Vi beskriver en multi-vinkel rotasjons optisk imaging (Maroi) system for in vivo kvantifisering av en fluoriserende fargestoff levert av saposin C (SapC)-dioleoylphosphatidylserine (DOPer) nanovesicles. Anvendelse av musemodeller for kreft og artritt, viser vi hvordan Maroi signalkurve-analyse kan anvendes for nøyaktig kartlegging og biologisk karakterisering av sykdomsprosessene.
Vi beskriver en flervinkelrotasjons optisk imaging (Maroi) system for in vivo overvåkning av physiopathological prosesser som er merket med en fluorescerende markør. Musemodeller (hjernesvulst og leddgikt) ble brukt for å vurdere nytten av denne metoden. Saposin C (SapC)-dioleoylphosphatidylserine (DOPS) nanovesicles merket med CellVue Maroon (CVM) Fluoroforen ble administrert intravenøst. Dyrene ble så plassert i rotasjonsholderen (MARS) for in vivo avbildningssystem. Bildene ble kjøpt i 10 ° trinn enn 380 °. Et rektangulært område av interesse (ROI) ble plassert over hele bildebredde på modellen sykdomsstedet. Innenfor ROI, og for hvert bilde, ble gjennomsnittlig fluorescens intensitet beregnet etter bakgrunn subtraksjon. I musemodeller studert, ble de merkede nanovesicles tatt opp i både ortotopiske og transgene hjernesvulster, og i leddgikt nettsteder (tær og ankler). Curve analyse av multi vinkel image ROIs bestemt vinkel med den høyeste signal. Således var den optimale vinkel for å avbilde hver sykdomsstedet karakterisert. Den Maroi metode anvendt til avbildning av fluoriserende forbindelser er en ikke-invasiv, økonomisk og nøyaktig verktøy for in vivo kvantitativ analyse av sykdomstilstander i de beskrevne musemodeller.
Hele dyret bildebehandling har blitt et kraftig verktøy i studiet av dyr physiopathology. Blant aktuelle avbildningssystemer, gjør det mulig for MS FX PRO forskere å visualisere nøyaktig fluorescensmerkede (eller selvlysende) forbindelser og / eller vev i levende mus, og samtidig oppnå røntgenbilder. Med den nylig introduserte multi modal dyr rotasjonssystem (MARS) et komplett automatisert rotasjon av musen er oppnådd for å fange opp både fluoriserende / selvlysende og X-ray bilder på bestemte vinkler en. Image oppkjøpet kan programmeres slik at sekvensiell bildeserie kan fanges på bestemte, inkrementelle vinkler så små som 1 °. Dette tillater en å identifisere den optimale orientering av dyret, dvs.. at der avstanden mellom den internt genererte fluorescerende / luminescerende signal og systemets registreringsenhet er den korteste. Dette i sin tur muliggjør nøyaktig posisjonering av dyret for påfølgende avbildning sessions under longitudinelle studier.
I denne rapporten beskriver vi gjennomføringen av en multi-vinkel rotasjons optisk imaging (Maroi) system for in vivo kvantifisering av fluoriserende fargestoff intensitet. Maroi signalkurve analyse kan brukes i longitudinelle studier for direkte korrelasjon av fluorescerende signal distribusjon til nettopp kartlegge syke nettsteder eller biologiske prosesser av interesse.
Dette system ble anvendt for å overvåke absorpsjonen av fluorescensmerkede SapC-DOPS nanovesicles ved ortotopiske og spontane tumorer, så vel som av artrittisk brennpunktene, i levende mus; det ga multispektrale og multimodale datasett avledet fra komplett rotasjons dekning av dyrene. Blant de mange fluorescerende prober for tiden tilgjengelig for in vivo avbildning, som slipper ut i nær-infrarød og langt-røde spektrale regioner konferere den laveste interferens med hud og vev, og gi den høyeste penetrasjon og bilde resolution. Vi brukte CellVue Maroon (CVM) 2,3, et langt rødt fluoriserende celle linker (Ex 647/Em 667), å merke SapC-DOPS (SapC-DOPS-CVM) 4-12.
Nøyaktig bestemmelse av plasseringen og omfanget av solide svulster og inflammatoriske foci i revmatiske lidelser er avgjørende for å gjennomføre adekvat behandling og oppfølging sykdomsprogresjon eller remisjon. Mens verdifulle, aktuelle bildebehandlings strategier (røntgen, MR, ultralyd, røntgen computertomografi) gir ufullstendige vurderinger av sykdomsstatus. For eksempel er leddgikt leddskader ofte vurdert av røntgenstråler, som gir informasjon om beinstruktur, men ikke på mykt vev betennelse og ødeleggelse, karakteristisk for tidlige stadier av sykdommen. Den Maroi Metoden som presenteres her kombinerer fordelene med både røntgen og sofistikerte myke vev bildediagnostikk (f.eks MR eller ultralyd) i en integrert, ikke-invasiv og enklere plattform som også gir mulighet for en full 3D kartlegging og gjenoppbygging av sykt vev eller organ i små dyr slik som mus.
Denne fremgangsmåte utnytter den selektive affinitet of SapC-DOPS nanovesicles for utsatte Phosphatidylserine rester, som er rik på membraner av kreft og betennelsesceller. Determinant av denne bindingen er SapC, en fusogenic lysosomal protein med en sterk affinitet for anioniske fosfolipider som fosfatidylserin 7,10,11. Når konjugert til et fluorescerende probe (CVM), kan systemisk injisert SapC-DOPS spores til tumor og leddgikt nettsteder ved fluorescens bildebehandling.
Begrensninger av vår metode er knyttet til dens følsomhet, som i dag begrenser bruken til avbildning av smådyr som mus. Som med andre avbildningsmetoder, er optimal fluorescerende signal til støyforhold begrenset av størrelsen av tumoren eller omfanget av artritt, og kan forringes når imaging vev eller organer med høy bakgrunn (autofluorescens) som ørene (avbildning av hjernen), tarmer / avføring (abdominal avbildning) og labber (hind lem imaging). I denne sammenheng, fant vi at en langt-rødt fargestoff som CVM probringer bedre spektral separasjon og oppløsning i in vivo innstilling enn på andre fluorescerende prober i det synlige området.
Andre fallgruver omfatter potensielle bevegelse av dyret under avbildning, både mens bedøvet og post mortem (rigor mortis). Hind lem posisjonering, spesielt, ofte er vanskelig å stabilisere for å unngå bevegelse under rotasjon. I sin nåværende tilstand teknikken er også tidkrevende, med skanne ganger så lenge som 60 minutter som trengs for å fullføre en full rotasjon og skaffe bilder av høy kvalitet.
Den Maroi metoden presenterer en rekke fordeler fremfor andre bildediagnostikk. Evnen til bilde sykt vev fra 38 (eller flere) forskjellige vinkler tillater visualisering av fluorescens som kan være når man vurderer det fra et enkelt plan hindres; Dette er verdifullt i dyrestudier, fordi det kan bidra til å redusere antall falske negative som følge av bildebehandling på upassende vinkler. Ved å overlying X-ray og fluorescens bilder, kan en presis anatomisk lokalisering av den syke nettstedet bestemmes. Endelig er muligheten for direkte (in vivo) avbildning tillater langsgående undersøkelser som skal utføres.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet delvis av NIH / NCI Grants Number 1R01CA158372-01 (til Qi) og New Drug State Key Prosjekt Grant Number 009ZX09102-205 (til Qi). Skrive assistanse ble gitt av Dr. Judy Racadio, og ble finansiert av Universitetet i Cincinnati Institutt for hematologi og onkologi. Vontz Kjerne Imaging Lab (VCIL) i College of Medicine ved University of 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) |