Descreve-se um sistema (Maroi) para in vivo quantificação de um marcador fluorescente entregue por saposina C (SAPC)-dioleoylphosphatidylserine (DOPS) nanovesículas multi-ângulo de rotação de imagem óptica. Utilizando modelos de ratinho de cancro e artrite, é mostrado como a análise da curva de sinal Maroi pode ser utilizado para o mapeamento preciso e caracterização biológica de processos de doença.
Descreve-se um sistema (Maroi) para o monitoramento in vivo de processos fisiopatológicos marcadas com um marcador fluorescente multi-ângulo de rotação de imagem óptica. Modelos do rato (tumores e artrite cérebro) foram utilizados para avaliar a utilidade deste método. Saposina C (SAPC)-dioleoylphosphatidylserine (DOPS) nanovesículas marcados com CellVue Maroon (CVM) fluorophore foram administrados por via intravenosa. Os animais foram, em seguida, colocado no suporte de rotação (MARS) do sistema de imagem in vivo. As imagens foram adquiridas em 10 ° etapas mais de 380 °. A região rectangular de interesse (ROI), foi colocada a toda a largura da imagem completa no local da doença modelo. Dentro do ROI, e para cada imagem, a intensidade de fluorescência média foi calculada após subtração de fundo. Nos modelos de ratos estudados, os nanovesículas marcados foram retomadas em ambos os tumores cerebrais ortotópico e transgênicas, e nos sites artríticas (dedos dos pés e tornozelos). Análise da curva de multi ângulo image ROIs determinado ângulo com o sinal mais elevado. Assim, o ângulo ideal para imagiologia de cada local da doença foi caracterizada. O método Maroi aplicada a imagem de compostos fluorescentes é uma ferramenta não invasiva, econômico, e preciso para in vivo análise quantitativa dos estados de doença nos modelos descritos no mouse.
Imagem animal inteiro tornou-se uma ferramenta poderosa no estudo da fisiopatologia animal. Entre os sistemas de imagem atuais, o MS FX PRO permite aos pesquisadores com precisão visualize fluorescente etiquetado (ou luminescente) compostos e / ou tecidos em ratos vivos, e, simultaneamente, obter imagens de raios-X. Com o sistema de rotação de animais recentemente introduzido várias modal (MARS) uma rotação completa e automatizada do mouse é alcançado, a fim de capturar tanto fluorescente / luminescentes e imagens de raios-X em ângulos específicos 1. A aquisição de imagens pode ser programado de tal forma que série de imagens sequenciais podem ser capturados em, ângulos incrementais específicos tão pequenas como 1 °. Isto permite que se identificar a orientação óptima do animal, isto é. aquele em que a distância entre o sinal fluorescente / luminescente gerado internamente e dispositivo de detecção do sistema é o mais curto. Este, por sua vez, facilita o reposicionamento preciso do animal para imagiologia subsequente sissions durante estudos longitudinais.
Neste relatório, nós descrevemos a implementação de um sistema multi-ângulo de rotação de imagem óptica (Maroi) para in vivo a quantificação da intensidade marcador fluorescente. A análise da curva de sinal Maroi pode ser utilizado em estudos longitudinais para correlação directa de distribuição de sinal de fluorescência para mapear precisamente sítios doentes ou processos biológicos de interesse.
Este sistema foi utilizado para monitorizar a absorção de marcação fluorescente nanovesículas SAPC-DOPS por tumores ortotópicos e espontâneos, bem como por focos de artrite, em ratos vivos; forneceu conjuntos de dados multi-espectrais e multimodais derivados de cobertura de rotação completa dos animais. Entre as numerosas sondas fluorescentes atualmente disponíveis para imagem in vivo, aqueles que emitem nas regiões do infravermelho próximo e vermelho-extremo do espectro conferir o menor interferência com a pele e os tecidos, e fornecer os mais altos res de penetração e de imagemlução. Usamos CellVue Maroon (CVM) 2,3, um vinculador célula fluorescente vermelha distante (Ex 647/Em 667), para rotular SAPC-DOPS (SAPC-DOPS-CVM) 4-12.
A determinação exata da localização e magnitude de tumores sólidos e focos inflamatórios em doenças reumáticas é fundamental para implementar o tratamento adequado e acompanhamento da progressão da doença ou remissão. Enquanto valiosas, as estratégias atuais de imagem (raios-X; ressonância magnética, ultrassom; tomografia computadorizada de raios-X) fornecer avaliações incompletas do estado da doença. Por exemplo, lesões articulares artrite é comumente avaliada por raios-X, que fornece informações sobre a estrutura óssea, mas não sobre a inflamação dos tecidos moles e destruição, característica dos estágios iniciais da doença. O método aqui apresentado Maroi combina as vantagens de ambos os raios-X e exames de imagem de tecidos moles sofisticadas (por exemplo, ressonância magnética ou ultra-som) em uma plataforma integrada, não-invasivo e mais simples que também permite um mapeamento completo 3D e reconstrução do tecido doente ou órgão pequenos animais, como ratos.
Este método tira vantagem da afinidade selectiva of SAPC-DOPS nanovesículas de resíduos fosfatidilserina expostas, que são abundantes nas membranas de câncer e células inflamatórias. O determinante desta ligação é SAPC, uma proteína lisossómica fusogénico com uma forte afinidade para fosfolípidos aniónicos tais como fosfatidilserina 7,10,11. Quando conjugado com uma sonda fluorescente (CVM), sistemicamente injetado SAPC-DOPS pode ser atribuída a tumor e locais artríticas por imagem de fluorescência.
As limitações deste método estão relacionadas com a sua sensibilidade, que atualmente restringe o seu uso a imagem de pequenos animais, como ratos. Como com outros métodos de imagem, o sinal fluorescente óptima para relação de ruído está restringida pelo tamanho do tumor ou a extensão da artrite, e pode ser comprometida quando imagiologia de tecidos ou órgãos com elevado efeito de fundo (autofluorescência), tais como as orelhas (imagiologia cerebral), intestinos / fezes (imagiologia abdominal) e patas (imagem dos membros posteriores). A este respeito, verificou-se que um corante vermelho distante como CVM próvides melhor separação resolução espectral e no vivo configuração em que as outras sondas fluorescentes na faixa visível.
Outras armadilhas incluem o potencial de movimentação do animal durante o exame, tanto enquanto anestesiado e post mortem (rigor mortis). Posicionamento dos membros posteriores, particularmente, é muitas vezes difícil de estabilizar para evitar o movimento durante a rotação. Em seu estado atual, a técnica também é demorado, com tempos de varredura, enquanto 60 min necessário para completar uma rotação completa e adquirir imagens de alta qualidade.
O método Maroi apresenta um número de vantagens sobre os outros métodos de imagem. A capacidade de um tecido doente de imagem a partir de 38 (ou mais) diferentes ângulos permite a visualização de fluorescência que pode ser impedida quando se avalia que a partir de um único plano; esta é útil em estudos com animais, porque pode ajudar a minimizar o número de falsos negativos que resultam de imagiologia em ângulos apropriados. Por Sobrecargade raios-X ying e imagens de fluorescência, uma localização anatómica precisa do local doente pode ser determinada. Finalmente, a possibilidade de ao vivo (in vivo) de imagem permite estudos longitudinais para ser executada.
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi financiado em parte pelo NIH / NCI Grants Número 1R01CA158372-01 (para Qi) e New Drug Estado Chave Projeto Grant Número 009ZX09102-205 (para Qi). Escrevendo assistência foi prestada pelo Dr. Judy Racadio, e foi financiado pela Universidade de Cincinnati Departamento de Hematologia e Oncologia. Vontz Núcleo de Imagem Lab (VCIL) na Faculdade de Medicina da Universidade de Cincinnati.
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) |