In vivo 19 F MRI voor mobiele Tracking
Summary
We beschrijven een algemeen protocol voor in vivo cell tracking met MRI in een muismodel met ex vivo gemerkte cellen. Een typische protocol voor mobiele etikettering, beeldaanwinst verwerking en kwantificering is inbegrepen.
Abstract
In vivo 19 laat F MRI kwantitatieve cell tracking zonder het gebruik van ioniserende straling. Het is een niet-invasieve techniek die kan worden toegepast op de mens. We beschrijven hier een algemeen protocol voor mobiele etikettering, beeldvorming, en beeldverwerking. De techniek is toepasbaar op verschillende soorten cellen en diermodellen, hoewel hier richten we ons op een typische muismodel voor het bijhouden muizen immuuncellen. De belangrijkste onderwerpen voor mobiele etikettering worden beschreven, omdat deze voor alle modellen relevant zijn. Ook worden verschillende beeldparameters genoemd, hoewel de details zullen verschillen afhankelijk van het MRI systeem en de specifieke configuratie. Ten slotte hebben we onder andere een beeldverwerking protocol voor kwantificering. Variaties voor deze, en andere delen van het protocol, worden beoordeeld in het hoofdstuk discussie. Op basis van de hier beschreven gedetailleerde procedure, moet de gebruiker het protocol aan te passen voor elk specifiek celtype, cellabel, diermodel, en imaging opstart. Merk op dat de pROTOCOL kan ook worden aangepast voor menselijk gebruik, zolang klinische beperkingen wordt voldaan.
Introduction
In vivo cell tracking is essentieel voor de optimalisatie en monitoring van cellulaire therapieën 1. Door de invasieve aard, weergave biedt uitstekende mogelijkheden om cellen in vivo te controleren. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is onafhankelijk van ioniserende straling en zorgt voor een superieure imaging resolutie en intrinsieke wekedelencontrast. MRI-gebaseerde cell tracking is al klinisch gebruikt om dendritische cellen bij patiënten met melanoom 2 volgen. Conventionele MRI wordt uitgevoerd op de 1H kern, aanwezig in de mobiele water in de weefsels worden uitgevoerd. Het is ook mogelijk om MRI te voeren op andere actieve kernen, zoals 13C, 19F pt 23 Na. Echter slechts 19F MRI wordt toegepast om in vivo cell tracking omdat daarmee de hoogste gevoeligheid na 1 H. Aangezien MRI detecteerbaar endogeen 19F in weefsels maakt hoge signaal selectiviteit voor dedetectie van exogene 19 F contrastmiddelen en maakt kwantificering van fluorconcentratie rechtstreeks van de beeldgegevens. Voor een gedetailleerde bespreking van 19 F MRI, zie 3-5. Een belangrijk probleem met 19F MRI is de noodzaak om en optimaliseren geschikte 19F cel etiketten, hoewel verscheidene labels ontwikkeld met een trend naar multimodale middelen 6.
Het protocol hier beschreven is gebaseerd op studies door onze groep 7-9, inclusief de eerste artikelen die in vivo kwantitatief 19F MRI-gebaseerde mobiele 10,11 volgen beschreven. De algemene procedure van cell tracking met 19F MRI wordt samengevat in figuur 1. We beschrijven een algemeen protocol voor de etikettering en de beeldvorming van dendritische cellen (DC's) met behulp van een op maat gemaakte perfluorocarbon contrastmiddel 8. De beeldvormingstechniek is algemeen toepasbaar voor verschillende celtypen, etiketten en diermodellen. Deceltype en diermodel beschreven dienen slechts als voorbeeld, en dus we geen details over de cel isolatie en etikettering, maar zich op de beeldvormingstechniek. Wijzigingen zullen nodig zijn voor elk label, celtype, diermodel, en imaging worden ingesteld, en deze zijn te vinden in de literatuur of moet worden geoptimaliseerd door de onderzoekers. Enkele algemene wijzigingen in de discussie.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het protocol hier beschreven wordt de algemene procedure voor in vivo 19 F MRI cell tracking. Ondanks de beschreven co-incubatie methode, zijn er verschillende protocollen voor het labelen van cellen met een 19F middel. Echter, de co-incubatie meest gebruikt en kan verder worden geoptimaliseerd bijvoorbeeld door toevoeging van transfectie agentia 6. De werkelijke cel labeling protocol afhankelijk van het celtype. Enige sleutel etikettering stappen worden beschreven in h…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij willen Nadine Henn en Arend Heerschap erkennen voor hun waardevolle hulp. Dit werk werd ondersteund door het Nederland Instituut voor Regeneratieve Geneeskunde (NIRM, FES0908), het EU FP7 programma ENCITE (HEALTH-F5-2008-201842) en TargetBraIn (HEALTH-F2-2012-279017), een subsidie van de Volkswagen Foundation ( I/83 443), Nederland Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (VENI 700.10.409 en Vidi 917.76.363), ERC (Advanced Grant 269.019), en de Radboud Universiteit Nijmegen Medisch Centrum (AGIKO-2008-2-4).
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 |
Referências
- Srinivas, M., et al. Imaging of cellular therapies. Adv. Drug Deliv. Rev. 62, 1080-1093 (2010).
- de Vries, I. J., et al. Magnetic resonance tracking of dendritic cells in melanoma patients for monitoring of cellular therapy. Nat. Biotechnol. 23, 1407-1413 (2005).
- Srinivas, M., Heerschap, A., Ahrens, E. T., Figdor, C. G., de Vries, I. J. MRI for quantitative in vivo cell tracking. Trends Biotechnol. 28, 363-370 (2010).
- Ruiz-Cabello, J., Barnett, B. P., Bottomley, P. A., Bulte, J. W. Fluorine (19F) MRS and MRI in biomedicine. NMR Biomed. 24, 114-129 (2011).
- Stoll, G., Basse-Lusebrink, T., Weise, G., Jakob, P. Visualization of inflammation using 19F-magnetic resonance imaging and perfluorocarbons. Wires Nanomed. Nanobiol. 4, 438-447 (2012).
- Srinivas, M., Boehm-Sturm, P., Figdor, C. G., de Vries, I. J., Hoehn, M. Labeling cells for in vivo tracking using (19)F. MRI. Biomaterials. 33, 8830-8840 (2012).
- Ahrens, E. T., Flores, R., Xu, H., Morel, P. A. In vivo imaging platform for tracking immunotherapeutic cells. Nat. Biotechnol. 23, 983-987 (2005).
- Srinivas, M., et al. Customizable, multi-functional fluorocarbon nanoparticles for quantitative in vivo imaging using 19F MRI and optical imaging. Biomaterials. 31, 7070-7077 (2010).
- Boehm-Sturm, P., Mengler, L., Wecker, S., Hoehn, M., Kallur, T. In vivo tracking of human neural stem cells with 19F magnetic resonance imaging. PLoS One. 6, e29040 (2011).
- Srinivas, M., et al. In vivo cytometry of antigen-specific t cells using (19)F. MRI. Magn. Reson. Med. , (2009).
- Srinivas, M., Morel, P. A., Ernst, L. A., Laidlaw, D. H., Ahrens, E. T. Fluorine-19 MRI for visualization and quantification of cell migration in a diabetes model. Magn. Reson. Med. 58, 725-734 (2007).
- Mangala Srinivas, E. T. A. Cellular labeling and quantification for nuclear magnetic resonance techniques. US patent. , (2007).
- Boehm-Sturm, P., Pracht, E. D., Aswendt, M., Henn, N., Hoehn, M. . Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. , (2012).
- Insko, E. K., Bolinger, L. Mapping of the Radiofrequency Field. J. Magn. Res. A. 103, 82-85 (1993).
- Haacke, E. M., Brown, R. W., Thompson, M. R. . Magnetic resonance imaging: physical principles and sequence design. , (1999).
- Scheffler, K. A pictorial description of steady-states in rapid magnetic resonance imaging. Concepts Magn. Res. 11, 291-304 (1999).
- Firbank, M. J., Coulthard, A., Harrison, R. M., Williams, E. D. A comparison of two methods for measuring the signal to noise ratio on MR images. Phys. Med. Biol. 44, 261-264 (1999).
- de Chickera, S. N., et al. Labelling dendritic cells with SPIO has implications for their subsequent in vivo migration as assessed with cellular MRI. Contrast Media Mol. Imaging. 6, 314-327 (2011).
