Nous décrivons un multi-angle de rotation du système optique d'imagerie (Maroi) pour la quantification in vivo d'un marqueur fluorescent émis par la saposine C (SAPC), dioléoylphosphatidylsérine (DOPS) nanovésicules. En utilisant des modèles murins de cancer et l'arthrite, nous montrons comment la Maroi analyse de la courbe du signal peut être utilisé pour la cartographie et la caractérisation biologique précis des processus pathologiques.
Nous décrivons un multi-angle de rotation du système optique d'imagerie (Maroi) pour la surveillance in vivo de processus physiopathologiques marqués avec un marqueur fluorescent. Des modèles murins de tumeurs du cerveau (et arthrite) ont été utilisés pour évaluer l'utilité de cette méthode. Saposine C (SAPC)-dioléoylphosphatidylsérine (DOPS) nanovésicules marqués avec CellVue Bordeaux (CVM) fluorophore ont été administrés par voie intraveineuse. Les animaux ont ensuite été placés dans le support de rotation (MARS) du système d'imagerie in vivo dans. Les images ont été acquises de 10 ° sur 380 °. Une zone rectangulaire d'intérêt (ROI) a été placé à travers la largeur de l'image complète sur le site de la maladie de modèle. Dans le ROI, et pour chaque image, l'intensité de fluorescence moyenne a été calculée après soustraction de fond. Dans les modèles de souris étudiées, les nanovésicules marquées ont été prises dans les deux tumeurs cérébrales orthotopiques et transgéniques, et dans les sites arthritiques (orteils et chevilles). analyse de la courbe de l'angle de plusieurs image ROI déterminé l'angle avec le signal le plus élevé. Ainsi, l'angle optimal pour l'imagerie de chaque site de la maladie a été caractérisé. Procédé Maroi appliqué à l'imagerie de composés fluorescents est un outil non invasif, économique et précis pour l'analyse quantitative in vivo des états de maladie dans les modèles de souris décrites.
Imagerie de l'animal entier est devenu un outil puissant dans l'étude de la physiopathologie de l'animal. Parmi les systèmes d'imagerie actuels, le MS PRO FX permet aux chercheurs de précision visualisez marquées par fluorescence (ou luminescent) composés et / ou des tissus chez les souris vivant, et en même temps obtenir des images radiographiques. Avec multi modale système de rotation des animaux récemment introduit (MARS), une rotation complète automatique de la souris est réalisé afin de capturer à la fois fluorescent / luminescent et images à rayons X à des angles spécifiques 1. L'acquisition des images peut être programmé de telle sorte que la série d'image séquentielle peut être capturé à des angles spécifiques supplémentaires, aussi petits que 1 °. Cela permet d'identifier une orientation optimale de l'animal, c.-à-. celui dans lequel la distance entre le signal fluorescent / luminescent généré en interne et le dispositif de détection du système est le plus court. Ceci, à son tour, facilite le repositionnement précis de l'animal pour l'imagerie ultérieure soissions pendant les études longitudinales.
Dans ce rapport, nous décrivons la mise en œuvre d'un système multi-angle imagerie optique de rotation (Maroi) pour la quantification in vivo de l'intensité du marqueur fluorescent. Maroi analyse de la courbe du signal peut être utilisé dans des études longitudinales de corrélation directe de la distribution de signal fluorescent à une cartographie précise des sites malades ou des processus biologiques d'intérêt.
Ce système a été utilisé pour surveiller l'absorption de marqueur fluorescent nanovésicules SAPC-DOPS par des tumeurs orthotopiques et spontanées, ainsi que par des foyers arthritique, chez des souris vivantes; elle a fourni des ensembles de données multi-spectrales et multimodales dérivés de couverture rotation complète des animaux. Parmi les nombreuses sondes fluorescentes actuellement disponibles pour l'imagerie in vivo, celles qui émettent dans les régions proches de l'infrarouge lointain et rouges spectrales confèrent les interférences minimales avec la peau et les tissus, et de fournir la plus forte pénétration et image reslution. Nous avons utilisé CellVue Bordeaux (CVM) 2,3, un agent de liaison de la cellule fluorescente rouge lointain (Ex 647/Em 667), pour marquer SAPC-DOPS (SAPC-DOPS-CVM) 4-12.
La détermination précise de l'emplacement et de l'ampleur des tumeurs solides et des foyers inflammatoires dans les affections rhumatismales est essentiel de mettre en œuvre un traitement adéquat et suivre la progression ou de la remise maladie. Alors que les stratégies de valeur, actuelles d'imagerie (rayons X; IRM; ultrasons; X-ray tomodensitométrie) fournissent des évaluations incomplètes de l'état de la maladie. Par exemple, les lésions articulaires arthritiques est généralement évaluée par rayons X, qui fournit des informations sur la structure des os, mais pas sur l'inflammation des tissus mous et de la destruction, caractéristique des premiers stades de la maladie. La méthode de Maroi présentée ici combine les avantages des deux rayons X et les modalités d'imagerie des tissus mous sophistiqués (par exemple IRM ou échographie) dans une plate-forme intégrée, non invasif et simple qui permet également une cartographie 3D complète et la reconstruction du tissu malade ou organe de petits animaux tels que des souris.
Ce procédé tire parti de l'affinité sélective of SAPC-DOPS nanovésicules pour les résidus de phosphatidylsérine apparentes, qui sont abondants dans les membranes des cellules inflammatoires et le cancer. Le déterminant de cette fixation est SAPC, une protéine lysosomiale fusogène avec une forte affinité pour les phospholipides anioniques tels que la phosphatidylsérine 7,10,11. Lorsqu'il est conjugué à une sonde fluorescente (CVM), systémique injecté SAPC-DOPS peut être attribuée à la tumeur et les sites arthritiques par imagerie de fluorescence.
Limites de notre méthode sont liés à sa sensibilité, qui à l'heure actuelle limite son utilisation à l'imagerie des petits animaux comme les souris. Comme avec d'autres procédés d'imagerie, le signal fluorescent optimale par rapport au bruit est limité par la taille de la tumeur ou de l'étendue de l'arthrite, et peut être compromise lors de l'imagerie de tissus ou d'organes à fort arrière-plan (autofluorescence) de telle sorte que les oreilles (imagerie du cerveau), les intestins / fèces (d'imagerie abdominale) et pattes (imagerie des membres postérieurs). À cet égard, nous avons constaté que un colorant rouge lointain comme CVM profournit une meilleure séparation et résolution spectrale dans le réglage in vivo que les autres sondes fluorescentes dans le domaine du visible.
D'autres difficultés, mentionnons mouvement potentiel de l'animal lors de l'imagerie, à la fois en anesthésie et post mortem (rigor mortis). Positionnement du membre postérieur, en particulier, est souvent difficile à stabiliser pour éviter tout mouvement pendant la rotation. Dans son état actuel de la technique est aussi beaucoup de temps, avec des temps de balayage tant que 60 min nécessaires pour compléter une rotation complète et acquérir des images de haute qualité.
La méthode de Maroi présente un certain nombre d'avantages par rapport aux autres modalités d'imagerie. La capacité de l'image à partir de tissus malades 38 (ou plus) sous des angles différents permet la visualisation de la fluorescence qui peut être gênée lors de l'évaluation à partir d'un seul et même plan; Ceci est très utile dans les études animales, car il peut aider à réduire le nombre de faux négatifs qui résultent de l'imagerie à angle inapproprié. Par overlYing rayons X et des images de fluorescence, une localisation anatomique précise du site de la maladie peut être déterminée. Enfin, la possibilité de (in vivo) permet l'imagerie en temps réel pour des études longitudinales à réaliser.
The authors have nothing to disclose.
Ce travail a été financé en partie par les NIH / NCI Nombre subventions 1R01CA158372-01 (Qi) et New Drug Key State Project Grant Nombre 009ZX09102-205 (Qi). Aide à la rédaction a été fourni par le Dr Judy Racadio, et a été financée par l'Université de Cincinnati Département d'hématologie et d'oncologie. Vontz base Imaging Lab (VCIL) au Collège de médecine de l'Université 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) |