In vivo 19 F MRI för Cell Tracking

Summary

Vi beskriver ett generellt protokoll för in vivo cellspårning med hjälp av MRI i en musmodell med ex vivo märkta celler. Ett typiskt protokoll för cellmärkning, bildförvärvandebehandling och kvantifiering är inkluderad.

Abstract

In vivo ¹⁹ F MRI möjliggör spårning kvantitativ cell utan användning av joniserande strålning. Det är en icke-invasiv teknik som kan tillämpas på människor. Här beskriver vi ett allmänt protokoll för cellmärkning, bildframställning, och bildbehandling. Tekniken kan tillämpas på olika celltyper och djurmodeller, men här fokuserar vi på en typisk musmodell för att spåra murina immunceller. De viktigaste frågorna för cellmärkning beskrivs, eftersom dessa är relevanta för alla modeller. På samma sätt är viktiga avbildningsparametrar listas, även om detaljerna kommer att variera beroende på MR-systemet och den individuella inställningen. Slutligen inkluderar vi en bildbehandlings protokoll för kvantifiering. Variationer för detta, och andra delar av protokollet, bedöms i diskussionsavsnittet. Utifrån den detaljerade förfarande som beskrivs här, kommer användaren måste anpassa protokollet för varje specifik celltyp, celletikett, djurmodell, och bildhantering setup. Observera att protocol kan också anpassas för användning på människor, så länge kliniska begränsningar uppfylls.

Introduction

In vivo-cell-spårning är nödvändig för optimering och övervakning av cellulära terapeutika ^en. På grund av sin icke-invasiv art, erbjuder bildbehandling utmärkta möjligheter att övervaka celler in vivo. Magnetisk resonanstomografi (MRT) är oberoende av joniserande strålning och ger en överlägsen bildbehandling upplösning och inneboende mjukdelar kontrast. MRI-baserade cellspårning har redan använts kliniskt för att följa dendritiska celler i melanompatienter ^2. Konventionell klinisk MRT utförs på ^ett H nucleus, närvarande i rörligt vatten i vävnader. Det är också möjligt att genomföra MRI på andra aktiva kärnor, såsom ¹³ C, ¹⁹ C och ²³ Na. Däremot har endast ¹⁹ F MRI tillämpats med framgång på in vivo-spårning cell, eftersom det ger den högsta känsligheten efter ¹ H. Frånvaron av MR-detekterbar endogen ¹⁹ F i vävnader tillåter hög selektivitet signal fördetektering av exogena ¹⁹ F-kontrastmedel och tillåter kvantifiering av fluorkoncentrationen direkt från bilddata. För en detaljerad diskussion om ¹⁹ K MRI, se ^3-5. En nyckelfråga med ¹⁹ F MRI är behovet av att utveckla och optimera lämpliga ¹⁹ F celletiketter, även om flera etiketter har utvecklats, med en trend mot multimodala medel ^6.

Protokollet som beskrivs här är baserad på studier av våra grupper ^7-9, bland de första artiklarna som beskrivs i vivo kvantitativ ¹⁹ F MRI-baserade cell tracking ^10,11. Det allmänna förfarandet för cellspårning med hjälp av ¹⁹ F MRI sammanfattas i Figur 1. Vi beskriver ett generellt protokoll för märkning och avbildning av dendritiska celler (DC) med hjälp av en skräddarsydd perfluorkol kontrastmedel ^8. Den avbildning protokollet är allmänt för olika celltyper, etiketter och djurmodeller. Dencelltyp och djurmodell som beskrivs här bör endast ses som ett exempel, och därför vi inte tillhandahåller information om cellisolering och märkning, utan snarare fokusera på bildprotokoll. Modifieringar kommer att vara nödvändigt för varje etikett, celltyp, djurmodell, och avbildning setup, och dessa kan hittas i litteraturen eller kan behöva optimeras genom forskarna. Några vanliga modifieringar är inkluderade i diskussionen.

Protocol

OBS: Alla experiment och som deltar i djurförsök skall utföras i enlighet med gällande etiska riktlinjer och överensstämmer med standarden djuromsorg och humana krav. 1. Cell Märkning (standard protokoll med saminkubering) Lägg 19 F etikett 8 till omogna DC vid en koncentration av 4 mg/10 6-celler (i 2 ml medium). Skaka försiktigt för blandning. Inkubera cellerna med märket för 3 dagar före mognad och skördande av DCs. …

Representative Results

Här visar vi de typiska resultaten för ett protokoll som innebär överföring av 19 F-märkta celler målsökande till en dränerande lymfkörtel. Figur 2 visar en 19 F-NMR-spektrum av 10 6-märkta celler med användning av ett TFA-referens. Den avbildning installationen utfördes som beskrivs i protokollet (Figur 3). För in vivo-avbildning i använde vi en referens som består av en försluten cylinder med samma etikett som används för ce…

Discussion

Protokollet som beskrivs här beskrivs den allmänna proceduren för de ^vivo-19 F MRI cellspårning. Trots den beskrivna saminkubering metod, det finns flera olika protokoll för märkning av celler med en ¹⁹ F agent. Emellertid är samtidig inkubering oftast används och kan optimeras ytterligare, t.ex. genom tillsats av transfektionsmedel ^6. Själva cellmärkning protokoll kommer att bero på celltypen. Bara viktiga märkningssteg beskrivs i protokollet här. Generell…

Materials

			REAGENTS
PBS	Sigma-Aldrich	MFCD00131855
TFA	Sigma-Aldrich	76-05-1
Ketamine (Ketavet)	Pfizer	778-551
Xylazine (Rompun)	Bayer	QN05 cm92
Ophtosan	Produlab Pharma	2702	eye ointment
			Material name
MRI scanner	Bruker Biospec
NMR spectrometer	Bruker Biospec