التصوير المتعدد الوسائط من زرع الخلايا الجذعية في الجهاز العصبي المركزي من الفئران
Summary
توضح هذه المقالة تسلسل الأحداث الأمثل للتصوير المتعدد الوسائط من الطعوم الخلوية في الدماغ القوارض باستخدام: (ط) في التألق الحيوي المجراة والتصوير بالرنين المغناطيسي، و (ب) تحليل التشريح النسيجي. الجمع بين هذه الطرائق التصوير على حيوان وحيد يسمح تقييم الكسب غير المشروع الخليوي مع حساسية عالية، وخصوصية القرار.
Abstract
خلال العقد الماضي، وقد اكتسب زرع الخلايا الجذعية اهتماما متزايدا كما علاجيا الابتدائية أو الثانوية لمجموعة متنوعة من الأمراض، سواء في الدراسات قبل السريرية والسريرية. لكن، حتى الآن نتائج بشأن نتائج وظيفية و / أو تجديد أنسجة الخلايا الجذعية زرع التالية هي متنوعة جدا. عموما، يلاحظ وجود فائدة سريرية من دون فهم عميق لآلية الكامنة (ق) 1. ولذلك، أدت جهود متعددة لتطوير مختلف طرائق التصوير الجزيئي لرصد الخلايا الجذعية ترقيع مع الهدف النهائي لتقييم بدقة البقاء على قيد الحياة، ومصيرها وعلم وظائف الأعضاء من الخلايا الجذعية المطعمة و / أو البيئة الصغيرة الخاصة بهم. قد تكون متعلقة التغييرات الملحوظة في واحد أو أكثر من المعلمات التي تحددها التصوير الجزيئي للتأثير على سريري المرصودة. في هذا السياق، لدينا دراسات تركز على الجمع بين استخدام التصوير تلألؤ بيولوجي (BLI)، التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) والتحليل النسيجيق لتقييم الخلايا الجذعية التطعيم.
ويشيع استخدام BLI إلى غير جراحية تنفيذ تتبع ورصد خلية خلية بقاء على قيد الحياة في الوقت المناسب بعد زرع 2-7، على أساس رد الفعل البيوكيميائية حيث الخلايا التعبير عن الجينات luciferase المراسل الصحفي، هي قادرة على التفاعل ينبعث ضوء التالية مع ركيزة لها (مثل D- luciferin) 8 و 9. التصوير بالرنين المغناطيسي من ناحية أخرى هو أسلوب غير الغازية التي تنطبق سريريا (10) ويمكن استخدامها لتحديد بدقة ترقيع الخلوية مع دقة عالية جدا 11-15، على الرغم من حساسيتها يعتمد بشكل كبير على النقيض من ولدت بعد وضع العلامات الخلية مع وكيل النقيض من التصوير بالرنين المغناطيسي . أخيرا، بعد الوفاة تحليل النسيجي هو الأسلوب المفضل للتحقق من صحة نتائج البحوث التي تم الحصول عليها مع المنظمات غير الغازية التقنيات مع أعلى دقة وحساسية. وعلاوة على ذلك نقطة النهاية تحليل النسيجي يسمح لنا لإجراء تحليل مفصل المظهري من الخلايا المطعمة و / أو الأنسجة المحيطة بها، على درجة البكالوريوسالحوار الاقتصادي الاستراتيجي على استخدام البروتينات مراسل فلوري و / أو وضع العلامات الخلية مباشرة مع أجسام مضادة محددة.
وباختصار، نحن هنا شرح بصريا التكامل بين BLI، التصوير بالرنين المغناطيسي والأنسجة لكشف مختلف الخلايا الجذعية و / أو البيئة، المرتبطة بالخصائص التالية الخلايا الجذعية التطعيم في الجهاز العصبي المركزي من الفئران. كمثال على ذلك، نخاع العظام المستمدة من الخلايا اللحمية، المهندسة وراثيا للتعبير عن الأخضر نيون تعزيز البروتين (eGFP) ويراعة luciferase المراسل (fLuc)، وصفت مع الأزرق فلوري ميكرون الحجم جسيمات أكسيد الحديد (MPIOs)، سيتم زرعها في وسيتم رصد الجهاز العصبي المركزي من المناعة المختصة الفئران والنتيجة بواسطة BLI، التصوير بالرنين المغناطيسي وعلم الأنسجة (الشكل 1).
Protocol
Discussion
في هذا التقرير، وصفنا بروتوكول الأمثل لمزيج من ثلاثة طرائق التصوير التكميلية (BLI، التصوير بالرنين المغناطيسي وعلم الأنسجة) لوصف مفصل لعملية زرع الخلايا في الجهاز العصبي المركزي من الفئران المختصة المناعي. مزيج من العلامات الجينية مراسل من الخلايا، على أساس التعديل …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| IMDM | Lonza | BE12-722F | Component of the cell growth medium CEM |
| Fetal bovine serum | Gibco | 10270-106 | Component of the cell growth medium CEM |
| Horse serum | Gibco | 1605-122 | Component of the cell growth medium CEM |
| Penicillin-streptomycin | Gibco | 15140 | Component of the cell growth medium CEM |
| Fungizone | Gibco | 15290-018 | Component of the cell growth medium CEM |
| PBS | Gibco | 14190 | |
| Puromycine | Invivogen | ant-pr-1 | |
| trypsin | Gibco | 25300 | |
| GB MPIO | Bangs Laboratories | ME04F/7833 | |
| D-luciferin | Promega | E1601 | |
| Ketamine (Ketalar) | Pfizer | ||
| Xylazine (Rompun) | Bayer Health care | ||
| Isoflurane | Isoflo | 05260-05 | |
| 0.9% NaCl solution | Baxter | ||
| paraformaldehyde | Merck | 1.04005.1000 | |
| sucrose | Applichem | A1125 | |
| Micro-injection pump | KD scientific | KDS100 | |
| Photon imager | Biospace Lab | ||
| 9.4T MR scanner | Bruker Biospin | Biospec 94/20 USR | |
| BX51 microscope | Olympus | BX51 | |
| Mycrom HM cryostat | Prosan | HM525 | |
| syringe | Hamilton | 7635-01 | |
| 30 gauge needle | Hamilton | 7762-03 | |
| Photo Vision software | Biospace Lab | ||
| M3vision software | Biospace Lab | ||
| Paravision 5.1 software | Bruker Biospin | ||
| Amira 4.0 software | Visage Imaging |
References
- Rodriguez-Porcel, M., Wu, J. C., Gambhir, S. S. . Molecular imaging of stem cells. , (2008).
- Bergwerf, I., De Vocht, N., Tambuyzer, B. Reporter gene-expressing bone marrow-derived stromal cells are immune-tolerated following implantation in the central nervous system of syngeneic immunocompetent mice. BMC Biotechnol. 9, 1 (2009).
- Bergwerf, I., Tambuyzer, B., De Vocht, N. Recognition of cellular implants by the brain’s innate immune system. Immunol. Cell Biol. 89, 511-516 (2011).
- Bradbury, M. S., Panagiotakos, G., Chan, B. K. Optical bioluminescence imaging of human ES cell progeny in the rodent CNS. J. Neurochem. 102, 2029-2039 (2007).
- De Vocht, N., Bergwerf, I., Vanhoutte, G. Labeling of Luciferase/eGFP-Expressing Bone Marrow-Derived Stromal Cells with Fluorescent Micron-Sized Iron Oxide Particles Improves Quantitative and Qualitative Multimodal Imaging of Cellular Grafts In Vivo. Mol Imaging Biol. , (2011).
- Reekmans, K., Praet, J., Daans, J. Current Challenges for the Advancement of Neural Stem Cell Biology and Transplantation Research. Stem Cell Rev. , (2011).
- Reekmans, K. P., Praet, J., De Vocht, N. Clinical potential of intravenous neural stem cell delivery for treatment of neuroinflammatory disease in mice. Cell Transplant. 20, 851-869 (2011).
- Contag, C. H., Bachmann, M. H. Advances in in vivo bioluminescence imaging of gene expression. Annu. Rev. Biomed. Eng. 4, 235-260 (2002).
- Sadikot, R. T., Blackwell, T. S. Bioluminescence imaging. Proc. Am. Thorac. Soc. 2, 511-540 (2005).
- Sykova, E., Jendelova, P., Herynek, V. MR tracking of stem cells in living recipients. Methods Mol. Biol. 549, 197-215 (2009).
- Daadi, M. M., Li, Z., Arac, A. Molecular and magnetic resonance imaging of human embryonic stem cell-derived neural stem cell grafts in ischemic rat. 17, 1282-1291 (2009).
- Heyn, C., Ronald, J. A., Ramadan, S. S. In vivo MRI of cancer cell fate at the single-cell level in a mouse model of breast cancer metastasis to the brain. Magn. Reson. Med. 56, 1001-1010 (2006).
- Hoehn, M., Kustermann, E., Blunk, J. Monitoring of implanted stem cell migration in vivo: a highly resolved in vivo magnetic resonance imaging investigation of experimental stroke in rat. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 16267-16272 (2002).
- Jendelova, P., Herynek, V., DeCroos, J. Imaging the fate of implanted bone marrow stromal cells labeled with superparamagnetic nanoparticles. Magn. Reson. Med. 50, 767-776 (2003).
- Modo, M., Mellodew, K., Cash, D. Mapping transplanted stem cell migration after a stroke: a serial, in vivo magnetic resonance imaging study. Neuroimage. 21, 311-317 (2004).
- Boutry, S., Brunin, S., Mahieu, I. Magnetic labeling of non-phagocytic adherent cells with iron oxide nanoparticles: a comprehensive study. Contrast Media Mol. Imaging. 3, 223-232 (2008).
- Mailander, V., Lorenz, M. R., Holzapfel, V. Carboxylated superparamagnetic iron oxide particles label cells intracellularly without transfection agents. Mol Imaging Biol. 10, 138-146 (2008).
- Modo, M., Hoehn, M., Bulte, J. W. Cellular MR imaging. Mol. Imaging. 4, 143-164 (2005).
- Hinds, K. A., Hill, J. M., Shapiro, E. M. Highly efficient endosomal labeling of progenitor and stem cells with large magnetic particles allows magnetic resonance imaging of single cells. Blood. 102, 867-872 (2003).
- Shapiro, E. M., Sharer, K., Skrtic, S. In vivo detection of single cells by MRI. Magn. Reson. Med. 55, 242-249 (2006).
- Shapiro, E. M., Skrtic, S., Sharer, K. MRI detection of single particles for cellular imaging. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 10901-10906 (2004).
- Crabbe, A., Vandeputte, C., Dresselaers, T. Effects of MRI contrast agents on the stem cell phenotype. Cell Transplant. 19, 919-936 (2010).
- Szarecka, A., Xu, Y., Tang, P. Dynamics of firefly luciferase inhibition by general anesthetics: Gaussian and anisotropic network analyses. Biophys. J. 93, 1895-1905 (2007).
- Keyaerts, M., Heneweer, C., Gainkam, L. O. Plasma protein binding of luciferase substrates influences sensitivity and accuracy of bioluminescence imaging. Mol. Imaging. Biol. 13, 59-66 (2011).
- Keyaerts, M., Verschueren, J., Bos, T. J. Dynamic bioluminescence imaging for quantitative tumour burden assessment using IV or IP administration of D: -luciferin: effect on intensity, time kinetics and repeatability of photon emission. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 35, 999-1007 (2008).
- Zhang, Y., Bressler, J. P., Neal, J. ABCG2/BCRP expression modulates D-Luciferin based bioluminescence imaging. Cancer Res. 67, 9389-9397 (2007).
- Brightwell, G., Poirier, V., Cole, E. Serum-dependent and cell cycle-dependent expression from a cytomegalovirus-based mammalian expression vector. Gene. 194, 115-123 (1997).
- Grassi, G., Maccaroni, P., Meyer, R. Inhibitors of DNA methylation and histone deacetylation activate cytomegalovirus promoter-controlled reporter gene expression in human glioblastoma cell line U87. Carcinogenesis. 24, 1625-1635 (2003).
- Krishnan, M., Park, J. M., Cao, F. Effects of epigenetic modulation on reporter gene expression: implications for stem cell imaging. FASEB J. 20, 106-108 (2006).
- Svensson, R. U., Barnes, J. M., Rokhlin, O. W. Chemotherapeutic agents up-regulate the cytomegalovirus promoter: implications for bioluminescence imaging of tumor response to therapy. Cancer Res. 67, 10445-10454 (2007).
