监测树突状细胞迁移的¹⁹F / ¹H磁共振成像方法

以下实验的总体目标是通过非侵入性的氟磁共振成像（fluorine magnetic resonance imaging）或 MRI 结合常规质子 MRI，可视化树突状细胞向引流淋巴结的迁移过程。该目标首先通过制备小鼠骨髓来源的树突状细胞，并用富含氟的颗粒标记完全分化的细胞来实现。在第二步中，将标记了氟的细胞经皮内注射至小鼠后肢，以确保注射的细胞能够高效地发生跨膜迁移。

接下来，通过氟-19和氢-1质子磁共振成像对感兴趣的解剖区域进行成像，以监测树突状细胞从皮肤向引流淋巴结的迁移过程。最终，可通过氟-19磁共振成像可视化树突状细胞从施用部位向引流淋巴结的迁移。该方法相较于其他细胞追踪技术（如依赖氧化铁纳米颗粒的技术）的主要优势在于，所有生物体内几乎不存在与碳结合的氟元素。

这能够获得完全无背景干扰的图像，并在体内应用氟标记细胞后实现完全的细胞选择性。该方法有助于回答免疫学领域中的问题，例如分子候选物对树突状细胞在体内迁移的影响。演示该方法的是本实验室的技术员尤利娅·科夫斯基（Yulia Kovski）和高级科学家赫尔玛·维尔斯（Helma VIIs），实验时间为骨髓来源树突状细胞培养的第10天。

用LPS激活树突状细胞24小时。在此期间，同时使用1毫摩尔富氟的全氟-15-冠-5醚颗粒对树突状细胞进行标记。为确认树突状细胞已成功标记，需通过流式细胞术检测细胞的理化特性。氟标记的细胞在此前向散射和侧向散射图中显示为红色事件，未标记的细胞则显示为蓝色事件。

下一步，将一只C57黑鼠六号小鼠置于固定器中，然后用0.5毫升结核菌素注射器（配备26½号针头）吸取50至100微升体积的荧光标记树突状细胞。现在，小心地将针头插入动物每条后肢皮肤的上层，以接种细胞。麻醉小鼠后，将其腹侧朝下置于小动物磁共振扫描仪的鼠床中。

将动物固定在成像支架上并连接监测系统后，将支架移至质子/氟射频线圈中心，以确认动物和扫描仪的正确位置，并为后续规划图像切片几何形状做准备。使用磁共振扫描仪软件中的快速、低分辨率成像方法，获取三个标准方向的定位像。

将射频线圈调节至质子共振频率和氟共振频率。使用动物磁共振扫描仪的调谐监测器，将线圈的特征阻抗匹配至50欧姆。接着，设置必要的自动系统参数，包括匀场以微调磁场的均匀性，进行频率调节以将射频调谐至磁共振系统中质子的特定LA频率，并设置参考增益。

为了调整射频幅度，为质子扫描设置一个 turbo rare 3D 序列，使用 1500 毫秒的 TR 和 53 毫秒的 TE，矩阵为 400 × 200 × 200，rare 因子为 16。借助定位图像调整视野。然后开始扫描。

加载一个单脉冲FID序列，TR至少为1000毫秒，然后打开编辑扫描，在工具箱的编辑方法中将核设置为氟。使用go setup取消选择自动参考增益。开始测量但不记录数据，以实时显示MR信号。

将基础频率调整至使氟谱峰在采集窗口中居中于零赫兹。然后选择并应用基础频率，立即按下停止。从先前的质子扫描中克隆 turbo rare 3D 序列。

进入编辑方法，然后取消选择自动参考增益，如同在编辑扫描中刚刚所示。设置氟核，然后将矩阵更改为 1 28 × 64 × 64，将稀疏因子至少设置为 40。扫描完成后，将小鼠固定器从磁共振扫描仪中撤出，并使用视图菜单将氟图像叠加到质子图像上。

处死小鼠后，取出目标腘窝淋巴结，并将其放入含有 100 微升 2% PFA 的 5 毫米核磁共振管中。接着，将试管放入氟谱线圈内，并将线圈移至磁体的 ISO 中心。将射频线圈调节至氟共振频率，然后在动物磁共振扫描仪的调谐监视器上，通过匀场工具箱将线圈的特性阻抗匹配至 50 欧姆。

将所有匀场参数设置为零并点击应用。然后加载一个重复时间（TR）至少为 1000 毫秒的单脉冲自由感应衰减（FID）序列。打开编辑扫描界面，将核设置为氟核。

现在使用 go setup 启动序列，调节基本频率，使氟谱峰位于零赫兹处的采集窗口中心，并应用基本频率。然后再次调节脉冲衰减器，以最大化信号，达到 90 度激发。当信号达到最大值时，按下停止。

最后，在编辑方法中，根据信号将平均值设置在 64 至 256 之间，然后使用 go 流程。在皮内注射后 18 至 21 小时开始采集。氟标记的树突状细胞会迁移至引流的腹股沟淋巴结。

通过将质子解剖图像与氟标记的树突状细胞图像叠加，可以观察到树突状细胞经由淋巴管迁移至引流淋巴结的过程。在图像中，氟标记的树突状细胞以红色显示为氟磁共振信号，而淋巴结和淋巴管则在质子解剖磁共振图像中以灰度显示。为了定量分析树突状细胞迁移至引流淋巴结的程度，可分离淋巴结并进行氟磁共振波谱分析（MRS），如前所示：将每个淋巴结获得的氟信号与用不同数量的全氟-15-冠-5醚颗粒标记的树突状细胞所产生的氟信号进行比较，依据此校准曲线，即可推算出在该代表性实验中到达引流淋巴结的氟标记树突状细胞数量。

据估算，有7.5×10⁴个未负载抗原的树突状细胞到达左侧淋巴结，而有3.6×10⁵个负载抗原的树突状细胞到达右侧淋巴结。该方法不仅有助于揭示正常条件下免疫细胞迁移的分子机制，还可应用于自身免疫性疾病等动物模型的研究。此外，该技术的应用前景还延伸至癌症治疗领域。

任何已确定的分子靶点均可用于调控树突状细胞以进行肿瘤治疗。