우리는 생체 표지 세포와 마우스 모델에서 MRI를 사용하여 생체 내 세포 추적을위한 일반적인 프로토콜을 설명합니다. 셀 라벨, 이미지 수집 처리 및 정량화를위한 일반적인 프로토콜이 포함되어 있습니다.
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우리는 생체 표지 세포와 마우스 모델에서 MRI를 사용하여 생체 내 세포 추적을위한 일반적인 프로토콜을 설명합니다. 셀 라벨, 이미지 수집 처리 및 정량화를위한 일반적인 프로토콜이 포함되어 있습니다.
생체 내에서 19 F MRI는 전리 방사선의 사용없이 정량적 셀 추적을 허용한다. 이는 인간에게 적용될 수있다 비침 기술이다. 여기, 우리는 셀 라벨, 영상 및 이미지 처리를 위해 일반적으로 프로토콜을 설명합니다. 여기에서 우리는 뮤린 면역 세포의 추적을위한 전형적인 마우스 모델에 초점 비록 기술은, 세포 유형 및 다양한 동물 모델에 적용 가능하다. 이러한 모든 모델에 관련된으로 셀 라벨의 가장 중요한 문제는, 설명합니다. 자세한 내용은 MRI 시스템과 각각의 설정에 따라 달라질 수 있지만, 마찬가지로 키 이미지 매개 변수가 나열되어 있습니다. 마지막으로, 우리는 정량화를위한 이미지 처리 프로토콜을 포함한다. 이 변형을하고, 프로토콜의 다른 부분은 토론 섹션에서 평가됩니다. 여기에 설명 된 세부 절차에 기초하여, 사용자는 각각의 특정 세포 유형, 세포 라벨, 동물 모델 및 촬상 셋업 프로토콜을 적용해야한다. 참고 Protocol도만큼 임상 제한이 충족 될 때, 사람의 사용을 위해 적응 될 수있다.
생체 내 세포 추적에 세포 치료제 1의 최적화 및 모니터링을 위해 필수적입니다. 그것의 비 침습적 인 특성으로, 영상은 생체 내에서 세포를 모니터링하는 훌륭한 기회를 제공합니다. 자기 공명 영상 (MRI)은 이온화 방사선 독립적이며 뛰어난 이미지 해상도 및 고유의 부드러운 조직의 대비를 할 수 있습니다. MRI 기반 세포 추적은 이미 흑색 종 환자 2 수지상 세포를 수행하기 위해 임상 적으로 사용되었습니다. 기존의 임상 MRI는 조직에서 모바일 물에 존재하는 1 H 핵에 실시한다. 그런 13 C, 19 F 및 23 나 다른 활성 핵에서 MRI를 수행하는 것도 가능하다. 그러나, 19 F MRI는 1 H. 이후 가장 높은 감도를 제공으로 생체 내 세포 추적에 성공적으로 적용되었습니다 조직에서 MRI-19 F 검출 내생의 부재에 대해 높은 신호 선택성 허용외인성 19 F 조영제의 검출 및 허용 화상 데이터로부터 직접적으로 불소 농도의 정량. 19 F MRI에 대한 자세한 설명은 3-5를 참조하십시오. 19 F MRI와 핵심 문제는 몇 개의 라벨이 복합 제제 6 향한 트렌드와 함께, 개발되었지만, 적합한 19 F 셀 라벨을 개발하고 최적화 할 필요가있다.
우리가 여기에서 설명하는 프로토콜은 10, 11를 추적하는 생체 정량적 19 F MRI 기반의 셀을 설명하는 첫 번째 기사를 포함하여 우리의 그룹 7-9으로 연구를 기반으로합니다. 19 F MRI를 사용하여 세포 추적의 일반적인 절차는 그림 1에 요약되어있다. 우리는 사용자 정의 - 만든 퍼플 루오로 카본 조영제 8을 사용하여 수지상 세포의 라벨 및 이미징을위한 일반적인 프로토콜을 설명합니다. 이미징 프로토콜은 세포 유형, 상표 및 동물 모델 다른 일반적으로 적용 할 수있다.여기에 설명 된 셀 타입 및 동물 모델은 예를 들어 이동해야하고, 따라서 우리는 세포 격리 및 라벨에 관한 세부 정보를 제공 할뿐만 아니라 촬상 프로토콜에 집중하지 않는다. 개조는 각각의 라벨, 세포 분류, 동물 모델, 촬상 설정에 필요한 것, 및 이들 문헌에서 찾을 수 또는 연구자에 의해 최적화 될 필요가있다. 일반적인 수정은 토론에 포함되어 있습니다.
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주 : 동물을 포함한 모든 실험과 절차는 관련 윤리 지침에 따라 실시 및 표준 동물 관리 및 인도적 요구 사항을 준수해야합니다.
1. 셀 라벨 (Coincubation와 표준 프로토콜)
참고 :이 프로토콜은 이러한 특정 수지상 및 레이블 관련이 있습니다. 이 프로토콜의 초점은 촬상에 이후 절차는 다른 간행물 8 최적화 및 여기에 포함 된 이미지에 샘플을 제조하는 단계이다 만 하였다. H줬어은, 절연, 문화와 특정 세포 유형의 라벨에 대한 프로토콜은 문헌에서 찾을 수 또는 연구원으로 최적화해야합니다 하나. 문헌에 사용 된 모든 다른 19 F 레이블의 요약은 다른 6 표시됩니다.
2. 19 F NMR을 사용하여 19 F / 셀의 결정
참고 : TR은 F 충분히 길어야한다ULL의 참조의 휴식과 샘플 회전 (튜브에서 가장 긴 T 1 성분의 약 5 배 T 1 휴식 시간을, 일반적으로 TR ~ 5-8 초). 일부 분석기는 주파수 로크 신호 D 2 O를 필요로한다. 표준 19 F 스펙트럼은 충분하다. 세포의 숫자가 낮은 경우 라벨의 세포 흡수가 좋지 않거나 경우 광범위한 평균 이상 세포 숫자가 필요합니다. 수정이 부분 여기에 대해 설명하기 위해 만든되지 않는 스펙트럼은, 기준 및 관련 라벨 봉우리 사이를 중심으로해야한다.
참고 : 전체 과정을 반복하고 통계적 유의성에 도달 할 정도로 광범위하게 평균을해야합니다. 이것은 MRI 스캐너 직접 분광법을 사용하여 또한 행해질 수있다. However,이 절차는 다수의 셀이 아닌 셀 사이의 변화 만 평균 19 F 로딩을 알 수 있습니다. 세포 흡수의 균일 성을 확인하는 19 F 에이전트에서 형광 구성 요소의 존재가 필요하므로 해당 셀의 흡수는 현미경을 사용하여 또는 유동 세포 계측법 분석 할 수 있습니다.
3. 세포 주입 - 실험 설계에 대한 고려 사항
인해 세포 추적, 세포가 많은 수에 집중한다 동물 모델의 19 F MRI의 상대적으로 가난한 감도는 생체 내 이미징에 성공적으로 필요합니다. 전형적인 감도 값은 10 (11) -10 (13) 불소 원자의 범위에있는 셀 로딩으로, 1,000 ~ 100,000 cells/voxel/1 열연에서 스캔 시간을 6 범위.
이 마취제의 선택에 영향을 미치는로 영상 세션의 수와 주파수는 신중하게 계획해야합니다. 그 이소 플루 란이 suitabl하지 않을 수도 있습니다19 F MRI에 대한 전자 이소 플루 란의 19 F의 공진 주파수가 사용되는 라벨 화합물에 가까운 경우. 영상 세션이 상당한 축적을 방지하기 위해 충분히 짧은 경우 이소 플루 란은 여전히 적합 할 수있다. 몇몇 대안 마취제는 문헌 10,11 사용되고있다; 예 촬상 프로토콜에 포함된다. 마취제는 다른 마우스 종자 및 질병 모델에 맞게 최적화 할 필요가 있습니다.
4. 외부 19 F 참조 디자인
주 : 기준 화합물이 휴식 매개 변수와 일치하는 셀 라벨과 같은 경우 일반적으로, 간단합니다. 공간 지역화없이 분광 시퀀스 또는 시퀀스가 사용되는 경우, ACompound 다른 화학적 변화로 필요할 수 있습니다.
5. 이미징 및 마우스 준비
참고 : 셀 추적의 경우,이 두 번 이상 같은 동물의 이미지가 필요합니다. 그 경우, 촬상 세션 학회 시스템 및 동물 용 지침에서 마취의 정리에 필요한 시간을 고려하여 스케줄한다.
6. 영상
1 H 조정 및 이미징
참고 :이 조정 것RF 코일의 종류에 따라 다양하며, 19 F 주파수의 신호가 직접 조정을 위해 일반적으로 너무 낮기 때문에 19 F MRI 필수적이다. 결과적으로, RG의 추정은 1 H 신호에 대한 측정으로부터 만들어 져야한다. 표면 코일 RF 송신을 위해, 1 H의 RG는 동질 B 한 프로파일 볼륨 강대에 대하여, 그 부분을 통해 코일에 평행 한 평면으로 조정되어야 조절 실 설정은 덜 중요하다.
주 : 생체 내에서, 정확한 주파수가 다른 shimming 조건에 의한 실험을 실험과 약간 다를 수 있습니다. 가능하면 정확한 주파수 따라서 19 F MRS하여 각 실험에서 결정되어야 케미컬 시프트 아티팩트를 방지 할 수있다. 매우 낮은 19 F 신호에 대한 일반적인 검사는 글로벌 (펄스 취득) 분광법 (TR = 200 밀리 초, NEX = 3000, TA = 10 분, BW = 50 kHz에서) 일 것입니다. NEX 따라서 TA는, 극적으로 높은 19 F 신호에 대해 감소 될 수있다. 19 F 에이전트 주파수는 푸리에 변환 및 위상 보정 후의 스펙트럼으로부터 결정된다. NEX는 음원 정보의 수를 의미, TA는 획득 시간과 BW는 있습니다대역폭을 제공합니다.
참고 : 11.7T/16 cm 전용 동물 스캐너에 일반적인 이미지 매개 변수 (9)가있다 : 해부학 1 H 이미징 터보 스핀 에코 (TSE) 순서 TR / 효과적인 에코 시간 (TE의 EFF)과을 사용하여 스캔 = 2,200 msec/42.8 밀리 초, 여기에 8 에코, NEX는 = 2, 10 년 연속 1 mm 두께의 조각, FOV = 1.92 X 1.92 cm 2, 128 x 128의 행렬, 즉 150 X 150 X 1,000 μm의 3, TA = 1 분, BW = 50의 해상도 kHz와 선형 위상 인코딩 방식. 19 F 이미지는 동일한 순서와 일치하는 형상으로 획득하지만, 한 낮은 평면 해상도와 낮은 BW에 (NEX = 256, 48 x 48 매트릭스, 즉 400 X 400 X 1000의 해상도 μm의 3, TA = 57 분, BW = 10 kHz에서).
주의 : 다른 한 HB 1 / 플립 각도 매핑 방법이 사용될 수 있고, 다른 19 F 펄스 시퀀스 TX, 19F ATT의 수정을 요구한다. B1 보정 방식의 모든 종류의 세포 정량화 절차에서 추가 오류를 소개합니다. 정확한 셀 정량화 대전제이면 균질 B1 프로파일 RF 코일은 프로토콜의이 부분을 회피하는데 사용될 수있다.
7. 이미지 처리
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여기에서 우리는 배수 림프절에 원점 복귀 19 F-라벨 세포의 이동과 관련된 프로토콜에 대한 일반적인 결과를 보여줍니다. 그림 2는 TFA 참조를 사용하여 10 6 표지 세포의 19 F NMR 스펙트럼을 보여줍니다. 프로토콜 (도 3)에서 설명한 촬상 설정 행했다. 생체 내 이미징을 위해, 우리는 쥐의 다리 사이에 배치 된 셀에 대해 사용 된 동일한 라벨의 밀봉 된 실린더로 구성된 기준을 사용했다. 대표적인 처리 된 이미지는도 4에 도시된다. 7.2 절에 설명 된 프로토콜을 적용하여, 우리는 약의 세포 수를 계산 하였다. 1.2 × 10 6 원시 19 F의 크기의 이미지를 기반으로.
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여기에 설명 된 프로토콜은 생체 내 19 F MRI 세포 추적을위한 일반적인 절차를 설명합니다. 기술 공동 배양 방법에도 불구하고, 19 F 에이전트와 세포를 라벨에 대한 몇 가지 다른 프로토콜이 있습니다. 그러나, 공동 배양 가장 자주 사용되며 상기 형질 제 6 첨가하여 예를 최적화 할 수있다. 실제 셀 라벨링 프로토콜은 세포 유형에 의존 할 것이다. 만 키 표시 단계는 여기에서 프로토콜에 설명되어 있습니다. 일반적으로, 레이블은 몇 시간에서 몇 일까지 선택된 시간을 준비하고 세포에 추가됩니다. 마지막으로, 세포를 화상 데이터로부터 정량화 3을 실시 할 것, 특히 라벨의 과잉을 제거하기 위하여주의 깊게 세정되어야한다. 19 F 에이전트 형광 태그, 외부 (아닌지에 바인딩) 라벨의 존재를 포함하는 경우 세포는 현미경을 사용하여 검출 될 수있다. 표지 후에, 세포를 연구 할 필요가있다(트리 판 블루 ...
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저자는 공개 할 이익의 충돌이 없습니다.
우리는 자신의 소중한 도움을 나딘 HENN 및 렌드 Heerschap을 인정하고 싶습니다. 이 작품은 재생 의학의 네덜란드 연구소 (NIRM, FES0908), EU FP7 프로그램 ENCITE (건강 F5-2008-201842) 및 TargetBraIn (HEALTH-F2-2012-279017), 폭스 바겐 재단에서 부여 (에 의해 지원되었다 I/83 443), 과학 연구에 대한 네덜란드기구 (VENI 700.10.409 및 보았 노라 917.76.363), ERC (고급 그랜트 269019), 그리고 라드 바 우드 대학 네이 메헨 의료 센터 (AGIKO-2008-2-4).
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| REAGENTS | |||
| PBS | Sigma-Aldrich | MFCD00131855 | |
| TFA | Sigma-Aldrich | 76-05-1 | |
| 케타민(Ketavet) | Pfizer | 778-551 | |
| Xylazine(Rompun) | Bayer | QN05 cm92 | |
| Ophtosan | Produlab Pharma | 2702 | 눈 연고 |
| 재료 이름 | |||
| MRI 스캐너 | Bruker Biospec | ||
| NMR 분광계 | Bruker Biospec |
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