Se describe un multi-ángulo de rotación del sistema de formación de imágenes ópticas (Maroi) para la cuantificación in vivo de un marcador fluorescente emitido por saposina C (SAPC)-dioleilfosfatidil serina (DOPS) nanovesículas. El empleo de modelos de ratón de cáncer y la artritis, demostramos cómo el análisis de la curva de la señal de Maroi se puede utilizar para la cartografía precisa y caracterización biológica de los procesos de enfermedad.
Se describe un multi-ángulo de rotación del sistema de formación de imágenes ópticas (Maroi) para el seguimiento in vivo de procesos fisiopatológicos marcados con un marcador fluorescente. Se utilizaron modelos de ratón (tumores cerebrales y artritis) para evaluar la utilidad de este método. Saposina C (SAPC)-dioleoilfosfatidilserina (DOPS) nanovesículas etiquetados con CellVue Granate (CVM) fluoróforo se administraron por vía intravenosa. Los animales se colocaron a continuación en el soporte de rotación (MARS) del sistema de imágenes in vivo en. Las imágenes fueron adquiridas en pasos de 10 º sobre 380 °. Una región rectangular de interés (ROI) se coloca a través de la anchura de la imagen completa en el sitio de la enfermedad modelo. En el retorno de la inversión, y por cada imagen, la intensidad media de fluorescencia se calculó después de la sustracción del fondo. En los modelos de ratones estudiados, los nanovesículas marcadas se recogieron en ambos los tumores cerebrales ortotópico y transgénicos, y en los sitios artríticos (dedos de los pies y los tobillos). El análisis de la curva del ángulo de varios image ROI determina el ángulo con la señal más alta. Por lo tanto, se caracterizó el ángulo óptimo para obtener imágenes de cada sitio de la enfermedad. El método de Maroi aplicado a las imágenes de los compuestos fluorescentes es una herramienta no invasiva, económico, y precisa in vivo para el análisis cuantitativo de los estados de enfermedad en los modelos de ratón descritos.
De imágenes de animales conjunto se ha convertido en una poderosa herramienta en el estudio de la fisiopatología animal. Entre los sistemas de imágenes actuales, el MS PRO FX permite a los investigadores etiquetados correctamente a visualizar con fluorescencia (o luminiscentes) compuestos y / o tejidos en ratones vivos, y al mismo tiempo obtener imágenes de rayos-X. Con el sistema multimodal recientemente introducido la rotación de los animales (MARS) se logra una rotación completa y automatizada del ratón con el fin de captar tanto fluorescente / luminiscentes y las imágenes de rayos X en ángulos específicos 1. La adquisición de imágenes se puede programar de tal manera que la serie de imágenes secuenciales se puede capturar a, ángulos incrementales específicos tan pequeñas como 1 °. Esto permite una para identificar la orientación óptima del animal, es decir. aquel en el que la distancia entre la señal fluorescente / luminiscente generada internamente y dispositivo de detección del sistema es el más corto. Esto, a su vez, facilita el reposicionamiento preciso del animal para formación de imágenes posterior SEssions durante los estudios longitudinales.
En este reporte se describe la implementación de un sistema de multi-ángulo de imagen óptica de rotación (Maroi) para la cuantificación in vivo de la intensidad marcador fluorescente. Análisis de la curva de la señal de Maroi se puede utilizar en estudios longitudinales para la correlación directa de la distribución de la señal fluorescente para mapear con precisión los sitios enfermos o procesos biológicos de interés.
Este sistema se utiliza para controlar la absorción de la etiqueta fluorescente nanovesículas SAPC-DOPS por tumores ortotópico y espontáneas, así como por focos artrítica, en ratones vivos; proporcionó conjuntos de datos multiespectrales y multimodales derivados de cobertura de rotación completa de los animales. Entre las numerosas sondas fluorescentes disponibles para imágenes in vivo, las que emiten en las regiones espectrales del infrarrojo cercano y rojo lejano confieren la menor interferencia con la piel y los tejidos, y proporcionar los más altos de penetración e imagen reslución. Utilizamos CellVue Granate (CVM) 2,3, un enlazador de células fluorescentes rojo lejano (Ex 647/Em 667), para etiquetar SAPC-DOPS (SAPC-DOPS-CVM) 4-12.
La determinación precisa de la ubicación y la magnitud de los tumores sólidos y focos inflamatorios en enfermedades reumáticas es crítica para poner en práctica un tratamiento adecuado y el seguimiento de la progresión de la enfermedad o la remisión. Mientras valiosas estrategias actuales de imagenología (rayos X, resonancia magnética, ecografía, tomografía computarizada de rayos X) proporcionan evaluaciones incompletas de estado de la enfermedad. Por ejemplo, los daños en las articulaciones artríticas es comúnmente evaluada por los rayos X, que proporciona información sobre la estructura de los huesos, pero no en la inflamación de los tejidos blandos y la destrucción, característico de las primeras etapas de la enfermedad. El método que aquí se presenta Maroi combina las ventajas de ambos rayos X y sofisticadas modalidades de imágenes de tejidos blandos (por ejemplo, resonancia magnética o ecografía) en una plataforma integrada, no invasivo y más simple que también permite un mapeo completo 3D y la reconstrucción del tejido u órgano enfermo en animales pequeños tales como ratones.
Este método se aprovecha de la afinidad selectiva Of SAPC-DOPS nanovesículas para los residuos de fosfatidilserina expuestos, que son abundantes en las membranas de cáncer y células inflamatorias. El determinante de esta unión es SAPC, una proteína lisosómica fusogénico con una fuerte afinidad por los fosfolípidos aniónicos, tales como fosfatidilserina 7,10,11. Cuando conjugado con una sonda fluorescente (CVM), inyectada sistémicamente SAPC-DOPS se puede remontar al tumor y sitios artríticas por imágenes de fluorescencia.
Las limitaciones de este método están relacionadas con su sensibilidad, que en la actualidad limita su uso a las imágenes de los animales pequeños como ratones. Al igual que con otros métodos de imagen, señal fluorescente óptimo a ruido está limitado por el tamaño del tumor o de la medida de la artritis, y puede verse comprometida cuando formación de imágenes tejidos u órganos con alto fondo (autofluorescencia) tales como los oídos (de imágenes del cerebro), los intestinos / heces (imagenología abdominal) y patas (imágenes de las extremidades posteriores). A este respecto, se encontró que un colorante rojo lejano como CVM Proproporciona una mejor separación espectral y la resolución en el ajuste en vivo que otras sondas fluorescentes en el rango visible.
Otros peligros incluyen el potencial movimiento del animal durante la exploración, tanto durante la anestesia y post mortem (rigor mortis). Posicionamiento de la extremidad posterior, en particular, es a menudo difícil de estabilizar para evitar el movimiento durante la rotación. En su estado actual de la técnica es también consume mucho tiempo, con los tiempos de exploración mientras 60 min necesarios para completar una rotación completa y adquirir imágenes de alta calidad.
El método de Maroi presenta un número de ventajas sobre otras modalidades de imágenes. La capacidad de la imagen el tejido enfermo de 38 (o más) diferentes ángulos permite la visualización de la fluorescencia que puede ser obstaculizada cuando se evalúa desde un solo plano; Esto es valioso en estudios con animales, ya que puede ayudar a minimizar el número de falsos negativos que resultan de la formación de imágenes en ángulos inapropiados. Por overlde rayos X Ying y las imágenes de fluorescencia, una localización anatómica precisa del sitio enfermo se puede determinar. Por último, la posibilidad de imágenes en vivo (en vivo) permite que se realicen los estudios longitudinales.
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo fue apoyado en parte por el NIH / NCI Subvenciones Número 1R01CA158372-01 (Qi) y Nueva Estado clave de Drogas Proyecto Subvención Número 009ZX09102-205 (Qi). Asistencia escritura fue proporcionado por el Dr. Judy Racadio, y fue financiado por la Universidad de Cincinnati Departamento de Hematología y Oncología. Vontz Core Imaging Lab (VCIL) en la Facultad de Medicina de la Universidad de 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) |