Synthèse, caractérisation et application de nanosons à oxyde de fer superparamagnetic pour la détection de la tuberculose extrapulmonaire
Summary
Pour améliorer les tests de diagnostic sérologiques pour les antigènes de mycobacterium tuberculosis, nous avons développé des nanosondes d’oxyde de fer superparamagnetic pour détecter la tuberculose extrapulmonaire.
Abstract
Une sonde d’imagerie moléculaire comprenant des nanoparticules d’oxyde de fer superparamagnetic (SPIO) et un anticorps de surface De mycobacterium tuberculosis (MtbsAb) a été synthétisée pour améliorer la sensibilité d’imagerie pour la tuberculose extrapulmonaire (ETB). Une nanosonde SPIO a été synthétisée et conjuguée avec MtbsAb. La nanoprobe purifiée de SPIO-MtbsAb a été caractérisée utilisant TEM et NMR. Pour déterminer la capacité de ciblage de la sonde, les nanosondes SPIO-MtbsAb ont été incubées avec Mtb pour des essais d’imagerie in vitro et injectées dans des souris inoculées par Mtb pour une recherche in vivo avec résonance magnétique (MR). La réduction d’amélioration de contraste sur la formation image de résonance magnétique (MRI) des cellules de Mtb et de THP1 a montré proportionnelle à la concentration de nanoprobe de SPIO-MtbsAb. Après 30 min d’injection intraveineuse de nanoprobe de SPIO-MtbsAb dans les souris Mtb-infectées, l’intensité de signal du site granulomatous a été augmentée par 14 fois dans les images de MR T2-weighted comparées à cela dans les souris recevant l’injection de PBS. Les nanosondes MtbsAb peuvent être utilisées comme une modalité nouvelle pour la détection ETB.
Introduction
À l’échelle mondiale, la tuberculose extrapulmonaire (ETB) représente une proportion importante des cas de tuberculose. Néanmoins, le diagnostic d’ETB est souvent manqué ou retardé en raison de sa présentation clinique insidieuse et de la performance pauvre sur des essais diagnostiques ; les faux résultats incluent des frottis de sputum négatifs pour les bacilles acide-rapide, le manque de tissu granulomatous sur l’histopathologie, ou l’échec à la culture Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Par rapport aux cas typiques, etB se produit moins fréquemment et implique peu de libération du bacille de Mtb. En outre, il est généralement localisé à des sites difficiles d’accès, tels que les ganglions lymphatiques, pleura, et les zones ostéo-articulaires1. Ainsi, les procédures invasives pour l’obtention de spécimens cliniques adéquats, ce qui rend la confirmation bactériologique risquée et difficile, sont essentielles2,3,4.
Les tests de détection d’anticorps disponibles dans le commerce pour etb ne sont pas fiables pour la détection clinique en raison de leur large gamme de sensibilité (0,00-1,00) et de leur spécificité (0,59-1,00) pour tous les sites extrapulmonaires combinés5. Des tests immunospot liés à l’enzyme (ELISPOT) pour l’interféron, la protéine de filtrate de culture (CFP) et la cible antigénique de sécrétion précoce (ESAT) ont été utilisés pour diagnostiquer la tuberculose latente et active. Cependant, les résultats varient entre les différents sites de la maladie pour diagnostiquer ETB6,7,8. En outre, la PPD de peau (dérivé purifié de protéine) et QuantiFERON-TB ont fréquemment fourni de faux résultats négatifs9. QuantiFERON-TB-2G est un test de réactivité immunitaire du sang entier, qui ne nécessite pas un spécimen de l’organe affecté et cela peut être un outil de diagnostic alternatif6,10,11. D’autres méthodes diagnostiques généralement utilisées pour la méningite tuberculeuse, comme la réaction en chaîne de polymérase, sont encore trop insensibles pour exclure en toute confiance le diagnostic clinique12,13. Ces tests conventionnels démontrent l’information diagnostique insuffisante pour découvrir le site d’infection extrapulmonaire. Ainsi, de nouvelles modalités diagnostiques sont cliniquement requises.
L’imagerie moléculaire vise à concevoir de nouveaux outils qui peuvent examiner directement les cibles moléculaires spécifiques des processus de la maladie in vivo14,15. L’oxyde de fer superparamagnetic (SPIO), un agent de contraste RmN pondéré par T2, peut augmenter de manière significative la spécificité et la sensibilité de l’imagerie par résonance magnétique (IRM)16,17. Cette nouvelle modalité d’imagerie fonctionnelle peut esquisser avec précision les changements tissulaires au niveau moléculaire par le biais d’interactions ligand-récepteur. Dans cette étude, une nouvelle sonde d’imagerie moléculaire, comprenant des nanoparticules DePIO, a été synthétisée pour conjuguer avec l’anticorps de surface DeMtb (MtbsAb) pour le diagnostic ETB. Les nanosondes SPIO sont peu invasives pour les tissus et les corps soumis à l’examen18,19. En outre, ces nanosondes peuvent démontrer des images précises de M. à de faibles concentrations en raison de leurs propriétés paramagnétiques. En outre, les nanosondes SPIO semblent susciter les réactions allergiques les moins graves parce que la présence d’ions de fer fait partie de la physiologie normale. Ici, la sensibilité et la spécificité des nanosondes SPIO-MtbsAb ciblant ETB ont été évaluées dans les modèles cellulaires et animaux. Les résultats ont démontré que les nanoprobes étaient applicables en tant qu’agents d’imagerie ultrasensibles pour le diagnostic d’ETB.
Protocol
Representative Results
Discussion
Semblable aux études pertinentes, nos résultats concernant les nanoprobes de SPIO-MtbsAb ont démontré une spécificité significative pour Mtb27,28. Le granulome sous-cutané de Mtb a été trouvé 1 mois après injection de tb dans les modèles de souris. Les résultats typiques d’histologie granulomatetous de TB ont inclus l’infiltration de lymphocyte, la présence des macrophages épithélioïdes, et la néovascularization. Des bacilles acide-rapides o…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs sont reconnaissants pour le soutien financier du ministère de l’Économie taiwanais (subventions NSC-101-2120-M-038-001, MOST 104-2622-B-038 -007, MOST 105-2622-B-038-004) pour effectuer ce travail de recherche. Ce manuscrit a été édité par Wallace Academic Editing.
Materials
| (benzotriazol-1-yloxy) tripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate | Sigma-Aldrich | ||
| 1-hydroxybenzotriazole | Sigma-Aldrich | ||
| dextran(T-40) | GE Healthcare Bio-sciences AB | ||
| epichlorohydrin, 2,2'-(ethylenedioxy)bis(ethylamine) | Sigma-Aldrich | ||
| ferric chloride hexahydrate | Fluka | ||
| ferrous chloride tetrahydrate | Fluka | ||
| Human monocytic THP-1 | |||
| M. bovis BCG | Pasteur Mérieux | Connaught strain; ImmuCyst Aventis | |
| MRI | GE medical Systems | 3.0-T, Signa | |
| NH4OH | Fluka | ||
| NMR relaxometer | Bruker | NMS-120 Minispec | |
| Sephacryl S-300 | GE Healthcare Bio-sciences AB | ||
| Sephadex G-25 | GE Healthcare Bio-sciences AB | ||
| SPECTRUM molecular porous membrane tubing, 12,000 -14,000 MW cut off | Spectrum Laboratories Inc | ||
| TB surface antibody- Polyclonal Antibody to Mtb | Acris Antibodies GmbH | BP2027 | |
| transmission electron microscope | JEOL | JEM-2000 EX II |
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