Fareler ve Merkezi Sinir Sisteminde Kök Hücre İmplantasyonu Multimodal Görüntüleme
Summary
In vivo biyolüminesans ve manyetik rezonans görüntüleme (i) ve (ii) post mortem histolojik analiz: Bu makale ile kemirgen beyinde hücresel greft multimodal görüntüleme için optimize edilmiş olaylar dizisi anlatılmaktadır. Tek bir hayvan bu görüntüleme yöntemleri birleştirerek, yüksek çözünürlüklü, duyarlılık ve özgüllük ile hücresel greft değerlendirilmesine olanak tanımaktadır.
Abstract
Son on yıl içinde, kök hücre nakli preklinik ve klinik çalışmalarda her iki hastalığın, çok çeşitli birincil veya ikincil tedavi yöntemi olarak artan bir ilgi kazandı. Ancak, fonksiyonel sonuç ve / veya doku rejenerasyonu aşağıdaki kök hücre nakli ile ilgili sonuçlar oldukça çeşitlidir bugüne kadar. Genellikle bir klinik fayda altta yatan mekanizma (lar) 1 derin bir anlayış olmadan görülmektedir. Bu nedenle, birden çabaları doğru bir yaşam, kader ve aşılı kök hücre ve / veya mikro-çevre fizyolojisi değerlendirmek için nihai amacı ile aşılama kök hücre izlemek için farklı moleküler görüntüleme yöntemlerinin gelişmesine yol açmıştır. Moleküler görüntüleme tarafından belirlenen bir veya daha fazla parametre gözlenen değişiklikler gözlenen klinik etkisi ile ilişkili olabilir. Bu kapsamda çalışmalarımız biyolüminesans görüntüleme kombine kullanımı (BLI), manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ve histolojik analysi odaklanmaks aşılama kök hücre değerlendirmek.
BLI yaygın olarak non-invaziv hücreler Lusiferaz-raportör gen ifade eden bir biyokimyasal reaksiyon dayalı nakli 2-7, ardından hücre izleme gerçekleştirmek ve zamanla hücre sağkalım izlemek için kullanılır substratına ışık aşağıdaki etkileşimi yayabilir (örn. D- lusiferin) 8, 9. Diğer taraftan MR duyarlılığı yüksek bir MRG kontrast madde ile hücre etiketleme sonra oluşturulan kontrast bağlı olmasına rağmen, 10 klinik olarak uygulanabilen ve kesin bir şekilde çok yüksek çözünürlüklü 11-15 hücresel greftler bulmak için kullanılan bir non-invaziv bir tekniktir . Son olarak, post-mortem histolojik analiz en yüksek çözünürlük ve hassasiyet ile non-invaziv teknikler ile elde edilen araştırma sonuçları doğrulamak için tercih edilen yöntemdir. Ayrıca son nokta histolojik analiz bize aşılı hücreleri ve / veya çevre dokulara, ba detaylı fenotipik analizi yarabilirsinizflüoresan raportör protein ve / veya spesifik antikorlar ile doğrudan hücre etiketleme kullanımı sed.
Özetle, burada görsel olarak farklı kök hücre ve / veya çevre ile ilişkili farelerin MSS aşılama kök hücre aşağıdaki özellikleri çözmeye BLI, MRI ve histoloji tamamlayıcılık göstermektedir. Örnek olarak, kemik iliği kaynaklı genetik olarak geliştirilmiş Yeşil floresan proteini (EGFP) ve ateşböceği Lusiferaz (değişimlerine) ve mavi floresan mikron büyüklüğünde demir oksit parçacıkları (MPIOs) ile etiketlenmiş ifade mühendislik stromal hücreleri, aşılanmış olacak Bağışıklık yetkili fareler ve sonucu MSS BLI, MRI ve histoloji (Şekil 1) tarafından izlenecektir.
Protocol
Discussion
Bu yazıda, immün yetenekli farelerin MSS hücresel implantların detaylı karakterizasyonu için üç tamamlayıcı görüntüleme yöntemlerinin kombinasyonu (BLI, MRI ve histoloji) için optimize edilmiş bir protokol tanımlamaktadır. Muhabir genler ateş böceği Lusiferaz ve EGFP, ve GB MPIO ile doğrudan hücre etiketleme ile genetik modifikasyona bağlı hücrelerin raportör gen etiketleme, kombinasyonu in vivo kök hücre greftler doğru bir değerlendirme yol açar.
BMS…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| IMDM | Lonza | BE12-722F | Component of the cell growth medium CEM |
| Fetal bovine serum | Gibco | 10270-106 | Component of the cell growth medium CEM |
| Horse serum | Gibco | 1605-122 | Component of the cell growth medium CEM |
| Penicillin-streptomycin | Gibco | 15140 | Component of the cell growth medium CEM |
| Fungizone | Gibco | 15290-018 | Component of the cell growth medium CEM |
| PBS | Gibco | 14190 | |
| Puromycine | Invivogen | ant-pr-1 | |
| trypsin | Gibco | 25300 | |
| GB MPIO | Bangs Laboratories | ME04F/7833 | |
| D-luciferin | Promega | E1601 | |
| Ketamine (Ketalar) | Pfizer | ||
| Xylazine (Rompun) | Bayer Health care | ||
| Isoflurane | Isoflo | 05260-05 | |
| 0.9% NaCl solution | Baxter | ||
| paraformaldehyde | Merck | 1.04005.1000 | |
| sucrose | Applichem | A1125 | |
| Micro-injection pump | KD scientific | KDS100 | |
| Photon imager | Biospace Lab | ||
| 9.4T MR scanner | Bruker Biospin | Biospec 94/20 USR | |
| BX51 microscope | Olympus | BX51 | |
| Mycrom HM cryostat | Prosan | HM525 | |
| syringe | Hamilton | 7635-01 | |
| 30 gauge needle | Hamilton | 7762-03 | |
| Photo Vision software | Biospace Lab | ||
| M3vision software | Biospace Lab | ||
| Paravision 5.1 software | Bruker Biospin | ||
| Amira 4.0 software | Visage Imaging |
References
- Rodriguez-Porcel, M., Wu, J. C., Gambhir, S. S. . Molecular imaging of stem cells. , (2008).
- Bergwerf, I., De Vocht, N., Tambuyzer, B. Reporter gene-expressing bone marrow-derived stromal cells are immune-tolerated following implantation in the central nervous system of syngeneic immunocompetent mice. BMC Biotechnol. 9, 1 (2009).
- Bergwerf, I., Tambuyzer, B., De Vocht, N. Recognition of cellular implants by the brain’s innate immune system. Immunol. Cell Biol. 89, 511-516 (2011).
- Bradbury, M. S., Panagiotakos, G., Chan, B. K. Optical bioluminescence imaging of human ES cell progeny in the rodent CNS. J. Neurochem. 102, 2029-2039 (2007).
- De Vocht, N., Bergwerf, I., Vanhoutte, G. Labeling of Luciferase/eGFP-Expressing Bone Marrow-Derived Stromal Cells with Fluorescent Micron-Sized Iron Oxide Particles Improves Quantitative and Qualitative Multimodal Imaging of Cellular Grafts In Vivo. Mol Imaging Biol. , (2011).
- Reekmans, K., Praet, J., Daans, J. Current Challenges for the Advancement of Neural Stem Cell Biology and Transplantation Research. Stem Cell Rev. , (2011).
- Reekmans, K. P., Praet, J., De Vocht, N. Clinical potential of intravenous neural stem cell delivery for treatment of neuroinflammatory disease in mice. Cell Transplant. 20, 851-869 (2011).
- Contag, C. H., Bachmann, M. H. Advances in in vivo bioluminescence imaging of gene expression. Annu. Rev. Biomed. Eng. 4, 235-260 (2002).
- Sadikot, R. T., Blackwell, T. S. Bioluminescence imaging. Proc. Am. Thorac. Soc. 2, 511-540 (2005).
- Sykova, E., Jendelova, P., Herynek, V. MR tracking of stem cells in living recipients. Methods Mol. Biol. 549, 197-215 (2009).
- Daadi, M. M., Li, Z., Arac, A. Molecular and magnetic resonance imaging of human embryonic stem cell-derived neural stem cell grafts in ischemic rat. 17, 1282-1291 (2009).
- Heyn, C., Ronald, J. A., Ramadan, S. S. In vivo MRI of cancer cell fate at the single-cell level in a mouse model of breast cancer metastasis to the brain. Magn. Reson. Med. 56, 1001-1010 (2006).
- Hoehn, M., Kustermann, E., Blunk, J. Monitoring of implanted stem cell migration in vivo: a highly resolved in vivo magnetic resonance imaging investigation of experimental stroke in rat. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 16267-16272 (2002).
- Jendelova, P., Herynek, V., DeCroos, J. Imaging the fate of implanted bone marrow stromal cells labeled with superparamagnetic nanoparticles. Magn. Reson. Med. 50, 767-776 (2003).
- Modo, M., Mellodew, K., Cash, D. Mapping transplanted stem cell migration after a stroke: a serial, in vivo magnetic resonance imaging study. Neuroimage. 21, 311-317 (2004).
- Boutry, S., Brunin, S., Mahieu, I. Magnetic labeling of non-phagocytic adherent cells with iron oxide nanoparticles: a comprehensive study. Contrast Media Mol. Imaging. 3, 223-232 (2008).
- Mailander, V., Lorenz, M. R., Holzapfel, V. Carboxylated superparamagnetic iron oxide particles label cells intracellularly without transfection agents. Mol Imaging Biol. 10, 138-146 (2008).
- Modo, M., Hoehn, M., Bulte, J. W. Cellular MR imaging. Mol. Imaging. 4, 143-164 (2005).
- Hinds, K. A., Hill, J. M., Shapiro, E. M. Highly efficient endosomal labeling of progenitor and stem cells with large magnetic particles allows magnetic resonance imaging of single cells. Blood. 102, 867-872 (2003).
- Shapiro, E. M., Sharer, K., Skrtic, S. In vivo detection of single cells by MRI. Magn. Reson. Med. 55, 242-249 (2006).
- Shapiro, E. M., Skrtic, S., Sharer, K. MRI detection of single particles for cellular imaging. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 10901-10906 (2004).
- Crabbe, A., Vandeputte, C., Dresselaers, T. Effects of MRI contrast agents on the stem cell phenotype. Cell Transplant. 19, 919-936 (2010).
- Szarecka, A., Xu, Y., Tang, P. Dynamics of firefly luciferase inhibition by general anesthetics: Gaussian and anisotropic network analyses. Biophys. J. 93, 1895-1905 (2007).
- Keyaerts, M., Heneweer, C., Gainkam, L. O. Plasma protein binding of luciferase substrates influences sensitivity and accuracy of bioluminescence imaging. Mol. Imaging. Biol. 13, 59-66 (2011).
- Keyaerts, M., Verschueren, J., Bos, T. J. Dynamic bioluminescence imaging for quantitative tumour burden assessment using IV or IP administration of D: -luciferin: effect on intensity, time kinetics and repeatability of photon emission. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 35, 999-1007 (2008).
- Zhang, Y., Bressler, J. P., Neal, J. ABCG2/BCRP expression modulates D-Luciferin based bioluminescence imaging. Cancer Res. 67, 9389-9397 (2007).
- Brightwell, G., Poirier, V., Cole, E. Serum-dependent and cell cycle-dependent expression from a cytomegalovirus-based mammalian expression vector. Gene. 194, 115-123 (1997).
- Grassi, G., Maccaroni, P., Meyer, R. Inhibitors of DNA methylation and histone deacetylation activate cytomegalovirus promoter-controlled reporter gene expression in human glioblastoma cell line U87. Carcinogenesis. 24, 1625-1635 (2003).
- Krishnan, M., Park, J. M., Cao, F. Effects of epigenetic modulation on reporter gene expression: implications for stem cell imaging. FASEB J. 20, 106-108 (2006).
- Svensson, R. U., Barnes, J. M., Rokhlin, O. W. Chemotherapeutic agents up-regulate the cytomegalovirus promoter: implications for bioluminescence imaging of tumor response to therapy. Cancer Res. 67, 10445-10454 (2007).
