사용 모니터링 수지상 세포 이동<sup> 19</sup> F /<sup> 1</sup> H 자기 공명 영상
Summary
MRI를 사용하여 세포 추적 지난 몇 년 동안 괄목할만한 주목을 받고있다. 이 프로토콜은 불소와 수지상 세포의 라벨 설명 (<sup> 19</sup> F)이 풍부한 이들 세포의 생체 내 응용 프로그램에서 입자와 함께 배수 림프절에 그들의 마이 그 레이션의 정도를 모니터링<sup> 19</sup> F /<sup> 1</sup> H MRI와<sup> 19</sup> F MRS.
Abstract
이러한 자기 공명 영상 (MRI)와 같은 비 침습적 영상 기법의 지속적인 발전은 크게 살아있는 유기체의 생리 학적 또는 병리학 적 과정을 연구하는 능력을 개선했습니다. MRI는 생체 내 이식 된 세포를 캡처를위한 유용한 도구로 증명된다. MR 휴식 시간에 영향을 미치는 조영제 MRI 만들어 사용 초기 셀 라벨 전략 (T1, T2, T2 *)와 라벨 세포가 존재하는 신호의 향상 (T1) 또는 고갈 (T2 *)로 이어집니다. T2와 같은 초소형 산화철 에이전트 (USPIO) 등 * 개선 에이전트는 세포 이동 및 일부도 임상 적 적용을위한 FDA에 의해 승인 된 공부를하기 위해 고용되었다. T2 * 에이전트의 단점은 혈전, 마이크로 출혈이나 기포와 같은 다른 아티팩트의 표시 세포에 의해 생성 된 신호 멸종을 구별하는 어려움이있다. 이 문서에서는, 우리는 생체 내 추적 세포에 대한 새로운 기술을 설명하는불소 (19 F) 부유 입자와 세포를 라벨링을 기반으로합니다. 이러한 입자는 퍼 플루오르 카본 (PFC) 화합물을 유화하고 이후 MRI 19 F로 군데 할 수있는 레이블 세포를 사용하여 준비가되어 있습니다. 생체 포함 (I) 후 19 F MR 분광법에 의해 세포 신호를 정량화하는 배경이없는 이미지와 완전한 세포 selectivityand (II)의 가능성을 산출 생체 내 탄소 결합 19 F,의 부재에서 세포 추적을위한 PFCs의 중요한 장점 .
Introduction
생체 내에서 세포의 추적 생물 의약의 여러 분야에서 중요한 측면이다. 이 경우, 선택적으로 일정 기간 동안 세포를 지역화 할 수 있습니다 비침 투 이미징 기술은 매우 가치가있다. 세 가지 차원 자기 공명 영상 (MRI)의 개발에 앞서, 면역 세포 이동의 추적 현미경 분석 또는 조직 생검에 국한되었다. MRI의 도움으로 세포 추적은 생체 내에서 면역 세포의 행동을 연구 면역을 위해뿐만 아니라, 지난 몇 년 동안 엄청난 주목을 받았다뿐만 아니라, 임상 및 줄기 세포 연구자있다. 90 년대 중반 동안, 산화철의 첫 번째 연구는 1 MRI로 추적 셀 개발의 폭포를 시작 나노 입자. 산화철 입자는 레이블 세포의 MR 휴식 시간 (T2 *) 단축함으로써 MR 영상에서 신호 고갈의 원인이됩니다. 산화철 입자는 라벨 식세포 2, 희소 돌기 아교 세포 P로 사용되어왔다rogenitors 3 그리고 많은 다른 세포 유형. 이들 입자 중 일부는 임상 흑색 종 환자 4 세포 백신을 라벨에 대한 FDA에 의해 승인되었습니다. 생체 또는 철 산화물 입자와 세포의 생체 라벨링 때문에 T2 * 신호의 단축에 의존하고 후자는 같은 마이크로 출혈, 철의 예금이나 기포 등의 생체 감수성 관련 T2 * 효과에 의해 초래 될 수있다 그것은 다른 배경에서 생체 내에서 T2 * 신호 멸종 5 레이블 셀을 식별하기 어려울 수 있습니다.
이 문서에서는, 우리는 19 F / 1 H 자기 공명 영상 (MRI)을 이용하여 생체 내에서 수지상 세포 (DC)를 추적하는 방법을 설명합니다. 이 세포 추적 기술은 MRI의 19 F에 대한 최초의 인식 응용 프로그램은 7보고했다 몇 년 후 2005 년 6에 도입되었다. 하나의 중요한 ADVA산화철 입자 셀 라벨에 19 F의 ntage는 조직의 19 F의 낮은 생물 발생이다, 이것은 기본적으로 배경이없는 이미지를 매우 선택적으로 세포를 추적 할 수 있습니다. 또한, 기존의 상반기 MRI에서 얻은 해부 영상과 이식 표시된 세포에서 19 F MR 신호를 중첩 할 수 있습니다. 19 F / 1 H MRI 따라서 생체 내에서 세포의 이동을 조사 연구에 상당히 관련이 있습니다. 이 방법으로 공부 세포는 19 F 풍부한 입자로 표시되어 있습니다. 주로 탄소와 불소 원자 구성된 합성 파생 된 과불 화탄소 (PFCs의)는 일반적으로 입자를 제조하는 데 사용됩니다. 이 화합물은 물에 불용성이며, 관내 또는 생체 내 응용 프로그램에 앞서 유화해야합니다. F-MRI 추적 실험은 생체 내 19에 대해 다른 그룹에 의해 고용 된 PFC 입자의 일반적인 크기100 nm의 245 nm의 6,8-10 사이의 범위. 우리는 그러나 표시 한 증가 입자 크기 (> 560 nm의)와 퍼플 루오-15-크라운 – 5 – 에테르 (PFCE) 입자의 증가와 수지상 세포를 라벨에 효율 11.
Protocol
Representative Results
Discussion
19 F / 1 H MRI는 림프 노드에 DC의 움직임에 따라 고용이 방법은 생체 내에서 면역 세포의 이동 패턴을 연구 할 수있는 기회를 제공합니다. 수지상 세포는 빠르게 단단히 특정 기판에 17 준수하지 않고 입체 구조를 통해 기동 할 수있는 면역 세포를 마이그레이션 훌륭한 예입니다. 기술 기술의 낮은 공간 해상도 (μm의 범위)이 기술로, 다중 광자 현미경으로 얻을 수있는 …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 베를린에서 분자 의학 및 샤리 테 (Charite) 의료 교수진 센터 Delbrück 실험 및 임상 연구 센터, 최대의 협력에서 SW에 도이치 Forschungsgemeinschaft (DFG WA 2804)와 SW를 대학에 교부금에 의해 투자되었다. 출자자는 연구 설계, 데이터 수집 및 분석, 게시하는 결정 또는 원고의 준비에있는 아무 역할도 없었다. 우리는 우리의 실험실에서 인턴 기간 동안 기술 지원 로버트 Westphal 감사합니다.
Materials
| REAGENTS | |||
| C57BL/6 mice | Charles River, Berlin | ||
| RPMI | Gibco | 21875-091 | |
| FBS Superior | Biochrom AG | S 0615 | |
| HEPES | Gibco-Invitrogen | 15630-056 | |
| Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
| L-glutamine | Gibco | 25030-024 | |
| Dulbecco’s PBS | Sigma Aldrich | D8662 | |
| PFA | Santa Cruz | sc-281692 | |
| Perfluoro-15-crown-5-ether | ChemPur | 391-1996 | |
| Pluronic F-68 | Sigma Aldrich | P5556 | |
| Petri dishes (35 x 10 mm) | VWR, Germany | 391-1996 | |
| 27 ½ G syringes | VWR, Germany | 612-0151 | |
| Nylon cell strainers (100 μm mesh) | VWR, Germany | 734-0004 | |
| NMR tubes | VWR, Germany | 634-0461 | |
| EQUIPMENT | |||
| Dissection tools | FST | ||
| CO2 incubator | Binder | ||
| Small animal MR system | Bruker Biospin | 9.4T BioSpec 94/20 USR, ParaVision Acquisition and Processing Software | |
| 1H/19F dual-tunable volume RF coil | Rapid Biomed, Würzburg, Germany | 35 mm inner diameter, 50 mm length | |
| 19F spectroscopy coil | in-house | tune/match loop coil, 4 turns, inner diameter 5 mm, 10 mm long, two capacitors for tuning and matching | |
| Isoflurane inhalation system | Föhr Medical Instruments GmbH | ||
| Animal monitoring system Model 1025 | SA Instruments Inc., New York, USA |
Riferimenti
- Yeh, T. C., Zhang, W., Ildstad, S. T., Ho, C. In vivo dynamic MRI tracking of rat T-cells labeled with superparamagnetic iron-oxide particles. Magn. Reson. Med. 33 (2), 200-208 (1995).
- Weissleder, R., Cheng, H. C., Bogdanova, A., Bogdanov, A. Magnetically labeled cells can be detected by MR imaging. J. Magn. Reson. Imaging. 7 (1), 258-263 (1997).
- Franklin, R. J., Blaschuk, K. L., Bearchell, M. C., Prestoz, L. L., Setzu, A., et al. Magnetic resonance imaging of transplanted oligodendrocyte precursors in the rat brain. NeuroReport. 10 (18), 3961-3965 (1999).
- de Vries, I. J., Lesterhuis, W. J., Barentsz, J. O., Verdijk, P., van Krieken, J. H., et al. Magnetic resonance tracking of dendritic cells in melanoma patients for monitoring of cellular therapy. Nat. Biotechnol. 23 (11), 1407-1413 (2005).
- Liu, W., Frank, J. A. Detection and quantification of magnetically labeled cells by cellular MRI. Eur. J. Radiol. 70 (2), 258-264 (2009).
- Ahrens, E. T., Flores, R., Xu, H., Morel, P. A. In vivo imaging platform for tracking immunotherapeutic cells. Nat. Biotechnol. 23 (8), 983-987 (2005).
- Holland, G. N., Bottomley, P. A., Hinshaw, W. S. F-19 Magnetic-Resonance Imaging. Journal of Magnetic Resonance. 28 (1), 133-136 (1977).
- Partlow, K. C., Chen, J., Brant, J. A., Neubauer, A. M., Meyerrose, T. E., et al. 19F magnetic resonance imaging for stem/progenitor cell tracking with multiple unique perfluorocarbon nanobeacons. FASEB J. 21 (8), 1647-1654 (2007).
- Ruiz-Cabello, J., Walczak, P., Kedziorek, D. A., Chacko, V. P., Schmieder, A. H., et al. In vivo “hot spot” MR imaging of neural stem cells using fluorinated nanoparticles. Magn. Reson. Med. 60 (6), 1506-1511 (2008).
- Srinivas, M., Morel, P. A., Ernst, L. A., Laidlaw, D. H., Ahrens, E. T. Fluorine-19 MRI for visualization and quantification of cell migration in a diabetes model. Magn. Reson. Med. 58 (4), 725-734 (2007).
- Waiczies, H., Lepore, S., Janitzek, N., Hagen, U., Seifert, F., et al. Perfluorocarbon particle size influences magnetic resonance signal and immunological properties of dendritic cells. PLoS ONE. 6 (7), e21981 (2011).
- Matheu, M. P., Sen, D., Cahalan, M. D., Parker, I. Generation of Bone Marrow Derived Murine Dendritic Cells for Use in 2-photon Imaging. J. Vis. Exp. (17), e773 (2008).
- Inaba, K., Inaba, M., Romani, N., Aya, H., Deguchi, M., et al. Generation of large numbers of dendritic cells from mouse bone marrow cultures supplemented with granulocyte/macrophage colony-stimulating factor. Journal of Experimental Medicine. 176 (6), 1693-1702 (1992).
- Lanzavecchia, A., Sallusto, F. Ralph M. Steinman. 1943-2011. Cell. 147 (6), 1216-1217 (1943).
- Srinivas, M., Turner, M. S., Janjic, J. M., Morel, P. A., Laidlaw, D. H., et al. In vivo cytometry of antigen-specific t cells using 19F. MRI. Magn. Reson. Med. 62 (3), 747-753 (2009).
- Srinivas, M., Heerschap, A., Ahrens, E. T., Figdor, C. G., de Vries, I. J. (19)F MRI for quantitative in vivo cell tracking. Trends Biotechnol. 28 (7), 363-370 (2010).
- Lammermann, T., Bader, B. L., Monkley, S. J., Worbs, T., Wedlich-Soldner, R., et al. Rapid leukocyte migration by integrin-independent flowing and squeezing. Nature. 453 (7191), 51-55 (2008).
- Liu, M. S., Long, D. M. Perfluoroctylbromide as a diagnostic contrast medium in gastroenterography. Radiology. 122 (1), 71-76 (1977).
- Kwiatkowska, K., Sobota, A. Signaling pathways in phagocytosis. Bioessays. 21 (5), 422-431 (1999).
- Mitragotri, S., Lahann, J. Physical approaches to biomaterial design. Nat. Mater. 8 (1), 15-23 (2009).
- Hoult, D. I., Richards, R. E. The signal-to-noise ratio of the nuclear magnetic resonance experiment. J. Magn. Reson. 24 (1), 71-85 (1976).
- Kovacs, H., Moskau, D., Spraul, M. Cryogenically cooled probes – a leap in NMR technology. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 46 (2-3), 131-155 (2005).
- Waiczies, H., Millward, J. M., Lepore, S., Infante-Duarte, C., Pohlmann, A., et al. Identification of Cellular Infiltrates during Early Stages of Brain Inflammation with Magnetic Resonance Microscopy. PLoS ONE. 7 (3), e32796 (2012).
- Haacke, E. M. . Magnetic resonance imaging physical principles and sequence design. , (1999).
