超极化[1-13C]α-酮戊二酸磁共振光谱技术在脑中的开发及其首次人体应用 作者：Yaewon Kim, Duy Dang, James Slater, Andrew Riselli, Donghyun Hong, Jeremy W. Gordon, Susan M. Chang, Yan Li, Javier E. Villanueva-Meyer, Daniel B. Vigneron （另有8位作者）

《Sensors》：Development and First-in-Human Translation of Hyperpolarized [1-13C]Alpha-Ketoglutarate MR Spectroscopy in the Brain Yaewon Kim, Duy Dang, James Slater, Andrew Riselli, Donghyun Hong, Jeremy W. Gordon, Susan M. Chang, Yan Li, Javier E. Villanueva-Meyer and Daniel B. Vigneron + 8 authors

　　摘要
α-酮戊二酸（aKG）是大脑能量代谢的核心中间体，也是大脑中谷氨酸合成的前体。在病理情况下，aKG的代谢会发生变化，例如在异柠檬酸脱氢酶（IDH）突变的天脑星形细胞瘤和少突胶质瘤中，突变的IDH会将aKG转化为致癌代谢物2-羟基戊二酸。鉴于aKG在大脑代谢中的核心作用，需要非侵入性地研究依赖于aKG的代谢流。超极化（HP）13C磁共振（MR）技术可以通过暂时增强信号强度几个数量级来实时可视化代谢转化过程。利用这种方法，我们报告了首次在健康人中进行HP [1-13C]aKG MR光谱学研究的可行性和安全性研究（n = 3）。我们开发了一种标准操作程序（SOP），用于生产无菌的[1-13C]aKG，实现了平均30.5 ± 2.2%的可重复极化水平。静脉注射后，健康志愿者的时间分辨13C光谱显示了HP aKG共振和可测量的下游谷氨酸信号，这些结果在多次采集中是一致的，并且相对于aKG显示出延迟的时间特征。尽管这些研究是在健康志愿者中进行的，但它们证明了HP [1-13C]aKG代谢成像的可行性，为正常和病理状态下的脑细胞代谢提供了新的研究窗口。

1. 引言
α-酮戊二酸（aKG）是三羧酸循环的核心中间体，在细胞能量代谢中起着关键作用[1]。在大脑中，aKG将线粒体氧化代谢与氨基酸合成和神经递质调节联系起来，作为谷氨酸生产的前体[2]。除了其代谢作用外，aKG还作为依赖aKG的双加氧酶的辅因子，这些酶调节表观遗传过程和细胞分化[3,4]，突显了其广泛的生物学重要性。在某些脑肿瘤中，由于细胞代谢重编程，aKG的代谢会发生变化。具体来说，异柠檬酸脱氢酶（IDH）的突变常见于天脑星形细胞瘤和少突胶质瘤中，这种突变会破坏aKG的正常代谢途径[5,6]。野生型IDH催化异柠檬酸转化为aKG，而突变型IDH则将aKG转化为致癌代谢物2-羟基戊二酸（2-HG），从而导致代谢和表观遗传失调[7,8,9]。肿瘤的IDH突变状态对预后和治疗具有重要意义，据报道IDH突变胶质瘤的五年生存率为93%，而IDH野生型胶质瘤的五年生存率为51%[10,11]。2024年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了IDH抑制剂vorasidenib（VORANIGO，Servier Pharmaceuticals, LLC）用于治疗IDH突变2级天脑星形细胞瘤和少突胶质瘤，进一步强调了IDH相关代谢的临床重要性[12,13]。鉴于aKG在大脑代谢中的核心作用及其与IDH突变胶质瘤的临床相关性，非侵入性地研究依赖于aKG的代谢流可以为生理和病理状态提供有价值的见解，包括诊断和监测对IDH靶向治疗的反应。

超极化（HP）13C磁共振（MR）技术通过增加信号强度几个数量级来实时可视化代谢转化过程[14]，从而允许直接评估体内底物到产物的流动[15,16,17]。迄今为止，HP [1-13C]丙酮酸已经在17所大学和超过2000项人类研究中证明了代谢成像的临床可行性[18]，开发新的HP 13C探针[1-13C]aKG将能够研究与正常大脑功能和IDH相关病理相关的关键代谢分支点[19]。临床前研究表明，HP [1-13C]aKG可以检测到IDH突变胶质瘤模型中的谷氨酸转化和异常的2-HG生成[20,21,22]，以及监测对IDH靶向治疗的反应[23,24]。尽管有这些坚实的生物学依据，但将HP [1-13C]aKG应用于人类研究仍需要可靠的探针制备、无菌的临床给药、FDA和IND的批准，以及针对人脑的采集策略优化。在这个项目中，我们开发了aKG的超极化和无菌剂量生产的新方法，然后在健康志愿者中进行了首次HP [1-13C]aKG MR光谱学研究。我们为健康人脑中aKG及其下游代谢物谷氨酸的检测制定了标准操作程序（SOP）。这一安全aKG给药和可测量代谢转化的证明为未来在胶质瘤患者中研究IDH相关代谢奠定了转化基础。

2. 材料与方法
2.1. 用于人类研究的超极化[1-13C]α-酮戊二酸（aKG）制备
超极化（HP）[1-13C]aKG是使用符合GMP标准的[1-13C]aKG（ISOTEC，MilliporeSigma，Merck KGaA，美国俄亥俄州米亚米斯堡）按照FDA-IND批准的制备程序制备的。简要来说，1.30克[1-13C]aKG溶解在乙醇（Sigma-Aldrich，美国密苏里州圣路易斯）和H2O（60:40 v/v）的混合物中，同时加入15 mM的电子顺磁剂（EPA）AH111501（GE HealthCare，美国威斯康星州沃基肖）。乙醇用作共溶剂，以促进aKG的溶解并在动态核极化（DNP）过程中形成均匀的玻璃状基质，这对于EPA的均匀分布和高效极化积累至关重要。尽管aKG在乙醇中的溶解度低于在水中的溶解度，但所选的溶剂组合在实现临床剂量的高探针浓度、保持制备效率以及确保足够的乙醇含量以形成可靠的玻璃基质方面达到了实际平衡。溶液被涡旋约1小时以确保完全溶解和均匀性。必要时，在混合前使用研钵和杵轻轻研磨[1-13C]aKG粉末以促进溶解。总共1.44克所得溶液（5.6 M [1-13C]aKG和15 mM EPA）被装入冷冻管中，组装到流体路径中，并使用临床极化器（SPINLab，GE Healthcare，美国威斯康星州密尔沃基）进行3小时的极化。极化在139.87 GHz的微波频率下进行，微波功率为1 dB，使用的参数之前已针对HP [1-13C]丙酮酸优化，并被发现适用于[1-13C]aKG。极化积累遵循单指数行为，时间常数为3306 ± 284秒（n = 5）。极化后，冷冻的aKG样品用42毫升预热的无菌注射用水（SWFI）迅速溶解，并通过GE Fluid Handler系统通过13微米的机械过滤器去除溶解溶液中的EPA。随后用缓冲溶液（14.5克333 mM Tris/EDTA/NaOH缓冲液与17.35克SWFI混合）中和溶液，通过0.22微米的生物安全过滤器无菌过滤，并在药剂师的监督下收集到60毫升Medrad（Bayer HealthCare LLC，美国新泽西州威帕尼）注射器中。溶解后一分钟内，大约制备了43毫升可注射的HP [1-13C]aKG溶液。表S1提供了制备过程中使用的材料和数量的详细列表。保留了3毫升最终产品的样品用于质量控制（QC）测试，这些测试在产品发布前和给药后进行。发布前的QC包括与5 μM参考标准（AH111501）比较的残留EPA的视觉检查、使用pH试纸的pH值评估、最终产品体积的验证以及无菌过滤器的完整性测试。AH111501的固有颜色使得可以快速定性估计残留EPA浓度，与5 μM参考标准的比较确保残留EPA水平在可接受范围内。鉴于HP探针给药的时间敏感性，QC程序旨在最小化溶解到注射的时间。给药后的QC测试包括使用校准电极的pH值测量，以及内毒素和无菌性测试。所有质量控制参数均根据表S2中总结的发布标准进行评估。

2.2. 超极化[1-13C]α-酮戊二酸（aKG）溶液的表征
溶解后立即使用台式NMR光谱仪（Spinsolve 60，Magritek GmbH，德国亚琛）测量HP [1-13C]aKG的T1弛豫时间和液态极化水平。HP信号衰减曲线使用1° RF激发每5秒重复128次获得。通过校正RF脉冲引起的信号损失后，从动态HP信号强度的指数拟合中确定[1-13C]aKG的T1。为了测量热平衡信号，样品中添加了1% v/v的Gd-DTPA（Magnevist?，Bayer，美国新泽西州威帕尼）以缩短T1弛豫时间。热平衡信号强度使用90°翻转角、10秒重复时间和512次平均值得到。极化是通过将HP信号外推到溶解时间并根据拟合的T1与相应的热平衡信号进行比较来计算的，同时考虑了采集参数的差异。溶液浓度和化学组成进一步使用高场400 MHz NMR光谱（Bruker Avance III，Bruker，德国赖因施泰滕）进行表征。定量13C NMR测量使用从已知碳浓度的参考溶液生成的外部校准曲线来确定最终[1-13C]aKG溶液的浓度。根据需要，使用1H NMR和二维实验（如HMBC、HSQC和COSY）对[1-13C]aKG的结构进行确认和次要物种的鉴定。

2.3. 临床前毒理学和安全性评估
在雄性Sprague-Dawley大鼠（2-4个月大，体重0.33–0.50公斤）中进行了临床前毒理学研究，这些大鼠接受了HP [1-13C]aKG注射产品的静脉给药。所有动物通过尾静脉注射3.0–3.5毫升溶液，注射时间为10–12秒。共研究了七只动物，包括一个盐水对照组（n = 3）和一个HP [1-13C]aKG组（n = 4）。在注射前、注射期间和注射后监测动物的生命体征和毒性临床症状，并在注射后两周内跟踪其生存情况和体重变化。在预定义的时间点（基线、20分钟和注射后2周）收集血液样本，进行全血计数和肝肾功能测试。监测期结束时，对动物实施安乐死以进行主要器官的肉眼病理检查。

2.4. 人类受试者超极化13C MR研究方案
所有成像实验都在机构审查委员会批准的方案下在健康成年志愿者中进行，所有参与者在入组前都获得了书面知情同意。共有三名健康受试者参与了这项研究。受试者没有已知的神经系统疾病或MRI禁忌症。进行HP [1-13C]aKG成像是为了评估其在健康志愿者大脑中的可行性。以0.67 mL/kg的剂量通过静脉注射给予无菌的HP [1-13C]aKG溶液，注射速率为5 mL/s，随后用20毫升生理盐水冲洗。MR数据采集在生理盐水注射完成后3秒开始。每位受试者接受两次注射，两次注射之间至少间隔15分钟，以评估同一成像会话中信号检测的重复性和稳定性。在整个成像会话中，受试者始终根据临床MRI的安全指南和批准的IND方案进行监测。在给药期间和之后均未观察到不良事件，所有MRI会话均成功完成。探针制备、溶解、质量控制和体内光谱的整个工作流程总结在图1中。

2.5. MR数据采集
所有MR实验都在3T临床MRI系统（SIGNA Premier，GE Healthcare）上进行，使用双调谐的发射-接收头线圈（8通道1H/24通道13C）。动态片层基13C MR光谱（MRS）的片层厚度为6厘米。动态13C光谱每3秒采集一次，总持续时间为60秒。在13C MRS采集之前进行了更高阶的B0匀场，以提高磁场均匀性。设计了一个10.2毫秒的多带光谱-空间RF激发脉冲，对[1-13C]aKG共振施加较小的翻转角（2°），而对位于C1-aKG共振下方约262 Hz处的代谢物带施加较大的翻转角（40°），其通带为±148.5 Hz，涵盖了谷氨酸和2-HG共振。在脉冲设计期间纠正了化学位移引起的切片位移。激发带宽涵盖了预期的2-HG共振，以便将来在IDH突变胶质瘤患者中进行研究。采集参数在受试者和重复注射之间保持一致，以评估成像会话中的测量重复性。在一名受试者的第一次注射中使用了较大的翻转角60°，而在第二次注射中使用了40°。所选的翻转角是基于先前的临床前研究经验性选择的，以平衡底物磁化的保持和低信噪比代谢产物的检测。为了解剖学参考，还获取了T2加权的FLAIR图像。数据处理与分析
所有13C磁共振（MR）数据均使用MATLAB 2023b（MathWorks，美国马萨诸塞州纳蒂克）进行处理。首先对原始的多通道自由感应衰减（FID）数据进行预白化处理，以消除通道间的接收器噪声[25]。预白化后的FID数据被截断，保留了采集的时间域数据点的前半部分，以减少后期噪声，随后进行傅里叶变换，并应用指数衰减处理，对应于4 Hz的线宽化，同时进行四倍零填充。

去噪采用基于张量分解（TD）的正则化方法[26]，应用于覆盖频率、动态时间帧和接收器通道的复数值3D数据集。张量秩分别为（10, 20, 10），这些秩是根据经验选择的，以保留光谱特征并避免人为的时间相关性。原始数据与去噪后的数据对比见补充信息（图S1）以供参考。

去噪后，使用Roemer最优组合方法[27]合并接收器通道信号，线圈灵敏度权重基于HP [1-13C]aKG信号的积分峰值面积确定。仅包括规定6厘米层内的接收器通道，以最大化信噪比（SNR）并最小化噪声对信号的影响。这大约相当于24个可用13C通道中的6-15个，具体取决于层的位置。所有光谱均以[1-13C]aKG在172.6 ppm处的共振为参考。

为了提高SNR并改善下游代谢物的可视化，通过将前六个动态时间帧的复数值光谱相加，生成时间积分光谱，形成曲线下面积（AUC）光谱。这种方法增强了相干信号的积累，同时抑制了非相干噪声的贡献。随后使用TopSpin 4.5.0（Bruker BioSpin，德国赖因施泰滕）进行零阶和一阶相位校正以及基于样条的基线校正，以便于光谱可视化。

3. 结果
3.1. HP [1-13C]aKG溶液的特性
超极化[1-13C]α-酮戊二酸（aKG）使用GE SPINlab极化器（GE Healthcare，美国威斯康星州密尔沃基）进行极化，并准备用于人体注射。溶解和中和后，最终溶液的pH值为8.1 ± 0.2，符合质量控制（QC）释放标准（pH 5.0–9.0）。HP [1-13C]aKG溶液达到了适合体内磁共振光谱学的高液态极化水平。平均HP [1-13C]aKG浓度和极化水平分别为88.6 ± 3.7 mM和30.5 ± 2.2%（n = 6，对应于三名受试者的六次注射）。C1-aKG共振的纵向弛豫时间（T1）在3T时为63.1 ± 1.8 s，在1.4T时为60.6 ± 1.7 s（图2a）。图2. 在1.4T下获得的HP [1-13C]aKG的时间分辨率为5 s的13C NMR光谱，展示了用于T1估计的指数信号衰减。（b）图a中第一个时间帧的放大视图，显示了HP [1-13C]aKG的酮形式和水合形式的13C共振，以及次要的酯化物种（*）。如图2b所示，[1-13C]aKG探针的代表性13C NMR光谱显示了C1-aKG（172.6 ppm；酮形式）、C1-aKG水合物（180.5 ppm）、C5-aKG（183.9 ppm）和C2-aKG（206.0和210.0 ppm）的明显共振，后者由于13C-13C耦合而呈现为双峰。热13C NMR分析确认，在pH 8的平衡条件下，[1-13C]aKG主要以酮形式存在，水合物种占5.9 ± 0.4%。

在制剂过程中，[1-13C]aKG与乙醇相互作用产生的次要酯化产物出现在175.4和176.2 ppm，占酮-aKG浓度的不到1%。这些共振与[1-13C]aKG的低水平单乙基和二乙基酯衍生物一致。先前的研究表明，C1-酯化的aKG比区域异构的C5-酯更不稳定，这可能解释了在制剂条件下更稳定的酯类物种的相对优势[28]。

最终可注射制剂中的残余乙醇含量约为74 mM（0.43% v/v），对于60公斤的受试者来说约为0.14克乙醇（~2.3 mg/kg）。这一乙醇暴露水平远低于FDA批准的静脉注射制剂中的浓度，并且通常被认为是临床使用的低风险范围[29]。

3.2. 临床前毒理学和安全性评估
为新药研究申请（IND）进行的临床前毒理学研究（已获得FDA和我们的IRB批准）未发现[1-13C]aKG静脉注射后的急性或慢性毒性证据。在盐水对照组或HP [1-13C]aKG组中均未观察到不良反应。所有注射均耐受良好，生理参数（包括心率、呼吸频率或氧饱和度）没有显著变化（表S3A–C）。动物在注射后两周的监测期内也未出现体重、全血细胞计数或肝肾功能参数的显著变化（表S3D–F）。实验室分析显示，在急性或慢性时间点，各项指标均未偏离基线值、盐水对照组或既定参考范围。未观察到行为变化，注射后两周进行的肉眼病理检查也未发现主要器官的异常。

3.3. 人体大脑中的超极化13C MRS
在健康志愿者静脉注射HP [1-13C]aKG后，成功进行了超极化13C磁共振光谱学研究。从前六个动态帧生成的时间积分光谱显示，在规定的脑层内检测到了HP [1-13C]aKG共振（图3a）。按照设计，频谱-空间射频激发对C1-aKG施加了较低的翻转角，对下游代谢物（包括谷氨酸）施加了较高的翻转角（见图3a中的灰色叠加层），但C1-aKG仍为主导共振，反映了有效的底物传递和极化的保持。图3. 健康志愿者体内的超极化[1-13C]aKG磁共振光谱学。（a）从大脑中获取的前六个动态时间帧的13C光谱总和。（b）注射后显示C1-谷氨酸共振的动态光谱，以及C1-aKG和次要酯化物种（*）。（c）C1-aKG（橙线）和C1-谷氨酸（蓝线）信号积分的时间过程。动态检查了C1-谷氨酸对应的光谱区域（图3b）。HP C1-谷氨酸在各个动态时间帧中均可检测到，早期时间帧中的信号积累进一步增强了这一共振的可视化。动态时间过程的定量分析显示了底物和产物信号的明显时间特征（图3c）。C1-aKG信号在注射后迅速达到峰值，并以与HP底物的血管传递和T1弛豫一致的方式衰减。相比之下，C1-谷氨酸信号相对于C1-aKG的上升有所延迟，这与下游酶转化一致。

为了评估数据集间的一致性，分别分析了其余五个数据集（图4）。在频率对齐到C1-aKG共振后，所有数据集中的C1-谷氨酸峰都位于预期位置的?4.9 ± 1.6 Hz范围内（相对于3T下的C1-aKG为157.4 Hz），表明光谱定位一致。在时间积分光谱中，C1-谷氨酸的SNR在各个数据集间范围为1.2至6.2。为了考虑底物极化和整体信号幅度的变化，将谷氨酸的SNR归一化到相应的C1-aKG SNR。在个别受试者内的重复采集显示，谷氨酸与aKG的比率总体上相当（例如，0.0065 vs. 0.0070和0.0028 vs. 0.0037），尽管仍观察到一些变化。所有数据集的谷氨酸与aKG比率及相应的谷氨酸和aKG SNR值见表S4。图4. 在健康志愿者中检测到C1-谷氨酸。五个数据集的平均总和光谱（蓝线），单个光谱轨迹以灰色显示（平均值 ± 标准差阴影）。在平均之前，光谱已频率对齐到C1-aKG峰。虚线表示预期的C1-谷氨酸共振。

4. 讨论
这项首次在人体中进行的研究证明了HP [1-13C]aKG MR代谢光谱学在健康人脑中的可行性和安全性。专门的设计工作流程实现了无菌探针的生产，极化水平平均约为30%，允许在体内检测到aKG及其下游代谢物谷氨酸。由于该研究仅在健康志愿者中进行，未观察到2-HG，这与野生型IDH活性完好一致。值得注意的是，aKG在人体内有多种临床应用的历史，包括中风治疗[30]、围手术期代谢支持[31]、心脏手术中的心脏麻痹[32]和营养补充[33]。这些先前的临床经验进一步支持了本研究中观察到的有利安全特性。

在正常大脑中检测到的谷氨酸信号在时间积分光谱中显示出一致的光谱定位。在代表性数据集中观察到相对于底物传递的延迟时间特征（图3）。在当前实验条件下，谷氨酸信号在动态光谱中可变地检测到，在时间积分光谱中更可靠地可视化，表明当前设置接近实际灵敏度极限。因此，本研究重点关注aKG向谷氨酸转化的稳健定性和半定量表征，这一结果得到了先前工作支持，这些工作证明了无模型方法在临床中的实用性[34]。数据集中代谢物SNR和谷氨酸与aKG比率的观察到的变化可能反映了人脑异质性、个体差异、底物传递差异以及测量变异性的综合影响，其中信号幅度和噪声的微小波动可能导致较大的相对差异。未来需要更大规模的研究队列以及改进的空间定位和SNR，以实现更可靠的aKG代谢定量表征。

观察到的谷氨酸幅度可能反映了生理限制，包括aKG的血脑屏障（BBB）渗透性有限[35,36]和谷氨酸稳态的严格调节[1]，而不是HP [1-13C]aKG平台的基本技术限制。aKG通过完整的BBB的传输受到其带电性质和内皮界面处二羧酸转运蛋白有限存在的限制[37,38]。相比之下，如丙酮酸这样的底物可以通过单羧酸转运蛋白高效传输[39,40]，从而在超极化研究中实现更高的脑部传递和信号强度。虽然aKG向正常大脑的传递可能受到完整BBB的限制，但向肿瘤组织的传递可能会有所不同。先前的临床前研究表明，HP [1-13C]aKG可以传递到大脑并进入IDH突变胶质瘤模型中的肿瘤区域[21,23]。尽管IDH突变胶质瘤通常具有相对完整的BBB特性，但血管通透性的区域差异仍可能允许底物传递。因此，HP [1-13C]aKG仍可能适用于肿瘤应用，能够直接检测IDH相关的代谢，包括2-羟基戊二酸（2-HG）的异常产生。

使用酯化、细胞可渗透的aKG衍生物进行的HP 13C研究在临床前设置中显示了更好的细胞内传递和下游代谢物的增强检测[41]。然而，将这些化学修饰的探针转化为人体研究面临大规模合成、极化条件下的稳定性以及符合GMP生产和监管要求的重大挑战。相比之下，本研究使用适用于人体注射的GMP级[1-13C]aKG，证明了临床可行性。在这些限制条件下可检测到产品信号，证实了其在临床可转化框架内的实际可检测性。

在健康人脑中证明了探测脑aKG代谢的可行性后，HP [1-13C]aKG MRS的更广泛目标是检测IDH突变胶质瘤患者中的2-HG。与用于2-HG检测的质子（1H）MRS[42,43,44]相比，HP 13C成像提供了在短采集窗口内动态评估底物向产物转化的潜力。与涉及电离辐射的PET[45]不同，HP 13C成像适用于重复的纵向检查，无需累积辐射暴露即可进行监测和治疗反应评估[21]。

一些技术改进可能进一步促进临床转化。首先，C1-aKG相对较短的T1限制了有效的成像窗口。与HP [1-13C]丙酮酸相比，C1-aKG的T1较短（在类似条件下短约10秒），部分原因是由于水溶液中羰基13C核与周围1H核之间的偶极相互作用。先前使用D2O作为溶解溶剂的HP 13C研究表明，通过减少异核偶极弛豫延长了C1-丙酮酸的T1，同时也证明了安全性和可行性[46,47]。这些发现提出了一种简便的方法来增加可用极化并提高下游SNR。其次，改进的空间编码对患者研究非常重要。本研究采用了基于层的光谱学方法来建立可行性；然而，这种方法本质上限制了空间特异性，可能包含大量无法与实质代谢区分开的血管信号。对于底物信号，预计血管贡献更为明显，而下游代谢物（如谷氨酸）受细胞内转化的影响较小。空间分辨的光谱方法，包括化学位移成像或加速光谱成像技术，将能够改善血管与实质信号的定位和分离。这些改进在胶质瘤中可能特别重要，因为胶质瘤中的代谢变化在空间上可能是异质性的。第三，优化光谱特异性对于在3T条件下可靠地检测2-羟基戊二酸（2-HG）仍然至关重要。2-HG与α-酮戊二酸（aKG）的C5共振之间的光谱重叠给使用[1-13C]α-酮戊二酸进行直接分离和定量带来了挑战。通过用12C替换C5位点来抑制C5-α-酮戊二酸共振的选择性标记策略（例如[1-13C,5-12C]α-酮戊二酸[41]）可以减少这种重叠，并提高潜在2-HG信号的光谱区分度。临床前研究表明，在IDH突变模型中使用这种选择性标记的探针可以改善2-HG的检测效果[23,36,41]。基于这些发现，临床应用[1-13C,5-12C]α-酮戊二酸可能能够更具体地研究胶质瘤患者以及其他表现出IDH突变的癌症患者的IDH相关代谢。HP α-酮戊二酸成像的临床相关性得到了越来越多地使用IDH抑制剂来治疗胶质瘤患者的支持。随着靶向疗法的发展，越来越需要能够评估特定代谢途径反应的无创生物标志物。鉴于其良好的安全性和重复使用的潜力，HP α-酮戊二酸成像可能成为神经肿瘤学中纵向代谢评估的补充工具。

5. 结论
在这项研究中，我们首次在人体内证明了超极化[1-13C]α-酮戊二酸磁共振代谢光谱学的可行性和安全性，成功检测到了α-酮戊二酸，并在健康志愿者中测量到了下游的谷氨酸信号。这些发现确立了超极化[1-13C]α-酮戊二酸MRS的技术和临床可行性，并为胶质瘤患者中IDH相关代谢的转化研究奠定了基础。通过对超极化信号、空间编码和光谱特异性的持续优化，以及在更大规模队列中的研究，将进一步增强这种方法的实用性，并实现神经肿瘤学中更全面的非侵入性代谢评估和纵向监测。

补充材料
以下支持信息可在以下网址下载：
https://www.mdpi.com/article/10.3390/s26092753/s1
- 表S1：[1-13C]α-酮戊二酸（aKG）制备的药房试剂盒（流体路径）组成；
- 表S2：[1-13C]α-酮戊二酸（aKG）注射产品的放行标准；
- 图S1：原始光谱与张量分解（TD）去噪后的体内光谱比较；
- 表S3：临床前毒理学研究中静脉注射HP [1-13C]α-酮戊二酸前后的生理参数；
- 表S4：来自不同数据集的时间积分光谱中的谷氨酸和α-酮戊二酸的信噪比（SNR）值以及谷氨酸与α-酮戊二酸的比率。