אנו מתארים הדמיה אופטית סיבוב זווית רב במערכת (MAROI) כדי לכמת את vivo של סמן פלואורסצנטי מועבר על ידי C saposin (SapC)-dioleoylphosphatidylserine nanovesicles (DOPS). העסקת מודלים עכבר של סרטן ודלקת פרקים, אנו מדגימים כיצד הניתוח עקום אות MAROI יכול לשמש למיפוי המדויק ואפיון ביולוגי של תהליכי מחלה.
אנו מתארים הדמיה אופטית סיבוב זווית רב במערכת (MAROI) לניטור vivo של תהליכי physiopathological סומנו בסמן פלואורסצנטי. מודלים עכבר (גידול במוח ודלקת פרקים) שימשו כדי להעריך את התועלת של שיטה זו. nanovesicles Saposin C (SapC)-dioleoylphosphatidylserine (DOPS) מתויג עם fluorophore CellVue בורדו (CVM) היו בהזרקה לווריד. בעלי חיים ולאחר מכן הושמו בבעל סיבובי (MARS) של in vivo מערכת ההדמיה. תמונות נרכשו ב10 ° צעדים מעל 380 °. אזור מלבני של עניין (ROI) הונח לרוחב תמונה המלא באתר מחלת המודל. בתוך את ההחזר על ההשקעה, ועל כל תמונה, עוצמת הקרינה ממוצעת חושבה לאחר ניכוי רקע. במודלים של העכברים שנבדקו, nanovesicles כותרתו נלקחו בשני גידולים במוח orthotopic והמהונדסים, ובאתרי דלקת פרקים (אצבעות רגליים וקרסוליים). ניתוח עקום של זווית רבת הר"יge ROIs נקבעה הזווית עם האות הגבוה ביותר. וכך, את הזווית האופטימלית להדמיה כל אתר מחלה אופיינה. שיטת MAROI להחיל הדמיה של תרכובות ניאון היא כלי לא פולשנית, חסכוני, ומדויק לניתוח כמוני vivo של מדינות המחלה במודלים של העכברים שתוארו.
ההדמיה חיה כולה הפכה לכלי רב עוצמה במחקר של physiopathology בעלי החיים. בין מערכות הדמיה הנוכחיות, PRO MS FX מאפשרת לחוקרים שכותרתו (או זורח) תרכובות ו / או רקמות בעכברים חיים, ובו זמנית לקבל תמונות רנטגן במדויק לדמיין fluorescently. עם המערכת הציגה לאחרונה רב מודאלית סיבוב בעלי החיים (MARS) סיבוב מלא ואוטומטי של העכבר מושגת כדי ללכוד הן ניאון / זורח ותמונות רנטגן בזווית ספציפית 1. רכישת תמונה ניתן לתכנת כך שסדרת תמונה רציפה יכולה להיות שנתפסו בזוויות מסוימות, מצטברות קטנות כמו 1 °. זה מאפשר לאדם לזהות את הכיוון האופטימלי של בעל החיים, כלומר. שבו המרחק בין אות ניאון / ניאון שנוצרה באופן פנימי ומכשיר האיתור של המערכת הוא הקצר ביותר. זה, בתורו, מאפשר מיקום מחדש מדויק של בעלי החיים להדמיה הבאה sessions במחקרים ארוכי טווח.
בדו"ח זה, אנו מתארים את היישום של מערכת זווית רבת הדמיה אופטית סיבובית (MAROI) כדי לכמת את vivo של עוצמת סמן פלואורסצנטי. ניתוח עקום אות MAROI ניתן להשתמש במחקרים ארוכי טווח לקשר ישיר של חלוקת אות ניאון למפה דווקא אתרים חולים או תהליכים ביולוגיים של עניין.
מערכת זו משמשת לניטור קליטה nanovesicles SapC-DOPS שכותרתו fluorescently ידי גידולי orthotopic וספונטניים, כמו גם על ידי מוקדי דלקת פרקים, בעכברים חיים; היא סיפקה ערכות נתונים multispectral ומולטי נגזרות מסיקור סיבוב שלם של בעלי החיים. בין בדיקות ניאון הרבות זמינות כעת עבור in vivo הדמיה, אלה פולטות באזורי הרפאים הקרובים אינפרא אדום ומרחיק אדומים מקנים ההתערבות הנמוכה ביותר עם עור ורקמות, ולספק מיל החדירה ותמונה הגבוה ביותרolution. אנחנו השתמשנו CellVue בורדו (CVM) 2,3, מקשר תא ניאון מרחיק אדום (אקס 647/Em 667), לתייג SapC-DOPS (SapC-DOPS-CVM) 4-12.
קביעה מדויקת של המיקום והגודל של גידולים מוצקים ומוקדים דלקתיים בתנאים שגרוניים היא קריטית כדי ליישם את הטיפול הולם ומעקב התקדמות מחלה או למצב של הפוגה. בעוד אסטרטגיות חשובות, נוכחית הדמיה (צילומי רנטגן, MRI, אולטרסאונד, טומוגרפיה ממוחשבת רנטגן) מספקים הערכות לא מלאות של מצב מחלה. לדוגמא, נזק למפרקים בדלקת מפרקים מוערך בדרך כלל על ידי קרני ה-X, המספקת מידע על מבנה עצם, אך לא על דלקת ברקמות רכה והרס, אופייני של המחלה בשלבים מוקדמים. שיטת MAROI מוצגת כאן משלבת את היתרונות של שניהם צילומי רנטגן ושיטות מתוחכמות רכות הדמיה רקמות (לדוגמא MRI או אולטרסאונד) בפלטפורמה משולבת, לא פולשנית ופשוטה שמאפשרת גם למיפוי 3D מלא ושחזור של רקמה או איבר החולה ב בעלי חיים קטנים כמו עכברים.
שיטה זו מנצלת את הזיקה סלקטיבית oו SapC-DOPS nanovesicles שאריות phosphatidylserine נחשפו, אשר נמצאות בשפע בקרום של תאים סרטניים או דלקתיים. הקובע של איגוד זה הוא SapC, חלבון lysosomal fusogenic עם זיקה חזקה לפוספוליפידים אניוני כגון phosphatidylserine 7,10,11. כאשר מצומדת לבדיקת ניאון (CVM), הזריק מערכתי SapC-DOPS ניתן לייחס את גידול ואתרים מדלקת פרקים על ידי דימות פלואורסצנטי.
מגבלות של השיטה שלנו קשורות לרגישות שלו, שכיום מגבילה את השימוש בה להדמיה של בעלי חיים קטנים כמו עכברים. כמו בשיטות הדמיה אחרות, אות ניאון אופטימלית יחס רעש היא מוגבלת על ידי גודלו של הגידול או המידה של דלקת פרקים, ועלול להיות בסכנה כאשר הדמיה רקמות או איברים עם רקע גבוה (autofluorescence) כגון אוזניים (הדמיה מוחית), מעיים / צואה (הדמיה של בטן) וכפות (הדמיה גפיים אחורית). מבחינה זו, מצאנו כי צבע מרחיק אדום כגון פרו CVMvides טוב יותר הפרדת רפאים ורזולוציה בin vivo ההגדרה מאשר בדיקות ניאון אחרות בטווח הנראה לעין.
מלכודות אחרות כוללות תנועה פוטנציאלית של בעלי החיים במהלך הדמיה, הן בזמן (צפידת מוות) בהרדמה ונתיחה שלאחר המוות. מיצוב גפיים האחורי, במיוחד, הוא לעתים קרובות קשה לייצוב כדי למנוע תנועה במהלך סיבוב. במצבו הנוכחי הטכניקה היא גם זמן רב, עם זמני סריקה כל עוד 60 דקות הדרושות כדי להשלים סיבוב מלא ולרכוש תמונות באיכות גבוהות.
שיטת MAROI מציגה מספר היתרונות על פני שיטות הדמיה אחרות. יכולת הרקמה חולה תמונה מ38 (או יותר) מזוויות שונות מאפשרת הדמיה של הקרינה שעלולה להיות מעוכבים בעת הערכתו ממטוס אחד; זה הוא בעל ערך במחקרים בבעלי חיים משום שהיא עשויה לעזור לצמצם את מספר השליליים שווא הנובעים מהדמיה בזוויות בלתי הולמות. על ידי overlיינג רנטגן ותמונות הקרינה, לוקליזציה האנטומי מדויקת של האתר החולה ניתן לקבוע. לבסוף, האפשרות של הדמיה חיה (in vivo) מאפשרת למחקרים ארוכי טווח שיש לבצע.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי NIH / NCI מענקי מספר 1R01CA158372-01 (לצ'י) ומדינת ניו מפתח סמים הפרויקט גרנט מספר 009ZX09102 -205 (לצ'י). סיוע בכתיבה סופק על ידי ד"ר ג'ודי Racadio, ומומן על ידי המחלקה באוניברסיטה של סינסינטי להמטולוגיה ואונקולוגיה. המעבדה הוואנץ Core הדמיה (VCIL) במכללה לרפואה באוניברסיטה של סינסינטי.
Dulbecco's modified eagle medium | Gibco (Grand Island, NY) | 11965 | |
Fetal Bovine Serum | Gibco (Grand Island, NY) | 16000077 | |
Penicillin-streptomycin | Hyclone (Logan, Utah) | SV30010 | |
Dioleoylphosphatidylserine | Avanti Polar Lipids (Alabaster, AL) | 840035C | |
CellVue Maroon | Molecular Targeting Technologies, Inc. (Exton, PA) | C-1001 | |
Sephadex G25 column PD-10 | Amersham Pharmacia Biotech, (Piscataway, NJ) | 17-0851-01 | |
New Standard Stereotaxic for Rats and Mice | Harvard Apparatus (Holliston, MA) | 726335 | |
Bransonic Ultrasonic Cleaners Model 1510 | Branson Ultrasonics (Danbury,CT) | CPN-952-118 | |
Multi-spectral FX system | Bruker Corporation (Billerica, MA) | ||
Multi-angle Rotational Optical Imaging Device | Bruker Corporation (Billerica, MA) |