=3) | 실험군 (n=4) |
| 몸무게 (g) | 472.7±11.9 | 532.8±9.7 |
| ALT (U/L) | 22.3±1.9 | 42.5±2.6 |
| AST (U/L) | 57.7±2.7 | 97.8±7.5 |
| LDH (U/L) | 338.3±4.2 | 1003.5±215.6 |
| HDL (mg/dL) | 58.0±1.7 | 49.5±1.9 |
| LDL (mg/dL) | 9.7±0.2 | 16.0±1.2 |
| 총콜레스테롤 (mg/dL) | 78.0±3.5 | 69.8±6.5 |
| 글루코즈 (mg/dL) | 223.3±1.9 | 247.3±15.4 |
ALT: 알라닌 아미노 전이효소(Alanine aminotransferase);
AST: 아스파르트산 아미노기 전달효소(aspartate aminotransferase);
LDH: 젖산탈수소효소(lactate dehydrogenase);
HDL: 고밀도 리포 단백질(high-density lipoprotein); 및
LDL: 저밀도 리포 단백질(low-density lipoprotein):
표 1 내지 표 4에서 확인할 수 있듯이, 비알코올성 지방간질환 모델군(n=4)이 대조군(n=3)에 비해 6주차에서 몸무게가 유의하게 증가되었고(p<0.05), ALT와 LDL 혈청효소 수치의 경우에도 4주차와 6주차에서 각각 유의적인 증가를 나타내었다(p<0.05). 나머지 혈청효소들의 경우 각 주차에서 두 그룹 간 유의한 차이를 나타내지 않았다.
실시예 2. 백서 비알코올성 지방간질환 모델의 세포 대사물질 변화 측정
영상획득을 위한 실험동물의 준비로서 먼저 호흡마취(isoflurane)를 이용하여 쥐를 마취시킨 후, 꼬리정맥에 24 가우스(gause) 혈관 도관(catheter)을 삽입하고 생리식염수(saline solution)를 주입하여 정맥주입로를 확보하였다. 그리고 생리학적 모니터링 시스템 (Model 1025, SA Instruments Inc., NY, USA)을 통해 쥐의 실시간 호흡상태와 체온을 측정하였으며, 히팅 시스템(heating system)을 이용하여 정상체온을 37℃로 유지하였다.
13C를 포함하는 대사물질에 DNP(Dynamic Nuclear Polarization) 기법을 적용하여 과분극(hyperpolarization) 현상을 유도하는 Hypersense DNP polarizer (Oxford Instruments, Abingdon, UK)를 사용하였다. 약 3.35 테슬라(Tesla)의 자기장 세기를 갖는 초전도 자석 내에 설치된 고상(solid state) NMR 프로브의 내부 온도를 1.4K로 내리고 [1-13C] 피루베이트 (Isotec, Miamisburg, OH) 25ul, 15mM OX63 trityl (Oxford Instruments, Abingdon, UK), 0.5mM Dotarem (Gd-DOTA, Guerbet, France)을 혼합한 시료를 삽입하였다. 이때 마이크로웨이브 94.1GHz를 1시간 동안 조사(irradiation)하여 과분극이 일어나게 한 다음, 13C 과분극화 피루베이트를 200℃의 버퍼 용액 (40mM Trizma Pre-Set Crystals pH 7.2-8.0, 80mM NaOH, 50mM NaCl, 2.69mM Disodium EDTA)으로 용해시켰다. 13C 과분극화 피루베이트는 80mM의 농도를 가졌으며 pH는 7.6, polarization 레벨은 17.2 내지 19.8% 였다. 최종적으로 13C 초분극화 솔루션(hyperpolarized solution)을 쥐의 꼬리정맥에 20초 동안 2mL을 주입하였다.
형태 및 해부학적인 참고자료로 T1강조영상(T1 weighted image; T1WI)과 T2강조영상(T2 weighted image; T2WI)을 얻기 위하여 3T GE MR750 스캐너(GE Healthcare, Waukesha, WI)를 사용하였다. Surface 코일을 이용하여 T1WI는 반복시간(repetition time; TR)/에코시간(time to echo; TE) = 800msec/10msec로, T2WI는 TR/TE = 2800msec/106msec를 사용하여 시상면, 축상면, 관상면 방향으로 영상을 획득하였다. 이때 사용된 영상범위(FOV)는 16㎝ X 16㎝, 매트릭스의 크기는 192 X 192, NEX(number of excitation)는 2, 절편두께(slice thickness)는 5mm이었다.
생체내(in vivo) 과분극화 13C 자기공명분광법(hyperpolorized 13C MRS) 데이터를 얻기 위해서 자유유도붕괴 화학적 이동영상(free induction decay chemical shift image, FIDCSI) 펄스파형을 사용하여 관심대사물질을 측정하였다. 이때 사용된 영상범위는 12cm X 12cm, flip angle은 10°, slice thickness는 15mm, TR은 2000msec, spectral width는 5000Hz, number of data point는 4096으로 하고, 총 스펙트럼 획득시간은 2분이었다.
MR 스캐너로부터 얻은 데이터를 PC로 전송한 후 SAGE 7(GE Healthcare) 소프트웨어를 이용하였다. 먼저, FID 신호에서 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio; SNR)를 증가시키기 위해서 20Hz의 Gaussian line broadening 필터를 수행한 후, 디지털 주파수 분해능을 향상시키기 위하여 FID 데이터를 두 차례 zero-filling(total 16384 data points)을 적용하였다. 이어서 확장된 FID 데이터를 푸리에 변환을 통해 MR 스펙트럼을 얻은 후, 스펙트럼의 위상교정(phasing)을 하고 화학적 이동(chemical shift) 확인한 후 관심 대사물질의 공명신호를 확인하였다.
13C 대사물질의 정성, 정량 분석에 있어서 [1-13C] 피루베이트는 생체 내 대사 작용을 통해 피루베이트(pyruvate), 알라닌(alanine), 락테이트(lactate), pyruvate hydrate, 중탄산염(bicarbonate) 등으로 변환되었고, 이러한 대사물질은 다음의 공명 주파수를 이용하여 분석하였다. [1-13C] 락테이트(184.0ppm), [1-13C] pyruvate hydrate(180.0ppm), [1-13C] 알라닌(177.0ppm), [1-13C] 피루베이트(172.0ppm), [1-13C] 중탄산염(162.0ppm)를 확인하였고, 확인된 대사물질의 peak intensity 값으로부터 시간에 따른 대사물질의 변화를 측정하였다.
백서 비알코올성 지방간질환 모델를 대상으로 과분극화 [1-13C] 피루베이트를 주입하여, 각 주차별로 시간에 따른 대사물질에 대한 신호 변화를 측정하여, 그 결과를 표 5 및 도2a 내지 도 2c에 나타내었다.
| 0주 (시험 시작 전) | ||
| 그룹 | 대조군 (n=3) | 실험군 (n=4) |
| 알라닌/피루베이트(%) | 18.9±0.9 | 21.6±2.2 |
| 락테이트/피루베이트(%) | 18.8±2.2 | 15.4±0.6 |
| 피루베이트수화물/피루베이트(%) | 11.9±0.2 | 12.1±0.4 |
| 2주차 | ||
| 알라닌/피루베이트(%) | 18.4±1.8 | 23.1±1.0 |
| 락테이트/피루베이트(%) | 25.7±2.8 | 26.0±1.5 |
| 피루베이트수화물/피루베이트(%) | 11.5±0.4 | 11.3±0.2 |
| 4주차 | ||
| 알라닌/피루베이트(%) | 18.1±2.1 | 24.2±1.6 |
| 락테이트/피루베이트(%) | 22.5±2.5 | 35.0±4.1 |
| 피루베이트수화물/피루베이트(%) | 11.1±0.1 | 11.3±0.5 |
| 6주차 | ||
| 알라닌/피루베이트(%) | 18.7±1.3 | 25.5±0.7 |
| 락테이트/피루베이트(%) | 22.7±1.8 | 36.8±2.2 |
| 피루베이트수화물/피루베이트(%) | 11.0±0.3 | 11.8±0.2 |
표 5 및 도 2a 내지 도 2c에서 확인할 수 있듯이, 합산 스펙트럼 데이터에서 피루베이트 신호를 기준으로 하여 각 대사물질의 변화를 비교했을 때 6주차에서 비알코올성 지방간질환 모델군에서 [1-13C] 알라닌과 [1-13C] 락테이트의 신호가 증가하였다.
이러한 결과는 1,3-디클로로-2-프로판올 (1,3-dichloro-2-propanol)에 의해 유도된 간독성 모델 연구결과(Kim G.W., et al. Magn Reson Imaging, 34(2):159-65, 2016)와 비교하여 본 비알코올성 지방간질환 모델에서의 [1-13C] 알라닌의 신호는 1.5%, [1-13C] 락테이트의 신호는 7.8% 각각 증가된 양상을 보여 간질환 모델에 있어서 대사물질 변화의 정량적 분석에 따른 차별화된 진단 생체지표(quantitative biomarker)를 제공하였다.
실시예 3. 조직병리학 및 간 조직의 총 지질 함량 변화 측정
지방간 조직에 대한 면역조직화학적 염색을 위해 복부를 절개하고 간을 적출하여 4% paraformaldehyde 용액에 24 시간 더 고정시킨 후 1.0 X 1.0 X 0.2 cm3의 절편을 만들어 파라핀에 포매시킨 다음, 6 um의 두께로 박절하여 슬라이드를 만들었다. 조직 슬라이드는 탈랍(deparaffinization)과 왁스를 제거한 후 재수화(rehydration)시켜 준비한 후 면역염색을 시행하였다. DM 3000 마이크로스코프 (Leica Microsystems, Wetzlar, Germany)를 이용하여 슬라이드 이미지를 얻은 후, 간 조직의 총 지질 함량(%)을 측정하기 위해서 iSolution FL/auto 소프트웨어(IMT Inc., IL, USA)를 이용하였다. 그 결과를 도 3a 내지 도 3e 및 표 6에 나타내었다.
| Hepatic lipid content (%) | ||
| CD | HFD | |
| 4 주차 | 5±0.4 | 13±0.3 |
| 6 주차 | 5±0.9 | 21±3.2 |
도 3a 내지 도 3e 및 표 6에서 확인할 수 있듯이, 면역조직화학적 염색결과 6주차에서 비알코올성 지방간질환 모델에서 지방간이 현저히 진행되어 지방소적(lipid droplet)이 세포 내 대부분을 차지하고 있었고, 간 조직의 총 지질이 21%를 차지하고 있었다. 하지만, 0주차, 2주차 조직병리학 데이터의 경우 염색성이 좋지 않았으며 특히 에오신이 불량하게 염색되어 실험결과로서 사용하지 않았다.
Claims (3)
- 과분극화된 13C-피루베이트(pyruvate)를 포함하는 조성물이 주사된 대상체로부터 획득한 13C-피루베이트의 13C-자기공명분광영상, 상기 13C-피루베이트의 대사물질인 13C-락테이트(lactate) 및 13C-알라닌(alanine)의 13C-자기공명분광영상으로부터 각 대사물질의 신호 곡선 을 획득하는 단계;
13C-락테이트의 신호 곡선의 면적을 13C-피루베이트의 신호 곡선의 면적으로 나눈 13C-락테이트 대사전환비율(RL1)을 계산하는 단계;
13C-알라닌의 신호 곡선의 면적을 13C-피루베이트의 신호 곡선의 면적으로 나눈 13C-알라닌 대사전환비율(RA1)을 계산하는 단계;
13C-락테이트 대사전환비율(RL1)과 표준 값(RL0)의 차이를 계산하는 단계; 및
13C-알라닌 대사전환비율(RA1)과 표준 값(RA0) 의 차이를 계산하는 단계;
를 포함하는 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정보를 제공하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 과분극화된 13C-피루베이트를 포함하는 조성물은,
13C-피루브산에 트리틸 라디컬(trityl radical)을 혼합하고, DNP(dynamic nuclear polarization)방법에 의하여 과분극화시킨 후, 완충액(dissolution)으로 용해시켜 수득한 것인, 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정보를 제공하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 13C-자기공명분광영상은 13C-피루베이트를 포함하는 조성물을 주사한 후 120초 경과되기 전에 획득하는 것인, 비알코올성 지방간질환 진단에 관한 정보를 제공하는 방법.
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| KR101516634B1 (ko) | 2014-07-09 | 2015-05-06 | 연세대학교 산학협력단 | 13c-자기공명분광영상을 이용한 암 환자의 치료 예후를 예측하는 방법 |
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