방법 논문

초상자성 나노프로브를 통해 폐외결핵을 감지하는 기술

2025년 7월 8일

이 논문에서

초록

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출처: Lee, C., et al. 폐외 결핵 감지를 위한 초상자성 산화철 나노프로브의 합성, 특성화 및 응용. J. Vis. 특급. (2020).

이 비디오는 폐외 결핵을 감지하는 기술을 보여줍니다. Mycobacterium 특이적 항체에 접합된 Superparamagnetic iron oxide(SPIO) 나노프로브를 이전에 Mycobacterium bovis BCG에 감염된 마우스에 주입하여 육아종을 라벨링하고 검출을 위한 더 나은 이미징 대비를 제공합니다.

프로토콜

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동물 모델과 관련된 모든 절차는 지역 기관 동물 관리 위원회와 JoVE 수의학 검토 위원회에서 검토되었습니다.

1. SPIO-MtbsAb 합성

  1. 이전에 보고된 방법을 사용하여 SPIO-conjugated 2,2'-(ethylenedioxy)bisethylamine(EDBE)를 합성합니다.
  2. SPIO-EDBE-숙신산 무수물(SA)을 합성합니다.
    1. SPIO-EDBE 및 SA(1g, 10μmol)의 알칼리성 용액(5M NaOH, 10mL)을 실온에서 24시간 동안 교반합니다.
    2. 분자 다공성 멤브레인 튜브(12,000-14,000MW 차단)를 사용하여 증류수 2L를 20회 교환하여 용액을 투석합니다.각 변경에 대해 6시간.
  3. 마지막으로 1-하이드록시벤조트리아졸 및 (벤조트리아졸-1-일옥시) 트리피롤리디노포스포늄 헥사플루오로포스페이트를 촉매로 사용하여 SPIO-MtbsAb를 합성하기 위해 400μL의 4.5mg/mL Mycobacterium tuberculosis 표면 항체(MtbsAb) 400μL에 SPIO-EDBE-SA(4mg/mL의 Fe) 100μL를 추가하고 1-하이드록시벤조트리아졸 및 (벤조트리아졸-1-일옥시) 트리피롤리디노포스포늄 헥사플루오로포스페이트를 사용하여 용액을 실온에서 24시간 동안 교반합니다.
  4. 마지막으로, 겔 여과 크로마토그래피를 통해 결합되지 않은 항체에서 용액을 분리합니다.
  5. 2.5cm × 33cm 컬럼에 반응 혼합물(5mL)을 로드하고 인산염 완충 식염수(PBS) 완충액을 사용하여 용리합니다. 비신초닌산 단백질 분석 키트를 사용하여 Ab–나노입자 복합체(즉, 나노프로브)를 확인합니다.

2. 입자 형태 관찰 및 이완 계층 측정

  1. 100kV의 전압에서 투과 전자 현미경을 사용하여 평균 입자 크기, 형태 및 크기 분포를 조사합니다.
    1. 복합 분산액을 200메시 구리 그리드에 적하캐스팅하고 실온에서 자연 건조한 후 현미경에 로드합니다.
  2. 20MHz 및 37.0°C± 0.1°C에서 NMR 이완계를 사용하여 나노프로브의 이완 시간 값(T1T2)을 측정합니다.
    1. 각 측정 전에 이완계를 보정하십시오.
    2. 반전-복구 및 Carr-Purcell-Meiboom-Gill 펄스 시퀀스를 통해 생성된 8개의 데이터 포인트에서 각각 r1 및 r2 값을 기록하여 r1 및 r2 이완성을 결정합니다.

3. 세포 이미징

  1. 37°C의 5% CO2 인큐베이터에서 10% 소 태아 혈청, 50μg/mL 겐타마이신 황산염, 100 units/mL 페니실린 G 나트륨, 100 μg 스트렙토마이신 황산염 및 0.25 μg/mL 곰팡이존이 포함된 RPMI 1640에서 인간 단핵구 THP-1을 배양합니다.
  2. 1시간 동안 37°C에서 5% CO2 인큐베이터에서 마이크로 원심분리 튜브(1mL)에 1 × 107개의 활성 단핵구로 사전 배양된 Mycobacterium bovis BCG의 106 콜로니 형성 단위(CFU)로 SPIO-MtbsAb 나노프로브(2mM)를 배양합니다.
  3. 200 x g에서 원심분리기 튜브를 만들고 상층액을 버립니다. 펠릿을 배지(200μL)에 재용해합니다.
  4. 빠른 그래디언트 에코 펄스 시퀀스를 사용하여 샘플을 스캔합니다(반복 시간(TR) = 500; 에코 시간(TE) = 20; 플립 각도 = 10°)에서 3.0-T MRI를 통해 나노프로브의 특이성과 민감도를 측정합니다.

4. BCG(Bacillus Calmette–Guérin) 접종

  1. 동결건조된 백신 또는 박테리아 스톡을 Sauton's 배지에 재구성한 다음 앞서 설명한 대로 적절하게 분산될 때까지 스톡을 식염수로 희석합니다.
  2. ADIMMUNE (타이완 타이페이)에서 얻은 M. bovis BCG의 약독화 생균주를 접종한다 (Connaught strain; ImmuCyst Aventis, Pasteur Mérieux)를 마우스당 0.1mL(즉, 107 CFU)의 부피로 마우스의 왼쪽 또는 오른쪽 등쪽 견갑골 피부에 피내 투여합니다. 식염수를 음성 대조군으로 마우스에 주입합니다. BCG 접종 후 매일 동물을 모니터링합니다.
  3. 세균 접종 1개월 후 이산화탄소 안락사를 사용하여 동물을 희생시킵니다. 피내 접종 부위에서 조직을 채취합니다. 조직을 10% 포르말린으로 고정하고 5-10μm의 연속 절편을 위해 파라핀에 삽입합니다. 조직 단면을 항산성 박테리아의 경우 hematoxylin/eosin 및 Ziehl-Neelsen 염색으로, 철의 경우 베를린 블루로 염색합니다.

5. 생체 내 MRI

  1. 동물 마취를 위해 케타민(체중 80mg/kg)과 자일라진(체중 12mg/kg)을 생쥐에 피하주사합니다.
  2. SPIO-TbsAb 프로브(2 nmol/200 μL)를 마우스의 꼬리 정맥에 주입합니다. 프로브 주입 전과 직후, 그리고 나서 30분 동안 5분마다 MR 이미지 마우스를 촬영하여 T2 가중치의 고속 스핀 에코 이미지(TR = 3000; 테 = 90; 시야각 = 8).
  3. Mtb 육아종 중심과 육아종 부위에 인접한 등 근육의 비교 가능한 위치에서 정의된 관심 영역을 측정하는 신호 강도(SI)를 사용하여 모든 MR 이미지를 정량적으로 분석합니다.
  4. 조영제의 주입 전(SIpre; control) 및 0-3시간 후(SIpost) 측정을 사용하여 공식을 사용하여 상대적 신호 향상을 계산합니다
    [(SIpost - SIpre)/SIpre] × 100
    여기서 SIpre는 강화 전 스캔에서 병변의 SI이고 SIpost는 강화 후 스캔에서 병변의 SI입니다.

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공개 사항

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선언된 이해 상충이 없습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
(벤조트리아졸-1-일옥시) 트리피롤리디노포스포늄 헥사플루오로포스페이트시그마-알드리치
1-하이드록시벤조트리아졸시그마-알드리치
에피클로로히드린, 2,2'-(에틸렌디옥시)비스(에틸아민)시그마-알드리치
인간 단핵구 THP-1
M. 보비스 BCG파스퇴르 메리외Connaught 변형; ImmuCyst 아벤티스
MRIGE 메디컬 시스템3.0-T, 시그나
NMR 이완계브루커NMS-120 미니스펙
SPECTRUM 분자 다공성 멤브레인 튜브, 12,000 -14,000MW 차단스펙트럼 연구소 Inc
TB 표면 항체 - Mtb에 대한 다클론 항체Acris 항체 GmbHBP2027
투과 전자 현미경일본 전자(JEOL)JEM-2000 EX II
촬영 년

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Magnetic Resonance ImagingMycobacterium bovis BCGGranuloma DetectionAntibody ConjugationT2 weighted ImagingSignal Intensity AnalysisIntradermal InjectionIntravenous Administration

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