Ferumoxides植入人类间质干细胞在软骨缺损的标记
2010年4月5日
演示的目的是展示一个高度重复性的方法来生成矩阵相关联的干细胞植入软骨缺损，可与磁共振成像的可视化。干细胞标记与美国FDA批准的Ferumoxides用琼脂糖混合，植入软骨缺损，并与7T磁共振扫描仪成像。
该演示的目的是展示一种简单且可复制的 MASI 生产方法，该方法使用对氧化物标记的 HME 来跟踪基于干细胞的治疗。使用 MR 成像标记，制备培养基，加入 T 75 培养瓶中并孵育 4 小时。然后对细胞进行胰蛋白酶、去渍和洗涤。
洗涤后，将细胞重悬三次，并将 agros 凝胶加入管中。现在细胞已准备好植入软骨缺损中。大家好，我是 Alex。
我需要从加州大学旧金山分校放射学系造影剂实验室的 High Delta Blink 实验室重新剥离。我是 Lydia Men。Contrast Media Lab 也是如此。
今天，我们将向您展示一种程序，用氧化铁纳米颗粒标记药物血液干细胞，生成细胞 agros 构建体，并将这些构建体植入软骨缺损中。我们在实验室中使用该程序通过磁共振成像无创追踪间充质干细胞。那么让我们开始吧。
首先，在标记前至少 18 小时将细胞生长至 80% 汇合。在此期间，准备标记培养基，以便在细胞汇合时可供使用。为此，以每毫升无血清培养基 100 μg 铁的剂量向样品中添加 End Durum。
细胞生长至汇合后，吸出培养基并用 PBS 或无血清培养基洗涤细胞。接下来，吸出冲洗液并加入准备好的标记培养基。将细胞在 37 摄氏度、5% 二氧化碳下孵育 4 小时。
孵育 4 小时后，吸出标记培养基。用 PBS 冲洗细胞，然后用胰蛋白酶冰冲洗细胞。尝试后，用 PBS 洗涤细胞 3 次，并在 400 RCF 下离心 5 分钟。
在此洗涤步骤之后，复苏、悬浮细胞、计数、评估其活力，最后根据需要使用它们进行实验。现在让我们看看如何创建基质相关的干细胞植入物。首先准备新鲜的农业溶液。
一旦 agros 冷却到 42 摄氏度，对细胞进行计数并将它们离心在 1.5 毫升 einor 管中。离心后，弃去上清液，将细胞与 dobe echo 改良的 eagles 培养基混合，达到 30 倍 10 至每密耳 6 个细胞的浓度，然后将细胞与温热的 aros 混合，通过上下吹取热的无菌 PBS 来预热移液器吸头。这将防止 agros 在尖端内凝固。
然后吸收与培养基相同体积的 aros，并将其与细胞培养基悬浮液充分混合，并注意不要产生气泡。混合时将 einor 管放在预热的水浴中，这样当悬浮液均匀时，agros 不会冷却到足以凝固。细胞被植入缺损处，现在已准备好进行 MR。成像。
现在，我们将向您展示一些具有代表性的结果，首先是我们的标记技术，其次是我们的植入技术。标记后，培养瓶中的细胞仍具有与未标记细胞相同的外观。正如预期的那样，正如 Caspase 3 测试所证明的那样，标记细胞的活力没有变化。
标记细胞与 agros 的组合导致植入物中的信号丢失，如 T 两个加权 MR 图像所示，未标记的细胞不显示任何信号。减少细胞 agros 构建体的切片用普鲁士蓝染色。确认细胞内铁蓄积。
我们刚刚向您展示了如何使用氧化铁纳米颗粒末端临时标记 mechy 干细胞。如何使用标记细胞创建 agros 构建体，以及如何将它们植入软骨缺损中。执行此程序时，请务必记住在向细胞培养基悬浮液中添加温热的 aros 之前预热移液器吸头。
对于 Mr.Imaging 来说，避免形成任何气泡也很重要。就是这样。感谢您的观看，祝您的实验好运。
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概述
本演示展示了一种生成与基质相关的干细胞植入物以修复软骨缺损的可重复方法。该方法利用FDA批准的Ferumoxides标记干细胞，然后使用7T MR扫描仪进行可视化。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 干细胞治疗
- 医学影像
背景
- 与基质相关的干细胞植入物对于修复软骨缺损至关重要。
- Ferumoxides已获FDA批准用于干细胞成像和追踪。
- MR成像提供了一种非侵入性方法来可视化植入物。
- 可重复性对于干细胞疗法的临床应用至关重要。
研究目的
- 介绍生产与基质相关的干细胞植入物的方法。
- 展示使用MR成像追踪干细胞植入物的方法。
- 确保该方法对研究人员来说简单且可重复。
使用的方法
- 干细胞用Ferumoxides标记。
- 细胞与琼脂糖混合以便于植入。
- 将植入物引入软骨缺损中。
- 使用7T MR扫描仪进行可视化。
主要结果
- 该方法成功生产出可重复的干细胞植入物。
- MR成像有效可视化了软骨缺损中的植入物。
- 用Ferumoxides标记允许清晰追踪干细胞。
- 该过程简单直接，其他研究人员可以重复。
结论
- 该方法增强了干细胞疗法在软骨修复中的潜力。
- MR成像作为监测干细胞植入物的宝贵工具。
- 未来的研究可以在临床应用中建立在这一可重复方法的基础上。
常见问题
Executive Industry Relevance
Reliable tracking and retention of mesenchymal stem cells (MSCs) in cartilage repair models is a critical challenge for translational tissue engineering and regenerative medicine pipelines. The use of iron oxide nanoparticle labeling and MR imaging enables non-invasive, quantitative monitoring of cell-based implants, supporting predictive confidence in early-stage therapeutic development. This approach strengthens mechanistic de-risking and informs go/no-go decisions for cell therapy portfolios targeting joint and cartilage disorders.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of MSC retention and viability in engineered cartilage environments.
- Supports biological de-risking by confirming cell localization and persistence post-implantation.
- Facilitates functional target validation for cell-based regenerative strategies.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible workflow for generating and labeling MSC-agarose constructs.
- Standardizes MR imaging as a quantitative readout for implant tracking.
- Enables assay scalability and cross-study comparability for cell therapy candidates.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant models of cartilage injury and repair.
- Supports translational continuity by enabling non-invasive, longitudinal monitoring of cell fate.
- Informs risk-adjusted advancement of regenerative medicine assets.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the discovery-to-preclinical continuum for cell-based cartilage repair, bridging in vitro validation and in vivo tracking of therapeutic MSCs.
- Discovery Biology: Confirms MSC viability and localization in engineered constructs for hypothesis testing.
- Screening: Delivers standardized, quantitative MR imaging outputs for comparative analysis.
- Analytics: Enables measurement of cell retention and distribution within cartilage defects.
- Translational Research: Provides continuity from cell labeling through in vivo monitoring in preclinical models.
- Enterprise Reuse: Establishes a platform workflow for tracking diverse cell therapy candidates in tissue engineering applications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in cell therapy retention and viability.
- Operational Value: Standardizes cell labeling and imaging protocols for reproducibility.
- Strategic Value: Reduces mechanistic ambiguity and supports informed portfolio triage.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of regenerative medicine programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stem cell culture, nanoparticle labeling, and MR imaging.
- Needs access to cell culture facilities and high-field MR imaging infrastructure.
- Demands rigorous cross-team standardization of labeling and imaging protocols.
- Adaptation may be needed for different cell types or scaffold materials.
- Careful handling is required to avoid artifacts such as air bubbles during construct preparation.
