T1ρ$$ {}_{1\rho } $$ as a Biomarker for IDH1 Mutation Status in a Glioma Mouse Model

Glioma is a common and often aggressive malignant brain cancer for which treatment is in part dependent on the mutation status of the IDH gene. Current diagnostic methods require a biopsy and genetic analysis to obtain IDH status, which can have lengthy wait times. T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_{1\rho } $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> , the spin-lattice relaxation in the rotating frame, has shown potential to serve as a faster, non-invasive means of IDH1-typing that could be implemented at clinically relevant field strengths; however, there have been few studies to date that have explored its utility. This study consisted of three groups of five mice: naïve controls, IDH1-wild-type glioma bearing and IDH1-mutant glioma bearing, imaged once weekly with a T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_{1\rho } $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> -prepped EPI sequence. It was found that IDH1-mutant gliomas exhibited significantly higher T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_{1\rho } $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> values in the tumour compared with the brain, while IDH1-wild-type gliomas presented similar T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_{1\rho } $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> values in the tumour and brain. T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_{1\rho } $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> was found to be sensitive to whole-brain changes linked to glioma and IDH status, although further investigations into the confounding effects related to T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_1 $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> and T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_2 $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> differences are needed. A measurement of tumour T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_{1\rho } $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> normalised to the brain ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics><mml:mrow><mml:mi>Δ</mml:mi></mml:mrow> <mml:annotation>$$ \Delta $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_{1\rho } $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> ) was able to distinguish between IDH1-mutant and -wild-type glioma, with IDH1-mutant mice exhibiting an average <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics><mml:mrow><mml:mi>Δ</mml:mi></mml:mrow> <mml:annotation>$$ \Delta $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_{1\rho } $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics><mml:mrow><mml:mo>∼</mml:mo></mml:mrow> <mml:annotation>$$ \sim $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> 29% and IDH1-wild-type mice having an average <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics><mml:mrow><mml:mi>Δ</mml:mi></mml:mrow> <mml:annotation>$$ \Delta $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_{1\rho } $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> of only <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics><mml:mrow><mml:mo>∼</mml:mo></mml:mrow> <mml:annotation>$$ \sim $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> 3%. <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics><mml:mrow><mml:mi>Δ</mml:mi></mml:mrow> <mml:annotation>$$ \Delta $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> T <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:semantics> <mml:mrow><mml:msub><mml:mrow></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mi>ρ</mml:mi></mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> <mml:annotation>$$ {}_{1\rho } $$</mml:annotation></mml:semantics> </mml:math> may thus have the capacity to serve as a non-invasive biomarker for IDH1 typing.