使用して樹状細胞の移行の監視<sup> 19</sup> F /<sup> 1</sup> H磁気共鳴イメージング
Summary
MRIを用いて細胞の追跡は、過去数年間に顕著な注目を集めている。このプロトコルは、フッ素と樹状細胞のラベルを記述する（<sup> 19</sup> F）に富む粒子、これらの細胞のin vivoでの応用、で排出リンパ節への移動の程度を監視する<sup> 19</sup> F /<sup> 1</sup> H MRIと<sup> 19</sup> F MRS。
Abstract
このような磁気共鳴などの非侵襲的イメージングモダリティの継続進歩はイメージング（MRI）は、大幅に生活生物の生理的または病理学的プロセスを研究するために我々の能力を改善している。 MRIはまた、in vivoで移植された細胞を捕捉するための貴重なツールであることが証明されて。 MR緩和時間に影響を与える造影剤のMRIなさ使用する初期細胞標識戦略（T1、T2、T2 *）と標識された細胞が存在するシグナルの増強（T1）又は枯渇（T2 *）につながる。このような超酸化鉄剤（USPIO）は細胞遊走およびいくつかを研究するために用いられてきたとしてT2 *増強剤は、臨床応用のためにFDAによって承認されている。 T2 *剤の欠点は、血液凝固、マイクロ出血や気泡等の他のアーティファクトから標識された細胞によって作成された信号消光を区別することが困難である。本稿では、 生体内でトラッキング細胞についての新興技術を記述するフッ素（19 F）が豊富な粒子で細胞をラベルに基づいています。これらの粒子は、パーフルオロカーボン（PFC）の化合物を乳化することにより調製し、その後MRI 19 Fによって画像化することができる標識細胞に使用される。 生体内では、（i）は、その後19 F MR分光法による細胞シグナルを定量化するために、背景のない画像と完全セルselectivityand（ii）の可能性をもたらし、生体内での炭素に結合した19 F、非存在下で細胞を追跡するためのPFC類の重要な利点。
Introduction
生体内での細胞の追跡は生物医学のいくつかの分野において重要な側面である。このために、選択的に、ある期間にわたって細胞をローカライズすることができ非侵襲イメージング技術は非常に貴重である。 3次元磁気共鳴イメージング（MRI）の開発に先立ち、免疫細胞遊走の追跡は、顕微鏡の分析又は組織生検に限られていた。 MRIの助けを借りて追跡細胞は、 生体内の免疫細胞の挙動を研究するための免疫学者だけでなく、臨床および幹細胞の研究者だけでなく、過去数年間で莫大な注目を集めている。 90年代半ばの間に、酸化鉄の最初の研究では、MRIで追跡セルに対して開発のカスケードを開始した1ナノ。酸化鉄粒子は、標識された細胞のMR緩和時間（T2 *）短縮し、従って、MR画像の信号枯渇を招く。酸化鉄粒子は、ラベルマクロファージ2、オリゴデンドロサイトウェブに採用されているrogenitors 3および他の多くの細胞型。これらの粒子の一部は、臨床的にメラノーマ患者4のセルラワクチンを標識するためにFDAによって承認されている。 インビボで発信または酸化鉄粒子による細胞のex vivoでの標識は、T2 *信号の短縮に依存しており、後者はまた、マイクロ出血、鉄沈着物や気泡等のインビボ感受性に関連したT2 *効果によってもたらされることができるそれは、他のバックグラウンドT2 *信号絶滅5からin vivoで標識された細胞を同定することは困難かもしれません。
本稿では、19 F / 1 H磁気共鳴イメージング（MRI）を使用することによってインビボで樹状細胞（DC）を追跡する技術が記載されている。この細胞トラッキング技術は、MRIにおける19 Fのために最初に認識アプリケーションが7と報告されていた数年後、2005年6で導入されました。一つの重要なアドバ酸化鉄粒子の細胞標識上の19 Fのntageは、組織内の19 Fの低い生物学的な発生であり、これは、基本的に背景のない画像と非常に選択的に細胞を追跡することが可能となる。また、従来1H MRIから得られた解剖画像で標識した細胞移植から19 F MR信号をオーバーレイすることができる。19 F / 1 H MRIしたがって、in vivoでの細胞遊走を調査研究にかなり関連している。この方法で検討した細胞を19 F-リッチな粒子で標識される。主に炭素およびフッ素原子からなる合成由来パーフルオロカーボン（PFC）は、一般に粒子を調製するために使用される。これらの化合物は水に不溶性であり、in vitroまたはin vivoでの適用の前に乳化する必要がある。 インビボ19のための他のグループによって使用されてきたPFC粒子F-MRI追跡実験の通常のサイズ100 nmおよび245 nmの6,8-10の間の範囲にある。我々は、しかし、ことが示されている増加粒径（> 560 nm）のとペルフルオロ-15 -クラウン5 -エーテル（PFCE）粒子が増えると樹状細胞をラベルで効率11
Protocol
Representative Results
Discussion
リンパ節へのDCの移動に追従する19 F / 1 H MRIを用いるこの方法は、 生体内で免疫細胞の移動パターンを検討する機会を与える。樹状細胞は急速に緊密に特定の基材17に付着することなく3次元構造を通して操縦することができる免疫細胞の移行の優れた例である。記載された技術の低い空間分解能（μmの範囲は）多光子顕微鏡で達成することができる高分解能（nm…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究では、ベルリンの分子医学とシャリテ医学部センターをDelbrückの実験的および臨床研究センター、マックスの協力からSWにドイツ学術振興（DFG WA 2804）とSWに大学の助成金によって賄われていた。資金提供者は、研究デザイン、データ収集と分析、公表することを決定、または原稿の準備で何の役割を持っていた。我々は我々の研究室で彼のインターンシップ中に技術的なサポートのために氏ロバート·ウェストファルに感謝します。
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).
