비 침습적<em> In Vivo</em> 활성화 가능한 형광 이미징 에이전트를 사용한 염증성 MMP 활성의 형광 광학 이미징
Summary
이 논문은 염증의 두 가지 실험 모델에서 키 매트릭스 메탈의 생체 내 활성을 시각화 기동 광학 이미징 프로브를 사용하여 형광 이미지의 적용을 설명한다.
Abstract
이 논문은 서로 다른 2 가지 마우스 염증 모델 인 류마티스 관절염 (RA)과 접촉 한 생체 내 형광 광학 이미징 (OI) 을 통해 활성화 가능한 형광 프로브에 의한 매트릭스 금속 단백질 분해 효소 (MMP) – 활성을 영상화하는 비 침습적 인 방법을 설명합니다 과민 반응 (CHR) 모델. 근적외선 (NIR) 창 (650 – 950 nm)의 파장을 갖는 빛은 650 nm 이하의 파장에 비해 깊은 조직 침투와 최소한의 신호 흡수를 허용합니다. 형광 OI를 사용하는 주요 이점은 다른 동물 모델에서 저렴하고 빠르고 쉽게 구현할 수 있다는 것입니다.
활성화 가능한 형광성 프로브는 비활성 상태에서는 광학적으로 침묵하지만 프로테아제에 의해 활성화되면 높은 형광성을 갖습니다. 활성화 된 MMP는 조직 파괴를 일으키고 RA 및 CHR과 같은 지연 형 과민 반응 (DTHR)에서 질병 진행에 중요한 역할을합니다. 또한 MMP는연골 및 뼈의 파괴와의 키 프로테아제 – 염증성 사이토 카인에 반응 대 식세포, 섬유 아세포 및 연골 세포에 의해 유발된다. 여기뿐만 아니라 질병의 유도 후 6 일 MMP-2, -3 같은 키 MMP의 활성화되어 프로브, -13 및 -13를 사용하여 근처 RA에서 MMP 활성의 적외선 형광 OI 및 대조군 마우스에 대한 촬상 프로토콜을 기술 급성 (1 배 도전)과 만성 건강한 귀에 비해 오른쪽 손잡이 (5 배 도전) CHR와 마우스에있다.
Introduction
류마티스 성 관절염 (RA)이나 건선의 건선과 같은자가 면역 질환은 지연 형 과민 반응 (DTHR)으로 분류됩니다. 1 RA는 부식성 윤 활막염과 관절 파괴를 특징으로하는 일반적인자가 면역 질환입니다. 염증 세포의 침투와 증식, 염증 세포의 발현 증가로 판 누스 형성, 연골 및 뼈 파괴를 일으키는 염증 관절염 관절. matrix metalloproteinases (MMPs)에 의한 콜라겐과 같은 세포 외 기질 분자의 절단은 조직 전환과 혈관 신생에 필수적이며 조직 파괴를 유발합니다. 5 , 6 접촉 과민 반응 (CHR)은 호중구가 응집되어 산화가 일어난다는 특징이 있습니다. RA와 유사하게 CHR의 MMP는 변이 형이다만성 염증을 설정하기 위해 조직 변환, 세포의 이동과 혈관 신생에 VED.
RA를 조사하기 위해, 글루코스 -6- 포스페이트 이소 머라 제 (GPI) -serum 주입 마우스 모델을 사용 하였다. GPI에 대한 항체를 포함하는 트랜스 제닉 K / BxN 마우스 8 혈청 류마티스 염증 GPI 혈청 주입 후 6 일째에 부은 발목 최대 24 시간 (1.1 참조)에서 개발하기 시작 후 나이브 BALB / c 마우스에 주입 하였다. 만성 CHR을 분석하기 위해, C57BL / 6 마우스는 복부에 trinitrochlorobenzene (TNCB)에 민감했다. 오른쪽 귀는 감작 후 일주를 시작하기 5 회까지 도전되었다 (도 1.1 및 1.2 참조).
비침 작은 동물 OI 주로 임상 연구에서 사용되어, 직관 형 형광등 chemiluminescent- 및 생물 발광-신호의 생체 내 연구에 기초한 기술이다. 취득한 반 정량적 데이터는 molec에 대한 통찰력을 제공합니다울라 기관의 메커니즘과 건강의 조직뿐만 아니라 병에 걸린 실험 동물 모델 및 측정을 따라 길이 방향의 수 (예를 들어 생체 내에서 치료 반응 프로파일을 평가하기 위해). 같은 동물이 아닌 시점에 따라 다른 마우스를 사용하는 여러 시점에서 후속 연구에서 측정 할 수있는 종 연구의 큰 장점은 동물 수의 감소이다. OI의 해상도는 기관의 상세한 기능 이미징 및 실험 동물에서 더 작은 조직 구조를 할 수 있습니다.
-70 ° C까지 많은 장치에서 냉각되어 좁은 투과 스펙트럼, A A 차광판에 의해 산란 빛으로부터 보호 "어두운 박스"및 대전 성 결합 소자 (CCD) 카메라와 특정한 여기 및 방사 필터를 사용 매우 특정한 수 있고 형광 신호 민감한 측정.
excitation-과 함께 형광 제를 사용하여근적외선 형광 창 (650 – 950 nm)의 방출 스펙트럼에서 신호 대 잡음비가 크게 향상 될 수 있습니다. 근적외선 형광 창은 헤모글로빈과 물에 의한 신호 흡수가 상대적으로 낮을뿐만 아니라 배경 자동 자기장이 낮다는 특징이 있습니다. 9 이것은 작은 동물의 조직에서 2cm까지 침투 깊이를 허용합니다. OI- 프로브는 표적 조직을 직접 ( 예 : 형광 표지 된 항체에 의해) 처리하거나 표적 조직에서 활성화시킬 수 있습니다 ( 예 : 프로테아제). 활성화 가능한 OI 프로브는 Förster 공명 에너지 전달 (FRET)으로 인해 비활성화 된 형태로 광학적으로 침묵하며, 이는 분자 내의 여기 에너지를 다른 영역으로 이동시키는 퀀칭 부분 (quenching moiety)으로 향하게됩니다. 염료가 (예를 들어 프로테아제에 의해) 절단되면, 에너지는 더 이상 분자 내에서 전달되지 않으며, 형광 신호는 OI에 의해 검출 될 수있다. 이것은 높은 특이성을 갖는 OI 프로브의 설계를 허용합니다뚜렷한 생물학적 과정과 탁월한 신호 대 잡음비.
다음 프로토콜은 동물의 준비, 생체 내에서 MMP-2, -3, -9 및 -13 활성 및 염증의 두 실험 모델 (RA, CHR)을 이미지화하기 위해 Activatable OI 프로브를 사용하여 OI 측정을 자세히 설명합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
OI는 전임상 연구 에서 비 침습적 생체 내 분자 이미징을위한 매우 유용하고 빠르며 저렴한 도구입니다. OI의 특별한 강점은 염증 반응과 같은 매우 역동적 인 과정을 모니터하는 능력입니다. 또한 OI는 수 일에서 수주에 이르는 장기간의 질병 경과를 추적 할 수있게 해줍니다.
OI는 양전자 방출 단층 촬영 (PET) 또는 자기 공명 영상 (MRI)과 같은 다른 생체 내 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
탁월한 기술 지원에 대해 Daniel Bukala, Natalie Altmeyer 및 Funda Cay에게 감사드립니다. 원고를 편집 한 Jonathan Cotton, Greg Bowden 및 Paul Soubiran에게 감사드립니다. 이 작업은 Werner Siemens-Foundation과 Eberhard Karls University Tübingen의 의학 교수 ( "Promotionskolleg") 및 CRC 156 (프로젝트 C3)을 통한 DFG의 지원을 받았다.
Materials
| Cornergel | Gerhard Mann GmbH | 1224635 | ophthalmic ointment |
| Forene | Abbott GmbH | 4831850 | isoflurane |
| U40 insulin syringe | Becton Dickinson and Company | 324876 | |
| Heparin | Sintetica | 6093089 | |
| High-Med-PE 0.28×0.61mm | Reichelt Chemietechnik GmbH+Co | 28460 | polyethylene tubing, inner diameter 0.28 mm, outer diameter 0.61 mm |
| BD Regular Bevel Needles, 30 G | Becton Dickinson & Co. Ltd. | 305106 | 30 G injection cannula |
| RTA-0011 isoflurane vaporizer | Vetland Medical Sales and Services LLC | – | |
| Artagain drawing paper | Strathmore Artist Paper | 446-8 | coal black |
| IVIS Spectrum | Perkin Elmer | 124262 | Optical imaging system |
| BD Regular Bevel Needles, 25 G | Becton Dickinson and Company | 305122 | |
| 2-Chloro-1,3,5-trinitrobenzene | Sigma Aldrich GmbH | 7987456F | TNCB |
| MMPSense 680 | Perkin Elmer | NEV10126 | fluorescent imaging dye |
| Oditest | Koreplin GmbH | C1X018 | mechanical measurment |
| Miglyol 812 | SASOL | – | Oil |
| BALB/C, C57BL/6 | Charles River Laboratories | – | Mice used for experiements |
| PBS | Sigma Aldrich GmbH | For dilution of the RA serum | |
| Pipette (100µl) | Eppendorf | Used for TNCB application | |
| shaver | Wahl | 9962 | Animal hair trimmer |
| Living Image | Perkin Elmer | Imaging software to measure OI |
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