נדידת תאים דנדריטים ניטור באמצעות<sup> 19</sup> F /<sup> 1</sup> H דימות תהודה מגנטית
Summary
מעקב של תאים באמצעות MRI זכה לתשומת לב ראויה לציון בשנים האחרונות. פרוטוקול זה מתאר את התיוג של תאים דנדריטים עם פלואור (<sup> 19</sup> חלקיקי F) עשירים, ביישום vivo של תאים אלה, וניטור היקף הגירתם לימפה עם הניקוז<sup> 19</sup> F /<sup> 1</sup> H-MRI ו<sup> 19</sup> F גברת.
Abstract
התקדמות רציפה בשיטות הדמיה בלתי פולשניות כגון הדמיה בתהודה מגנטית (MRI) השתפרה מאוד היכולת שלנו ללמוד תהליכים פיסיולוגיים או פתולוגי ביצורי חיים. MRI גם הוא להוכיח להיות כלי רב ערך עבור לכידת תאים מושתלים בגוף חי. אסטרטגיות תיוג תא ראשוניות לשימוש שנעשה MRI של סוכנים בניגוד המשפיעים על זמני ההרפיה MR (T1, T2, T2 *) ולהוביל לשיפור (T1) או דלדול (T2 *) של אות שבו תאים שכותרתו הם הווה. T2 * סוכני שיפור כגון סוכני תחמוצת ברזל (ultrasmall USPIO) להיות מועסקים ללמוד נדידת תאים וחלקם גם אושרו על ידי ה-FDA ליישום קליני. חסרון של T2 * סוכנים הוא הקושי להבחין הכחדת האות שנוצרה על ידי התאים שכותרתו מחפצים אחרים, כגון קרישי דם, מדמם מיקרו או בועות אוויר. במאמר זה, אנו מתארים טכניקה המתעוררות לתאי מעקב in vivo כיהוא מבוסס על סימון התאים עם פלואור (19 F) עשירים בחלקיקים. חלקיקים אלה הוכנו על ידי emulsifying perfluorocarbon (PFC) ולאחר מכן תרכובות המשמשים לתאי תווית, אשר לאחר מכן ניתן הדמיה על ידי 19 F-MRI. יתרונות חשובים של PFCs למעקב אחר תאי in vivo כולל (ט) היעדרות של פחמן בכריכת 19 F in vivo, אשר לאחר מכן מניב תמונות ללא רקע ולהשלים תא selectivityand (ii) את האפשרות לכמת את אות התא על ידי 19 F MR ספקטרוסקופיה .
Introduction
המעקב של תאי in vivo הוא היבט חיוני בכמה תחומים של ביו. לשם כך, שיטות הדמיה בלתי פולשניות באופן סלקטיבי יכול למקם תאים על פני תקופה של זמן הן יקרים מאוד. לפני הפיתוח תלת ממדי התהודה מגנטית (MRI), המעקב של נדידת תאים החיסונית היה מוגבל לניתוחים מיקרוסקופים או ביופסיות רקמות. מעקב סלולרי בעזרת MRI זכה לתשומת לב עצומה בשנים האחרונות, לא רק לאימונולוגים לימוד התנהגות תא חיסון in vivo, אלא גם לחוקרי תאי גזע וקליניים. במהלך אמצע שנתי ה -90, המחקרים הראשונים על חלקיקי תחמוצת ברזל 1 יזם מפל של התפתחויות לתאי מעקב עם MRI. חלקיקי תחמוצת ברזל לקצר את זמן הרגיעה MR (T2 *) של התאים שכותרתו ובכך לגרום לדלדול באות תמונות MR. חלקיקי תחמוצת ברזל להיות מועסקים לתווית מקרופאגים 2, עמ 'oligodendrocyterogenitors 3 והרבה סוגי תאים אחרים. חלק מחלקיקים אלה גם אושרו קליני על ידי ה-FDA לתיוג חיסונים הסלולר בחולים מלנומה 4. מאז in vivo או תיוג vivo לשעבר של תאים עם חלקיקי תחמוצת ברזל מסתמך על קיצור של האות * T2 וזה אחרון יכול להיות גם הביא על ידי הבקשורות לרגישות T2 * השפעת vivo כגון דימומי מיקרו, מרבצי ברזל או בועות אוויר, זה עלול להיות קשה לזהות תאים שכותרתו in vivo מהרקע אחר T2 * הכחדות אות 5.
במאמר זה, אנו מתארים טכניקה למעקב אחר תאים דנדריטים (DC) in vivo על ידי העסקת נ 19/1 דימות בתהודה מגנטית H (MRI). טכנולוגיית מעקב תא זה הוצגה רק בשנת 2005 6, כמה שנים אחרי שכבר דווחו היישומים הוכרו לראשונה ל19 F-MRI ב7. אדוה אחד חשובntage של 19 F מעל תיוג תא חלקיקי תחמוצת ברזל הוא התופעה הביולוגית הנמוכה של 19 F ברקמה, זה מאפשר לעקוב אחר תאים באופן סלקטיבי מאוד עם תמונות בעצם ללא רקע. יתר על כן, זה אפשרי לכיסוי אות נ 19 MR מהתאים המושתלים שכותרתו עם תמונות אנטומיות המתקבלות מהקונבנציונלי 1H-MRI. נ 19/1 H-MRI הוא אפוא רלוונטי במידה ניכרת למחקרים חוקרים נדידת תאים בגוף חי. תאים שנבדקו בשיטה זו מסומנים עם 19 חלקיקים ה-F-עשירים. perfluorocarbons סינטטי הנגזר (PFCs) עיקרם פחמן ואטומי פלואור משמש בדרך כלל כדי להכין את החלקיקים. תרכובות אלה הן מסיסים במים וצריכים להיות emulsified לפני היישום במבחנה או בגוף חי. גודל חלקיקי PFC הרגיל שהועסקו על ידי קבוצות אחרות לin vivo 19 ניסויי מעקב ה-F-MRIנע בין 100 ננומטר ו 245 ננומטר 6,8-10. עם זאת יש לנו הראינו כי היעילות בתיוג תאים דנדריטים עם עליות חלקיקי perfluoro-15-כתר-5-אתר (PFCE) עם חלקיקים בגודל הולך וגדל (> 560 ננומטר). 11
Protocol
Representative Results
Discussion
שיטה זו של העסקת נ 19/1 H MRI כדי לעקוב אחר התנועה של DC לימפה נותנת את ההזדמנות ללמוד את דפוסי הנדידה של תאי מערכת חיסון בגוף חי. תאים הדנדריטים הם דוגמאות מצוינות של מהירות העברת תאים חיסוניים כי הם מסוגלים לתמרן דרך מבנים תלת ממדיים ללא חוזקה הקפדה על מצעים ספ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה מומן על ידי Forschungsgemeinschaft דויטשה לSW (DFG WA 2804) ומענק לאוניברסיטת SW מהמרכז למחקר הניסויי וקליני, שיתוף פעולה של מקס Delbrück מרכז לרפואה מולקולרית ופקולטה לרפואת Charité בברלין. היו הממנים שום תפקיד בתכנון מחקר, איסוף וניתוח נתונים, החלטה לפרסם או הכנה של כתב היד. אנו מודים למר רוברט Westphal לקבלת תמיכה טכנית בתקופת ההתמחות שלו במעבדה שלנו.
Materials
| REAGENTS | |||
| C57BL/6 mice | Charles River, Berlin | ||
| RPMI | Gibco | 21875-091 | |
| FBS Superior | Biochrom AG | S 0615 | |
| HEPES | Gibco-Invitrogen | 15630-056 | |
| Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
| L-glutamine | Gibco | 25030-024 | |
| Dulbecco’s PBS | Sigma Aldrich | D8662 | |
| PFA | Santa Cruz | sc-281692 | |
| Perfluoro-15-crown-5-ether | ChemPur | 391-1996 | |
| Pluronic F-68 | Sigma Aldrich | P5556 | |
| Petri dishes (35 x 10 mm) | VWR, Germany | 391-1996 | |
| 27 ½ G syringes | VWR, Germany | 612-0151 | |
| Nylon cell strainers (100 μm mesh) | VWR, Germany | 734-0004 | |
| NMR tubes | VWR, Germany | 634-0461 | |
| EQUIPMENT | |||
| Dissection tools | FST | ||
| CO2 incubator | Binder | ||
| Small animal MR system | Bruker Biospin | 9.4T BioSpec 94/20 USR, ParaVision Acquisition and Processing Software | |
| 1H/19F dual-tunable volume RF coil | Rapid Biomed, Würzburg, Germany | 35 mm inner diameter, 50 mm length | |
| 19F spectroscopy coil | in-house | tune/match loop coil, 4 turns, inner diameter 5 mm, 10 mm long, two capacitors for tuning and matching | |
| Isoflurane inhalation system | Föhr Medical Instruments GmbH | ||
| Animal monitoring system Model 1025 | SA Instruments Inc., New York, USA |
Riferimenti
- Yeh, T. C., Zhang, W., Ildstad, S. T., Ho, C. In vivo dynamic MRI tracking of rat T-cells labeled with superparamagnetic iron-oxide particles. Magn. Reson. Med. 33 (2), 200-208 (1995).
- Weissleder, R., Cheng, H. C., Bogdanova, A., Bogdanov, A. Magnetically labeled cells can be detected by MR imaging. J. Magn. Reson. Imaging. 7 (1), 258-263 (1997).
- Franklin, R. J., Blaschuk, K. L., Bearchell, M. C., Prestoz, L. L., Setzu, A., et al. Magnetic resonance imaging of transplanted oligodendrocyte precursors in the rat brain. NeuroReport. 10 (18), 3961-3965 (1999).
- de Vries, I. J., Lesterhuis, W. J., Barentsz, J. O., Verdijk, P., van Krieken, J. H., et al. Magnetic resonance tracking of dendritic cells in melanoma patients for monitoring of cellular therapy. Nat. Biotechnol. 23 (11), 1407-1413 (2005).
- Liu, W., Frank, J. A. Detection and quantification of magnetically labeled cells by cellular MRI. Eur. J. Radiol. 70 (2), 258-264 (2009).
- Ahrens, E. T., Flores, R., Xu, H., Morel, P. A. In vivo imaging platform for tracking immunotherapeutic cells. Nat. Biotechnol. 23 (8), 983-987 (2005).
- Holland, G. N., Bottomley, P. A., Hinshaw, W. S. F-19 Magnetic-Resonance Imaging. Journal of Magnetic Resonance. 28 (1), 133-136 (1977).
- Partlow, K. C., Chen, J., Brant, J. A., Neubauer, A. M., Meyerrose, T. E., et al. 19F magnetic resonance imaging for stem/progenitor cell tracking with multiple unique perfluorocarbon nanobeacons. FASEB J. 21 (8), 1647-1654 (2007).
- Ruiz-Cabello, J., Walczak, P., Kedziorek, D. A., Chacko, V. P., Schmieder, A. H., et al. In vivo “hot spot” MR imaging of neural stem cells using fluorinated nanoparticles. Magn. Reson. Med. 60 (6), 1506-1511 (2008).
- 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 (4), 725-734 (2007).
- Waiczies, H., Lepore, S., Janitzek, N., Hagen, U., Seifert, F., et al. Perfluorocarbon particle size influences magnetic resonance signal and immunological properties of dendritic cells. PLoS ONE. 6 (7), e21981 (2011).
- Matheu, M. P., Sen, D., Cahalan, M. D., Parker, I. Generation of Bone Marrow Derived Murine Dendritic Cells for Use in 2-photon Imaging. J. Vis. Exp. (17), e773 (2008).
- Inaba, K., Inaba, M., Romani, N., Aya, H., Deguchi, M., et al. Generation of large numbers of dendritic cells from mouse bone marrow cultures supplemented with granulocyte/macrophage colony-stimulating factor. Journal of Experimental Medicine. 176 (6), 1693-1702 (1992).
- Lanzavecchia, A., Sallusto, F. Ralph M. Steinman. 1943-2011. Cell. 147 (6), 1216-1217 (1943).
- Srinivas, M., Turner, M. S., Janjic, J. M., Morel, P. A., Laidlaw, D. H., et al. In vivo cytometry of antigen-specific t cells using 19F. MRI. Magn. Reson. Med. 62 (3), 747-753 (2009).
- Srinivas, M., Heerschap, A., Ahrens, E. T., Figdor, C. G., de Vries, I. J. (19)F MRI for quantitative in vivo cell tracking. Trends Biotechnol. 28 (7), 363-370 (2010).
- Lammermann, T., Bader, B. L., Monkley, S. J., Worbs, T., Wedlich-Soldner, R., et al. Rapid leukocyte migration by integrin-independent flowing and squeezing. Nature. 453 (7191), 51-55 (2008).
- Liu, M. S., Long, D. M. Perfluoroctylbromide as a diagnostic contrast medium in gastroenterography. Radiology. 122 (1), 71-76 (1977).
- Kwiatkowska, K., Sobota, A. Signaling pathways in phagocytosis. Bioessays. 21 (5), 422-431 (1999).
- Mitragotri, S., Lahann, J. Physical approaches to biomaterial design. Nat. Mater. 8 (1), 15-23 (2009).
- Hoult, D. I., Richards, R. E. The signal-to-noise ratio of the nuclear magnetic resonance experiment. J. Magn. Reson. 24 (1), 71-85 (1976).
- Kovacs, H., Moskau, D., Spraul, M. Cryogenically cooled probes – a leap in NMR technology. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 46 (2-3), 131-155 (2005).
- Waiczies, H., Millward, J. M., Lepore, S., Infante-Duarte, C., Pohlmann, A., et al. Identification of Cellular Infiltrates during Early Stages of Brain Inflammation with Magnetic Resonance Microscopy. PLoS ONE. 7 (3), e32796 (2012).
- Haacke, E. M. . Magnetic resonance imaging physical principles and sequence design. , (1999).
