우리는 생체 살아있는 생물 발광 및 근적외선 SJL / J 마우스에서 다발성 경화증에 대한 실험자가 면역 뇌척수염 (EAE) 모델에서 시신경염과 뇌염의 이미징 기술을 보여준다.
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우리는 생체 살아있는 생물 발광 및 근적외선 SJL / J 마우스에서 다발성 경화증에 대한 실험자가 면역 뇌척수염 (EAE) 모델에서 시신경염과 뇌염의 이미징 기술을 보여준다.
SJL / J 쥐에 실험자가 면역 뇌척수염 (EAE)는 재발 - 완화 성 다발성 경화증 (RRMS)의 모델이다. 운동 기능 적자를 설명하는 임상 EAE 점수는 척수의 면역 매개 염증의 기본 판독입니다. 그러나 점수와 체중은 뇌의 염증과 시신경염의 생체 내 평가를 허용하지 않습니다. 후자는 2/3 MS 환자에서 초기 자주 표현된다. 여기서는 생체 촬상 시스템을 이용하여 살아있는 쥐 생물 발광과 EAE는 시신경염을 유발 평가 근적외선 라이브 영상, 뇌 염증 및 혈액 - 뇌 장벽 (BBB) 중단하는 방법을 보여준다. 산화 효소에 의해 활성화 생물 발광 기판은 주로 시신경염 나타났다. 신호는 특정이었고, 임상 점수를 병렬 약물 효과 및 질병 시간 과정의 시각화를 허용했다. vasculatur 내에 남아 페 길화 된 형광 나노 입자장시간 E는 BBB의 무결성을 평가하기 위해 사용되었다. 근적외선 영상은 질병의 피크에서 BBB 누수를 한 것으로 밝혀졌습니다. 신호는 눈 주위 강했다. 매트릭스 메탈 용 근적외선 기판 EAE - 유발 된 염증을 평가하기 위해 사용되었다. 자동 형광 정량 unmixing 스펙트럼을 요구 신호 간섭. 전반적으로, 생물 발광 이미징 EAE 관련 시신경염 약물 효과를 평가하기위한 신뢰성있는 방법이고 신호 특이성 견고성 정량의 용이성 및 비용면에서 근적외선 기술보다 우수 하였다.
다발성 경화증은 뇌의 수초와 척수의 자가면역 매개 공격과 파괴에 의해 발생합니다1. 여성의 경우 연간 100,000명당 약 3.6명, 남성의 경우 약 2.0명의 다발성 경화증이 발생하는 다발성 경화증은 외상성 부상에 이어 젊은 성인에서 두 번째로 흔한 신경 장애의 원인입니다2,3. 질병 병리학은 유전적 및 환경적 요인에 의해 기여합니다4 그러나 아직 완전히 이해되지 않았습니다. 자가반응성 T 림프구는 중추신경계로 들어가 뇌, 척수, 시신경의 백질에 국소 침투를 유발하는 염증 폭포를 유발합니다. 대부분의 경우 이러한 침투는 처음에는 되돌릴 수 있지만 재발 횟수에 따라 지속성이 증가합니다. 이 질병의 병리학을 연구하기 위해 많은 설치류 모델이 개발되었습니다. SJL/J 마우스의 재발-완화 EAE와 C57BL6 마우스의 1차-진행성 EAE가 가장 인기 있는 모델입니다.
운동 기능 결손의 정도를 설명하는 임상 EAE 점수와 체중은 EAE 중증도를 평가하기 위한 황금 표준입니다. 이러한 임상 징후는 척수에서 면역 세포 침투 및 미엘린 파괴 정도와 일치하며 인간에서 약물 치료 효능을 적당히 예측합니다5. 그러나 이러한 징후는 주로 척수에 있는 복부 섬유관의 파괴를 반영합니다. 현재로서는 살아있는 쥐의 생체 내 뇌 침윤 및 시신경염을 평가할 수 있는 쉽고, 비침습적이며, 신뢰할 수 있고, 재현 가능한 방법이 없습니다.
생체 내 이미징은 동물 실험의 R배치, R유도 및 R정제를 주장하는 Russel과 Burch(1959)의 3가지 "R" 원칙과 일치합니다6, 이미징은 여러 시점에서 한 동물의 판독값을 증가시키고 전체 수를 줄일 수 있기 때문입니다. 현재 염증 또는 미엘린 상태는 주로 면역조직화학, FACS 분석 또는 다른 분자 생물학적 방법7을 통해 생체 외 평가되며, 모두 특정 시점에 안락사된 마우스를 필요로 합니다.
피부, 관절 및 혈관계의 염증을 평가하기 위해 많은 생체 내 이미징 시스템 프로브가 개발되었습니다. 이 기술은 골수과산화효소(MPO), 기질 금속단백분해효소(MMP)8 및 cathepsins9 또는 cyclooxygenase2를 포함한 조직 과산화효소에 의한 생물 발광 또는 근적외선 형광 기질의 활성화에 의존합니다. 이러한 프로브는 주로 관절염 또는 죽상동맥경화증 모델에서 검증되었습니다9,10. cathepsin에 민감한 프로브는 EAE11의 형광 분자 단층 촬영 이미징에도 사용되었습니다. MMP, 특히 MMP2 및 MMP9는 EAE에서 프로테아제 매개 BBB 파괴에 기여하며 면역 세포 침투 부위에서 상향 조절12, 이는 이러한 프로브가 EAE 이미징에 유용할 수 있음을 시사합니다. peroxidase 또는 cathepsin 기반 프로브의 경우에도 마찬가지입니다. 기술적으로 뇌나 척수의 염증을 영상화하는 것은 두개골이나 척추가 생물 발광 및 근적외선 신호를 흡수하기 때문에 훨씬 더 어렵습니다.
염증 지표 외에도 형광 화학 물질이 설명되었으며, 이는 수초에 특이적으로 결합하여 수초화의 정량화를 허용할 수 있습니다13. 근적외선 형광 프로브인 3,3'-diethylthiatricarbocyanine iodide(DBT)는 수초화 섬유에 특이적으로 결합하는 것으로 밝혀졌으며 원발성 수초화 결함의 마우스 모델 및 cuprizone-유발 탈수초화14에서 정량적 도구로 검증되었습니다. EAE에서 DBT 신호는 수초 섬유의 염증을 반영하여 다소 증가5.
EAE와 다발성 경화증의 또 다른 특징은 BBB가 파괴되어 혈관 투과성이 증가하고 혈액 세포, 세포 외액 및 거대 분자가 CNS 실질로 유출된다는 것입니다. 이는 부종, 염증, 희소돌기아교세포 손상으로 이어질 수 있으며, 결국에는 탈수초화15,16으로 이어질 수 있습니다. 따라서 일반적으로 혈액에서 조직으로 매우 천천히 분포하는 형광 표지된 소 혈청 알부민5와 같은 형광 프로브를 사용하여 BBB 누출을 시각화하면 EAE를 평가하는 데 유용할 수 있습니다.
본 연구에서는 EAE에서 다양한 프로브의 유용성을 평가하고 가장 신뢰할 수 있고 강력한 생물 발광 기술에 대한 절차를 보여줍니다. 또한 MMP 활성 및 BBB 무결성을 위한 근적외선 프로브의 장단점에 대해 논의합니다.
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SJL 1. EAE 유도 / J 마우스
2. 발광 생물과 시신경염 및 뇌 염증의 근적외선 영상
3. 이미지 분석
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시신경염의 생물 발광의 시간 코스
염증 프로브의 생물 발광 신호는 눈 주위 강한이었고 시신경염와 EAE 마우스에서만 일어났다. 신호는 비 EAE 마우스 나 염증 프로브를 주입하지 생쥐도 발생 하였다. 쥐를 복구 할 때 신호가 사라졌다. 따라서, 신호 시신경염 특정하고, 상기 신호의 피크 임상 EAE 스코어의 피크 평행. 그림 1은 EAE 유도 후 10 일 및 14 군데 SJL / J 마우스의 두 가지 예를 보여줍니다. 생물 발광 신호는 10 일에 최고이고 마우스 복구 시작했을 때 사라졌다. 임상 점수의 시간 과정은 생물 발광 신호 (예를-1) 또는 점수의 선행 (예-2) 감소의 실종과 일치.
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본 동영상은 SJL / J 마우스의 EAE의 생체 내 이미징의 생물 발광 및 근적외선 형광을위한 기술을 보여줍니다. 우리는 염증에 민감한 프로브를 사용하여 생물 발광 영상은 주로 시신경염를 표시하고 정량화가 EAE 심각도의 임상 평가 및 약물의 효과에 동의 것으로 나타났다. 신호가 척추에 의해 흡수되기 때문에, 생물 발광 촬상 방법 가능성 EAE 현시 (17)의 기본 위치 인 요추 척수 염증을 검출 할 수 없었다.
근적외선 영상은 더 민감하지만, 생물 발광이 발생하지 않는 자동 형광 높은 간섭의 비용. 빠르게 변화하는 신호 세기와 시계열 NIR 바람직한 방법을 만든다 - (5 분 2)에 비해 BLI - (2- S 1) NIR의 노광 시간은 매우 짧다.
와 중요한 단계프로토콜과 기술의 한계에
면역 위치의 신호는 EAE에서 ...
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저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없음을 선언합니다.
이 연구는 독일 연구 협회 (CRC1039 A3) 및 연구 자금 지원 프로그램 헤센, 중개 의학 및 약학 TMP 연구 센터의 주 "Landesoffensive 주르 ENTWICKLUNG wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz"(LOEWE)과 그렇지 크로네-는 Fresenius 재단 지원 (EKFS), 연구 교육 그룹 중개 연구 혁신 - 제약 (TRIP).
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| AngioSpark-680 | Perkin Elmer, Inc., Waltham, USA | NEV10149 | 이미징 프로브, 페길화 나노 입자, 혈액 뇌 장벽 무결성 이미징에 유용 |
| MMP-sense 680 | Perkin Elmer, Inc., Waltham, USA | NEV10126 | 이미징 프로브, 매트릭스 금속 단백 분해 효소에 의해 활성화 가능, 염증 이미징에 유용 |
| XenoLight RediJect 염증 프로브 | Perkin Elmer, Inc., Waltham, USA | 760535 | 이미징 프로브, 산화효소에 의해 활성화, 염증 이미징에 유용 |
| PLP139-151/CFA 에멀젼 | Hooke Labs, St Lawrence, MA | EK-0123 | EAE 유도 키트 |
| Pertussis Toxin | Hooke Labs, St Lawrence, MA | EK-0123 | EAE 유도 키트 |
| IVIS Lumina Spectrum | Perkin Elmer, Inc., Waltham, USA | 생물 발광 및 적외선 이미징 시스템 | |
| LivingImage 4.5 소프트웨어 | Perkin Elmer, Inc., Waltham, USA | CLS136334 | IVIS 분석 소프트웨어 |
| Isoflurane | Abbott Labs, Illinois, USA | 26675-46-7 | 마취제 |
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