方法文章

细胞运输的正电子发射断层扫描成像:一种细胞放射性标记方法

DOI：

10.3791/64117

⸱

2023年10月27日

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1Division of Nuclear Medicine, Department of Radiology, Mayo Clinic, 2Department of Radiology, University of Colorado Anschutz Medical Campus

本文内容

摘要

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这里介绍的是使用即用型放射性标记合成子[89Zr]Zr-p-异硫氰酸基苄基-去铁胺（[89Zr]Zr-DBN）用正电子发射断层扫描（PET）放射性同位素89Zr（t1/2 78.4 h）对细胞进行放射性标记的方案。用 [89Zr]Zr-DBN 放射性标记细胞允许在给药后长达 7 天内对体内 PET 中施用的放射性标记细胞进行无创跟踪和成像。

摘要

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干细胞和嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法正在成为器官再生的有前途的疗法和各种癌症的免疫疗法。尽管在这些领域取得了重大进展，但仍需学习更多知识，以更好地了解生命系统中施用治疗细胞的药代动力学和药效学。对于使用正电子发射断层扫描 （PET） 对细胞进行非侵入性体内追踪，已经开发了一种利用 89 Zr （t1/2 78.4 h） 的新型 [89Zr]Zr-p-异硫氰酸基苄基-去铁胺 （[89Zr]Zr-DBN） 介导的细胞放射性标记方法。本方案描述了一种[89Zr]Zr-DBN介导的即用型放射性标记合成子，用于直接放射性标记各种细胞，包括间充质干细胞、谱系引导的造心干细胞、肝脏再生肝细胞、白细胞、黑色素瘤细胞和树突状细胞。所开发的方法能够在给药后长达 7 天内对细胞运输进行无创 PET 成像，而不会影响放射性标记细胞的性质或功能。此外，该协议描述了[89Zr]Zr-DBN的放射合成，[89Zr]Zr-DBN的生物相容性制剂，用于放射性标记的细胞的制备，以及最后用[89Zr]Zr-DBN对细胞进行放射性标记的逐步方法，包括成功放射性标记细胞所需的所有复杂细节。

引言

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干细胞和嵌合抗原受体 （CAR） T 细胞疗法越来越受欢迎，并正在积极研究用于治疗各种疾病，例如心肌衰竭1,2、视网膜变性 2、黄斑变性 2、糖尿病 2、心肌梗塞3、4、5 和癌症6、7、8、9，10.在干细胞疗法的两种合理方法中，干细胞可以直接移植到疾病部位引起治疗反应，也可以引起疾病部位微环境的变化而不粘附在疾病部位以启动间接治疗反应。间接治疗反应可以通过释放修复或治疗疾病的因子来引起疾病部位微环境的变化5.这些干细胞治疗方法可以通过放射性标记干细胞的无创成像来评估。无创成像可以将疾病部位放射性标记细胞的摄取与治疗反....

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方案

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树突状细胞和黑色素瘤细胞在商业上获得18.腹腔镜肝部分切除术后从猪肝脏中分离肝细胞22,24。从骨髓抽吸物中分离干细胞18,19,26。脂肪组织来源的干细胞购自梅奥诊所罗切斯特院区的人类细胞治疗实验室23。从妙佑医疗国际罗切斯特输血医学科采集的血液中分离出人白细胞25。根据机构动物护理和使用委员会、妙佑医疗国际干细胞研究监督小组委员会、输血医学部研究委员会、机构生物安全委员会和辐射安全委员会推荐的指南，获得和使用用于放射性标记的各种细胞。

1.[89Zr]Zr-p-异硫氰酸基苄基去铁胺（[89Zr ]Zr-DBN）的制备

定时:~160-220 分钟
注:为了制备[89 Zr]Zr-DBN，以[89 Zr]Zr-磷酸氢盐（[89<....

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结果

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本手稿中提出的代表性结果来自先前的 [89Zr]Zr-DBN 合成和细胞放射性标记研究 18,19,22,23,24,25。简而言之，使用7.5-15μgDFO-Bn-NCS，在25-37°C下，89Zr可以在~30-60分钟内与DFO-Bn-NCS成功络合（表2）。细胞放射性标记效率在洗涤后在放射性标记的细胞沉淀中观察到的未校正产量在20-50%之间变化（表1）。18、19、22、23、24<.......

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讨论

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以下是方案中需要优化以实现有效细胞放射性标记的关键步骤。在方案步骤1.2和1.3中，根据所采用的[89Zr]Zr（HPO4）2或[89Zr]ZrCl4的体积，必须使用适当体积（微升）的碱;1.0 M K 2CO 3 溶液必须用于中和 [89 Zr]Zr（HPO 4）2,1.0 M Na2CO 3 溶液用于中和 [89Zr]ZrCl4，以达到 7.5-8.0 的 pH 范围。在步骤2.1中，当由[89Zr]ZrCl 4制备时，必须将包含K 2 HPO 4 / KH2PO4和HEPES的细胞相容性混合物添加到[89Zr]Zr-DBN制剂中，以提高细胞放射性标记效率。值得注意的是，除非在细.......

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披露

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作者没有经济竞争利益，但都是这项技术的发明者（专利#US20210330823A1）。

致谢

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这项工作得到了 NIH 5R21HL127389-02、NIH 4T32HL007111-39、NIH R01HL134664 和 DOE DE-SC0008947 资助、维也纳国际原子能机构、妙佑医疗国际核医学科放射科和明尼苏达州罗切斯特梅奥诊所再生医学中心的支持。所有数字都是使用 BioRender.com 创建的。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
乙腈Thermo Fisher Scientific， Inc.， Waltham， MA， USAA996-4
Alpha 最低必需培养基Thermo Fisher Scientific， Inc.， Waltham， MA， USA12571063
阴离子交换柱Macherey-Nagel， Inc.， Dü任， 德国731876Chromafix 30-PS-HCO3nbsp;SPE 45 mg 小柱
锥形离心管 （15 mL）康宁公司，美国亚利桑那州格伦代尔352096Falcon 15 mL 高透明度聚丙烯 （PP） 锥形离心管
树突状细胞典型培养物保藏中心，美国弗吉尼亚州马纳萨斯CRL-11904
DFO-BN-NCSMacrocyclics， Inc.，美国德克萨斯州普莱诺B-705p-SCN-BN-去铁胺
DMSOSigma-Aldrich， Inc.， 圣路易斯， MO276855
校准器Mirion Technologies （Capintec）， Inc.， Florham Park， NJ， USA5130-3234CRC -55tR 剂量校准器 
杜尔贝科s 修改后的鹰's 中等 美国典型培养物保藏中心，美国弗吉尼亚州马纳萨斯30-2002
胎牛血清 （FBS）美国典型培养物保藏中心，美国弗吉尼亚州马纳萨斯30-2020
Hanks 平衡盐溶液 （HBSS）Thermo Fisher Scientific， Inc.，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆14025092用于制备 H-HBSS
盐酸（痕量金属基础级）Thermo Fisher Scientific， Inc.，马萨诸塞州沃尔瑟姆，美国A508P212
黑色素瘤细胞美国典型培养物保藏中心，美国弗吉尼亚州马纳萨斯CRL-6475
甲醇Sigma-Aldrich， Inc.，密苏里州圣路易34860
微量离心管Eppendorf，德国汉堡30108442蛋白 LoBind 微量离心管
小鼠 GM-CSFR&D Systems， Inc.， Minneapolis， MN USA415-ML-010
青霉素/链霉素Thermo Fisher Scientific， Inc.， Waltham， MA， USA15140-122
不含 Ca2+ 和 Mg2+Thermo Fisher Scientific， Inc.， Waltham， MA， USA10010023用于洗涤细胞
SalineCovidien LLC， Mansfield， MA， USA10200.9% 无菌盐水溶液
摇床 Eppendorf，德国汉堡T1317Thermomixer
硅胶 rad-TLC 纸片 Agilent Technologies Inc.， Santa Clara， CA， 美国SGI0001iTLC-SG
美国剂量斯

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bhawnani, N., et al. Effectiveness of stem cell therapies in improving clinical outcomes in patients with heart failure. Cureus. 13 (8), e17236(2021).
  2. Zakrzewski, W., Dobrzynski, M., Szymonowicz, M., Rybak, Z. Stem cells: past, present, and future.

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PET CAR T 89 DFO Bn NCS

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