影像引导 体内 利用磁性粒子成像技术追踪移植的远端肺上皮前体细胞治疗肺纤维化

本研究聚焦于经气管插管技术作为肺细胞治疗的关键递送方法，旨在优化肺纤维化模型中细胞移植及利用磁性粒子成像进行无创追踪的效果。本方案通过结合经气管灌注与磁性粒子成像技术，解决了肺纤维化中缺乏细胞治疗在体无创追踪手段的问题，从而实现细胞分布的实时监测。本方案通过经气管灌注实现精确的局部细胞递送，并利用磁性粒子成像实现优异的追踪效果，具有高灵敏度、实时成像且无背景噪声的优势。

首先，称量一只12周龄的雄性NOD或SCID小鼠，以计算所需博来霉素剂量。将博来霉素溶液用无菌生理盐水配制至所需浓度，最终体积为50 µL，置于1.7 mL微量离心管中。然后将溶液吸入移液器中。

在注射前，用200微升空气预填充注射器，以确保将全部液体体积注入气管。麻醉小鼠后，将光纤导光插管套件组装好，将光纤探头穿过喉镜和导管。轻捏动物的脚趾以确认麻醉充分，并在动物处于麻醉状态时，向双眼涂抹眼用软膏。

将小鼠以上门齿悬挂在倾斜的小动物插管架上，呈仰卧位。使用钝头镊子夹住舌头，轻柔地向上并向左移动，以暴露喉部，便于清晰观察。打开光纤探头，将其引导进入口腔，接近气管。

使用喉镜的放大镜以增强视野，识别气管开口处的声带。将导管插入气管开口，然后轻柔地取出喉镜。接着，在导管上端放置一滴20 µL的生理盐水。

将预装有200微升空气的注射器连接上，推动液滴进入气管。接着，用最多50微升博来霉素填充导管，并使用充满空气的注射器将其注入。保持导管位置5-7秒，以防止液体从气管回流。

然后轻柔地移除导管。将小鼠保持在插管架上相同的位置至少30秒。之后将小鼠从支架上取下，并置于放置在加热垫上的恢复笼中。

持续监测小鼠，直至其完全从麻醉中恢复。从特发性肺纤维化患者体内获取经纳米颗粒标记的人气道上皮细胞。在博来霉素给药72小时后，重新麻醉小鼠，并重复气管内给药操作，将50,000个细胞溶于50 µL细胞悬液中进行给药。

在进行磁粒子成像前，让小鼠恢复至少20分钟。将麻醉管路从鼠床下方穿过，并通过正确的连接器连接后，将鼠床放置于磁粒子成像扫描仪中。在小鼠麻醉过程中，准备磁粒子成像扫描仪。

通过脚趾夹捏试验确认麻醉效果充分后，将小鼠小心地放置在磁粒子成像床面上。将带有小鼠的成像床推入扫描仪孔内，然后在软件界面中点击“开始扫描”以启动成像。扫描完成后，将小鼠从磁粒子成像床上取出，并放入置于加热垫上的恢复笼中。

最后，使用图像分析软件分析所获得的图像。二维磁粒子成像（MPI）信号强度在所有测试的细胞数量范围内均与氧化铁示踪剂的浓度呈正比增加。选择每毫升250微克作为最佳标记浓度。

荧光显微镜证实了细胞体外标记成功，显示细胞质中存在红色葡聚糖信号，细胞核经蓝色DAPI染色。二维MPI图像中的信号强度随标记细胞数量增加而增强，证实信号强度与细胞数量之间存在正相关关系。据此，选择50,000个细胞用于移植。

空床对照图像未显示背景MPI信号，证实了扫描仪对标记细胞的特异性。所观察到的四个信号对应于用作对照的定位标记物。标记细胞成功移植至肺部后，产生了明显的蝴蝶形MPI信号，并在双肺中可见分布，验证了经气管递送的有效性。

细胞植入不完全导致信号出现在双肺及颈部区域，表明因导管过早移除而发生泄漏。导管误插入食管而非气管，导致MPI信号出现在腹部较低位置，提示细胞沉积于胃中。移植后14天，对切除肺组织进行离体成像，证实了标记细胞的持续存在。

我们的研究结果将提高肺部疾病的诊断准确性，并推动包括干细胞治疗在内的靶向疗法的开发，加速肺部成像及相关生物医学领域的进展与创新。我们的实验室将致力于增强基于干细胞的肺纤维化治疗，改进无创成像技术，同时优化细胞递送方式并监测肺纤维化治疗的疗效。