Name: In vivo 19 F MRI voor mobiele Tracking (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-11-25T21:10:00.000+00:00
Duration: 10 min 5 s
Description: Leer hoe je 19F-gelabelde cellen in vivo kunt visualiseren en kwantificeren met behulp van 19F MRI in muismodellen. Deze methode maakt niet-invasieve celtracking mogelijk voor klinisch en preklinisch onderzoek.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wij willen Nadine Henn en Arend Heerschap erkennen voor hun waardevolle hulp. Dit werk werd ondersteund door het Nederland Instituut voor Regeneratieve Geneeskunde (NIRM, FES0908), het EU FP7 programma ENCITE (HEALTH-F5-2008-201842) en TargetBraIn (HEALTH-F2-2012-279017), een subsidie ​​van de Volkswagen Foundation ( I/83 443), Nederland Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (VENI 700.10.409 en Vidi 917.76.363), ERC (Advanced Grant 269.019), en de Radboud Universiteit Nijmegen Medisch Centrum (AGIKO-2008-2-4).

Opmerking: Alle experimenten en procedures waarbij dieren moeten worden uitgevoerd in overeenstemming met de relevante ethische richtlijnen uitgevoerd en conform met standaard verzorging van dieren en humane eisen. 1. Cell Labeling (Standard Protocol met co-incubatie) <ol><li> Voeg 19 F label 8 onrijpe DCs bij een concentratie van 4 mg/10 6 cellen (in 2 ml medium). Roer voorzichtig te mengen. </li><li> Incubeer de cellen met het label voor 3 dagen voor het rijpen en het oogsten van de DC&#39;s. </li><li> Verzamel de DC&#39;s en verwijder overtollig label door wassen minstens 3x in PBS. Tel de cellen. </li><li> Resuspendeer in een klein volume PBS voor injectie of verdere tests. </li></ol> Opmerking: Dit protocol relevant zijn voor deze specifieke DCs en label. De procedure werd geoptimaliseerd in een andere publicatie 8 en omvatte hier alleen de stappen om een monster te bereiden beeld, aangezien de nadruk van dit protocol is de beeldvorming. Hlingen, het protocol voor isolatie, cultuur en etikettering van een specifiek celtype zal ofwel moeten worden gevonden in de literatuur of geoptimaliseerd door de onderzoeker. Een overzicht van alle andere 19F labels die zijn gebruikt in de literatuur elders 6 gepresenteerd. 2. Bepaling van 19 V / cel met behulp van 19 F-NMR <ol><li> Plaats een bekend aantal gelabelde cellen (typisch meer dan 0,5 x 10 6, of een nummer dat resulteert in voldoende signaal) in een NMR-buis. </li><li> Voeg 10 ul van 5% trifluorazijnzuur (TFA). Indien de resonantiefrequentie van TFA ongeschikt vanwege overlap met het label, een alternatieve oplosbare verbinding, bij voorkeur met een 19 F resonantie. </li><li> Het monster wordt in een NMR-spectrometer en het verkrijgen van de 19 F-spectrum. Zorg ervoor dat de bandbreedte voldoende is voor zowel de TFA (referentie) en de agent. </li></ol> Opmerking: De TR moet lang genoeg zijn voor f zijnull ontspanning van de referentie en het monster draait (ongeveer 5 keer T1 relaxatietijd van de langste T 1 component in de buis, meestal TR ~ 5-8 sec). Sommige spectrometers vereisen D 2 O voor een frequentie signaal van het slot. Een standaard 19 F spectrum is voldoende. Uitgebreide middeling of hoger aantal cellen is noodzakelijk wanneer cel opname van het label is slecht of als mobiele nummers zijn laag. Het spectrum moet in het midden tussen de referentie en relevante label pieken, tenzij correcties worden aangebracht voor gedeeltelijke excitatie. <ol start="4"><li> Bereken de relatieve oppervlakken onder de pieken van de referentie en het monster (of de belangrijkste piek van het monster), en berekent vervolgens de gemiddelde aantal 19 F&#39;s / cel in de steekproef. </li></ol> Opmerking: Het hele proces moet worden herhaald en gemiddeld uitvoerig genoeg om statistische significantie te bereiken. Dit kan ook worden gedaan met behulp van spectroscopie direct aan de MRI-scanner. However, mee dat deze procedure blijkt dat alleen de gemiddelde 19 F laden voor een groot aantal cellen, niet de variabiliteit tussen cellen. Controle uniformiteit van celopname vereist de aanwezigheid van een fluorescerend onderdeel op de 19F middel, zodat celopname kan worden geanalyseerd middels microscopie of flowcytometrie. 3. Overwegingen voor Experimental Design - celinjectie Vanwege de relatief lage sensitiviteit van 19F MRI voor cell tracking, een diermodel waarbij de cellen gelokaliseerd in grote aantallen is noodzakelijk voor een succesvolle in vivo beeldvorming. Typische gevoeligheid waarden variëren van 1,000-100,000 cells/voxel/1 uur scantijd 6, met een mobiele lading in het bereik van 10 11 -10 13 fluoratomen. Het aantal en beeldvorming sessies moet zorgvuldig worden gepland, omdat dit beïnvloedt de keuze van verdoving. Merk op dat isofluraan niet suitabl zijne voor 19F MRI indien 19F resonantiefrequentie van isofluraan dicht bij die van het etiket gebruikte verbinding. isofluraan kan toch geschikt zijn wanneer het beeldvormende sessies zijn kort genoeg om significante opbouw voorkomen. Verscheidene alternatieve anesthetica zijn in de literatuur 10,11; voorbeeld is in de beeldvormingstechniek. Anesthetica kunnen moeten worden geoptimaliseerd voor verschillende muizenstammen en ziektemodellen. 4. Ontwerp van een externe 19 V Reference <ol><li> Gebruik een externe verwijzing met een bekend gehalte van 19 V signaal voor kwantificering 12. Kies de signaalintensiteit van de verwijzing ruwweg vergelijkbaar met die verwacht van het subject zijn. </li></ol> Opmerking: In het algemeen is het eenvoudigste als de referentieverbinding is hetzelfde als de cel label, de relaxatieparameters passen. Als spectroscopische sequenties of sequenties zonder ruimtelijke lokalisatie worden toegepast dan acompound met een verschillende chemische verschuiving nodig zijn. <ol start="2"><li> Wijzig de plaatsing, grootte en vorm van de referentie nodig, afhankelijk van het gebied van belang (ROI). Opmerking: Het is over het algemeen het gemakkelijkst om buizen te gebruiken met een gelijke dwarsdoorsnede voor de verwijzing. </li></ol> 5. Imaging and Mouse Voorbereiding <ol><li> Verdun handel verkrijgbaar ketamine en xylazine 01:10 v / v met fysiologische zoutoplossing om voorraadoplossingen van 10 mg / ml ketamine en 2 mg / ml xylazine verkregen. </li><li> Zet de verwarming in de scanner (meestal warme lucht) om ervoor te zorgen de boring zal warm zijn voordat de muis wordt afgebeeld. </li><li> Injecteer 100 mg / kg ketamine en 10 mg / kg xylazine intraperitoneale anesthesie initiëren. Opmerking: Deze doses werden getest CD1 (ICR) en NU-Foxn1 nu 8 weken oude mannelijke muizen. Andere stammen moet lichtjes verschillende doses die moeten worden geoptimaliseerd in een afzonderlijk experiment. Deze dosis wordt de muis verdoofd houden voor eenbout 45 min. Opmerking: De diepte van de anesthesie is meestal voldoende als het dier vertoont geen reactie op een voet knijpen. </li><li> Eenmaal verdoofd, plaats het dier in een dier cradle en immobiliseren om beweging tijdens MRI voorkomen. Indien nodig, de positie van de externe verwijzing naast het dier. Zowel de referentie en de ROI (verwachte locatie van de geïnjecteerde cellen) moet in het midden van de spoel. Het dier moet worden aangesloten op de temperatuur en de ademhaling controle voor fysiologische monitoring tijdens het scannen. </li><li> Bedek de ogen van de muis met steriele oogzalf om uitdroging te voorkomen tijdens lange beeldvorming sessies. </li><li> Als de beeldvorming tijd meer dan 40 minuten, bereiden extra katheters voor injectie van extra ketamine / xylazine voordat het dier kan wakker worden. Positie twee afzonderlijke subcutane katheters met de werkende oplossingen van ketamine en xylazine. Met deze katheter de muis geven een extra 2,5 mg ketamine elke 20 minuten na de eerste 40 min. Eventueel anesthesie verder verlengd door injectie van additionele 0,5 mg xylazine door de katheter 100 min. na de eerste injectie. In alle gevallen moet experimenteel niet meer bedraagt ​​dan 3 uur, behalve misschien onder terminale narcose. </li><li> Zorg ervoor dat de muis direct na de eerste injectie wordt verwarmd en gehandhaafd op 37 ° C lichaamstemperatuur. Met dit protocol, &lt;80% bloedoxygenatie werd ontdekt onder atmosfeer lucht laten ademen. Om te voorkomen bijwerkingen van de verlaagde bloed oxygenatie, gebruik 100% zuurstof (0,3 L / min). Lichaamstemperatuur en ademhaling moet worden gecontroleerd in het gehele experiment en tot volledig herstel van het dier. Merk op dat de spontane ademhaling onder ketamine / xylazine is zeer hoog (200-250/min). Onregelmatigheden in de ademhaling, in plaats van de ademhaling, kan aangeven dat een hogere dosis nodig is om een ​​geschikte toestand van verdoving te handhaven. De muis zal spontaan ontwaken binnen 20-30 min after de laatste dosis verdovingsmiddel. </li></ol> Opmerking: cell tracking, moet beeld is hetzelfde dier meer dan eens. In dat geval moet de beeldvorming sessies worden gepland met aandacht voor de tijd die nodig is voor de goedkeuring van anesthesie van het systeem en het gebruik van dieren richtlijnen van het instituut. 6. Imaging 1 H aanpassingen en imaging <ol><li> Plaats het dier in de scanner, zodat de ROI is in de isocentrum met een lage resolutie, anatomische scan met verschillende slice oriëntaties (een localizer). </li><li> Gebruik de reguliere shimming protocol op 1 H, bijvoorbeeld een wereldwijde shim op het hele volume in de spoel. </li><li> Pas de referentiepuls waarderingsverschil (RW), dwz het zendvermogen gemeten in dB voor een 1 msec Hermite 90 ° RF puls, met behulp van de aanpassing scan door de verkoper. </li></ol> Opmerking: Deze aanpassing zalafhankelijk van de aard van RF spoel en is essentieel voor 19F MRI aangezien het signaal van de 19F frequentie meestal te laag voor directe aanpassingen. Bijgevolg moet een schatting van de RG worden gemaakt van metingen op de 1H signaal. Voor RF transmissie met een oppervlaktespoel, moet de 1H RG aangepast om een vlak evenwijdig aan de spoel door het deel van belang voor een volume spoel met homogene B 1 profiel de exacte instelling van de correctie minder belangrijk. <ol start="4"><li> Het volgende protocol van 19 F referentiepuls versterkingsinstelling werkt alleen als beide 1H en 19 F RF-transmissie met hetzelfde (enkel of dubbel-tuned) RF-spoel wordt uitgevoerd. Voor een dergelijke beeldvorming setup, moet de spoel profiel (B 1 zend veld) op 1 H evenredig met de 19 F spoel profiel, wanneer een vaste RG wordt toegepast, dat wil zeggen B 1,1 H = C * B 1,19 F met een proportionality constante C. <ol><li> Om te bevestigen dat spoel profielen evenredig zijn voor een specifieke opstelling, het verwerven van een 1H en een 19 F flip hoek kaart (zie volgende paragraaf op B 1 correctie) op een buis met een sterk geconcentreerde 19 V, bijv. TFA in water (1:1 v / v) met behulp van identieke velden-of-view (EPB), vooraf (figuur 3). </li><li> Met dezelfde RG, controleren of beide kaarten zijn identiek behalve voor de globale factor C. </li><li> Zodra de 1H RG wordt bepaald, rekening mee dat dit aantal naar beneden. </li></ol></li><li> Voer een conventionele 1H MRI-scan als een anatomische referentie voor de 19 F beeldvorming. Afstemmen van het systeem om de 19 F frequentie van de cel marker en het uitvoeren van een 19 F MR scannen. Idealiter zou de 19 F MRI-scan hebben dezelfde veld-of-view en slice selectie als de 1H MRI, maar meestal met een lagere resolutie. Het dier kan zodra de verbeelding nieuw leven worden ingeblazenng voltooid. Beeldverwerking kan dan offline worden uitgevoerd. </li><li> Bepaal de 19 F RG via de relatie dB 19F = dB 1H -20 * log 10 (C). Schat de 19 F-agent frequentie in een aparte in-vitro experiment. </li></ol> Opmerking: In vivo, kan de exacte frequentie enigszins afwijken van experiment om te experimenteren door verschillende shimming voorwaarden. Chemische verschuiving artefacten de exacte frequentie moet daarom in elk experiment worden bepaald door 19 F MRS, indien mogelijk, te voorkomen. Een typische scan zeer laag 19 V signaal zou global (puls-verwerven) spectroscopie (TR = 200 msec, NEX = 3000, TA = 10 min, BW = 50 kHz) zijn. NEX, aldus TA, kan drastisch worden verminderd voor hoge 19 V signaal. De 19F middel frequentie wordt bepaald uit het spectrum na Fouriertransformatie en fasecorrectie. NEX verwijst naar het aantal excitaties, TA is de acquisitietijd en BW is debandbreedte. Opmerking: Typisch imaging parameters 9 op een 11.7T/16 cm toegewijde dier scanner zijn: een anatomische 1H beeldvorming scan met een turbo spin-echo (TSE) sequentie met TR / effectieve echo tijd (TE eff) = 2200 msec/42.8 msec, 8 echo&#39;s per excitatie, NEX = 2, 10 opeenvolgende, 1 mm dikke plakken, FOV = 1.92 x 1.92 cm 2, 128 x 128 matrix, dat wil zeggen een resolutie van 150 x 150 x 1000 micrometer 3, TA = 1 min, BW = 50 kHz en een lineaire fase coderingsschema. werden 19 F beelden die met dezelfde sequentie en bijpassende geometrie, maar bij lagere in-plane resolutie en lagere BW (NEX = 256, 48 x 48 matrix, dat wil zeggen een resolutie van 400 x 400 x 1000 um 3, TA = 57 min, BW = 10 kHz). <ol start="7"><li> B 1 correctie Met behulp van een RF-spoel met inhomogene B 1 profiel, bijvoorbeeld een oppervlakte spoel, kan belemmeren kwantificering van 19 F-gegevens, aangezien het signaal is afhankelijkniet alleen 19F concentratie ging van de afstand van de spoel. Schaf een B 1 kaart op de 1H kanaal om achteraf correcte 19 F data. Hiertoe moeten 1H en 19F spoel profielen identiek, behalve de evenredigheidsfactor C en voldoende 1H achtergrond signaal wordt in gebieden van 19 F. Een voorbeeld protocol voor de correctie van een 19 F spin-echo sequentie wordt gepresenteerd, met behulp van een single-tuned Tx / Rx oppervlaktespoel tunable zowel 1H en 19 F en met proportionele B 1 profielen 13. <ol><li> Schaf een 1H flip hoek kaart met de twee flip-hoek methode 14. Verwerven van een gradiënt echo scan met zeer lange TR (&gt; 3 maal 1 HT 1) met een geschatte flip hoek van iets minder dan 90 °. Dicht bij de spoel. Schaf een tweede gradiënt echo scannen met een RG = dB 1H -6, dat wil zeggen twee keer de fliphoek van de eerste scan. </li><li> Bereken het 1H kantelhoek, α, bij voxel (x, y, z) via het signaal intensiteiten (SI) van de eerste en tweede gradiënt echo scans: α (x, y, z) = Arcos (SI GE, 1 ( x, y, z) / 2SI GE, 2 (x, y, z)) 14. De 19F kantelhoek identiek (behalve de factor 1 / C) door proportionele B 1 profielen. Volgens Faraday principe van wederkerigheid 15, de demping van 19 F signaalintensiteit van een spin-echo sequentie (excitatie flip hoek α, heroriënteren flip hoek 2α) tijdens de signaalontvangst is att Rx (x, y, z) ~ α (x, y , z). De verzwakking als gevolg van imperfecte excitatie att Tx (x, y, z) ~ sin 3 (α (x, y, z)) 16. De algehele verzwakking wordt geschreven als att = attRx * attTx = α * sin 3 (α) / 90 °. Merk op dat het genormaliseerd tot 1 bij perfecte 90 ° / 180 ° excitatie / heroriëntering kantelhoek. De B 1 gecorrigeerde19F beeldsignaal intensiteiten SI 19F, corr berekend via SI 19F, corr (x, y, z) = SI 19F (x, y, z) / att (x, y, z). </li><li> Om signaalintensiteiten te vergelijken van verschillende experimenten, plaats een referentiebuis met gedefinieerde 19F concentratie in het gezichtsveld, en het normaliseren SI 19F, corr het gemiddelde signaal in de referentie. </li></ol></li></ol> Opmerking: Andere 1 HB 1 / flip hoek mapping methoden kunnen worden gebruikt en verschillende 19 V pulssequenties vereisen aanpassingen van att Tx, 19F. Elke vorm van B1 correctie regeling zal extra fout introduceren in de cel kwantificering procedure. Als nauwkeurige cel kwantificering is het belangrijkste uitgangspunt, kan een RF spoel met homogene B1 profiel worden gebruikt om dit deel van het protocol te omzeilen. 7. Beeldverwerking <ol><li> Het maken van 1 H en 19 F overlay beelden <ol><li> De beeldgegevens exporterenvoor de laatste 1 H en 19 F magnitude beelden van de scanner. </li><li> Open de bestanden in een beeldbewerkingsprogramma, zoals ImageJ (freeware, NIH). </li><li> Voeren beeldaanpassingen als nodig (bijsnijden, helderheid, contrast) houden van de aanpassingen hetzelfde voor alle afbeeldingen. De 19 F beelden zal doorgaans moeten worden opgeschaald naar een hogere resolutie aan de overeenkomstige 1H beelden overeenkomen. </li><li> Render de 19 F afbeeldingen in valse kleuren (selecteer een andere look-up tafel, onder het menu &#39;beeld&#39; in Afbeelding J) en dan overlay op de overeenkomstige 1H afbeeldingen in om het signaal te lokaliseren. </li></ol></li><li> 19 F Kwantificering <ol><li> Selecteer een 19 F afbeelding (image magnitude) de desbetreffende cellen en de referentie zichtbaar. </li><li> In een programma zoals Image J, trekken ROI over de relevante cellen, de referentie en een gebied buiten het onderwerp (lawaai). </li><li> Gebruik de opdracht Analyserenen vervolgens Meet (of gewoon Ctrl + M) naar het gemiddelde pixelintensiteit berekenen binnen deze regio&#39;s, en hun omgeving. Laat S (cellen) verwijzen naar de gemiddelde pixelintensiteit het ROI over de cellen. Vermenigvuldig dat met het volume (= oppervlakte x slice dikte) om het totale signaal te berekenen. </li><li> Bereken de SNR, bijvoorbeeld met de formule SNR = 0,65 x S (cellen) / σ, waarbij σ de standaardafwijking van pixel intensiteit per ROI buiten het monster dat vrij is van chemische verschuiving artefact (typisch in de achtergrond lucht) 17. Indien de SNR onder 5 kan een correctie voor het signaal vanwege het geluid nodig en kan worden uitgevoerd zoals elders 11 10 beschreven. </li><li> Anders berekent de totale hoeveelheid 19 F die het signaal van het ROI van de referentiewaarde door het oppervlak van de referentie in het segment van slicedikte (om het volume te berekenen) door de concentratie van 19 F in de referentie vermenigvuldigen,die bekend en homogeen verondersteld te zijn. </li><li> Vermenigvuldig die waarde door het totale signaal in het ROI over de cellen, gedeeld door het totale signaal via verwijzing naar de hoeveelheid 19F berekenen de cellen. </li><li> Bereken het aantal cellen door te delen dat getal met de waarde 19 F / cel, die werd berekend in punt 2. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Srinivas, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+of+cellular+therapies%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Imaging of cellular therapies.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 62, 1080-1093 (2010).</li>
<li>de Vries, I. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+tracking+of+dendritic+cells+in+melanoma+patients+for+monitoring+of+cellular+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance tracking of dendritic cells in melanoma patients for monitoring of cellular therapy.</a> Nat. Biotechnol. 23, 1407-1413 (2005).</li>
<li>Srinivas, M., Heerschap, A., Ahrens, E. T., Figdor, C. G., de Vries, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+for+quantitative+in+vivo+cell+tracking%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">MRI for quantitative in vivo cell tracking.</a> Trends Biotechnol. 28, 363-370 (2010).</li>
<li>Ruiz-Cabello, J., Barnett, B. P., Bottomley, P. A., Bulte, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorine+%2819F%29+MRS+and+MRI+in+biomedicine%5BTitle%5D)+AND+%22NMR+Biomed%22%5BJournal%5D)">Fluorine (19F) MRS and MRI in biomedicine.</a> NMR Biomed. 24, 114-129 (2011).</li>
<li>Stoll, G., Basse-Lusebrink, T., Weise, G., Jakob, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+inflammation+using+19F-magnetic+resonance+imaging+and+perfluorocarbons%5BTitle%5D)+AND+%22Wires+Nanomed.+Nanobiol%22%5BJournal%5D)">Visualization of inflammation using 19F-magnetic resonance imaging and perfluorocarbons.</a> Wires Nanomed. Nanobiol. 4, 438-447 (2012).</li>
<li>Srinivas, M., Boehm-Sturm, P., Figdor, C. G., de Vries, I. J., Hoehn, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Labeling+cells+for+in+vivo+tracking+using+%2819%29F%5BTitle%5D)+AND+%22MRI.+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Labeling cells for in vivo tracking using (19)F.</a> MRI. Biomaterials. 33, 8830-8840 (2012).</li>
<li>Ahrens, E. T., Flores, R., Xu, H., Morel, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+imaging+platform+for+tracking+immunotherapeutic+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">In vivo imaging platform for tracking immunotherapeutic cells.</a> Nat. Biotechnol. 23, 983-987 (2005).</li>
<li>Srinivas, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Customizable%2C+multi-functional+fluorocarbon+nanoparticles+for+quantitative+in+vivo+imaging+using+19F+MRI+and+optical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Customizable, multi-functional fluorocarbon nanoparticles for quantitative in vivo imaging using 19F MRI and optical imaging.</a> Biomaterials. 31, 7070-7077 (2010).</li>
<li>Boehm-Sturm, P., Mengler, L., Wecker, S., Hoehn, M., Kallur, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+tracking+of+human+neural+stem+cells+with+19F+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">In vivo tracking of human neural stem cells with 19F magnetic resonance imaging.</a> PLoS One. 6, e29040(2011).</li>
<li>Srinivas, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+cytometry+of+antigen-specific+t+cells+using+%2819%29F%5BTitle%5D)+AND+%22MRI.+Magn.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">In vivo cytometry of antigen-specific t cells using (19)F.</a> MRI. Magn. Reson. Med. , (2009).</li>
<li>Srinivas, M., Morel, P. A., Ernst, L. A., Laidlaw, D. H., Ahrens, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorine-19+MRI+for+visualization+and+quantification+of+cell+migration+in+a+diabetes+model%5BTitle%5D)+AND+%22Magn.+Reson.+Med%22%5BJournal%5D)">Fluorine-19 MRI for visualization and quantification of cell migration in a diabetes model.</a> Magn. Reson. Med. 58, 725-734 (2007).</li>
<li>Mangala Srinivas, E. T. A. Cellular labeling and quantification for nuclear magnetic resonance techniques. US patent. , 11787521 (2007).</li>
<li>Boehm-Sturm, P., Pracht, E. D., Aswendt, M., Henn, N., Hoehn, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBoehm-Sturm%2C+P+%22Proceedings+of+the+International+Society+for+Magnetic+Resonance+in+Medicine%22">Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine</a>. , Melbourne, Australia. (2012).</li>
<li>Insko, E. K., Bolinger, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+of+the+Radiofrequency+Field%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Magn.+Res.+A%22%5BJournal%5D)">Mapping of the Radiofrequency Field.</a> J. Magn. Res. A. 103, 82-85 (1993).</li>
<li>Haacke, E. M., Brown, R. W., Thompson, M. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHaacke%2C+EM+%22Magnetic+resonance+imaging%3A+physical+principles+and+sequence+design%22">Magnetic resonance imaging: physical principles and sequence design</a>. , Wiley. (1999).</li>
<li>Scheffler, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+pictorial+description+of+steady-states+in+rapid+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Concepts+Magn.+Res%22%5BJournal%5D)">A pictorial description of steady-states in rapid magnetic resonance imaging.</a> Concepts Magn. Res. 11, 291-304 (1999).</li>
<li>Firbank, M. J., Coulthard, A., Harrison, R. M., Williams, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+two+methods+for+measuring+the+signal+to+noise+ratio+on+MR+images%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">A comparison of two methods for measuring the signal to noise ratio on MR images.</a> Phys. Med. Biol. 44, 261-264 (1999).</li>
<li>de Chickera, S. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Labelling+dendritic+cells+with+SPIO+has+implications+for+their+subsequent+in+vivo+migration+as+assessed+with+cellular+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Contrast+Media+Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Labelling dendritic cells with SPIO has implications for their subsequent in vivo migration as assessed with cellular MRI.</a> Contrast Media Mol. Imaging. 6, 314-327 (2011).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.

Het protocol hier beschreven wordt de algemene procedure voor in vivo 19 F MRI cell tracking. Ondanks de beschreven co-incubatie methode, zijn er verschillende protocollen voor het labelen van cellen met een 19F middel. Echter, de co-incubatie meest gebruikt en kan verder worden geoptimaliseerd bijvoorbeeld door toevoeging van transfectie agentia 6. De werkelijke cel labeling protocol afhankelijk van het celtype. Enige sleutel etikettering stappen worden beschreven in h...

In vivo cell tracking is essentieel voor de optimalisatie en monitoring van cellulaire therapieën 1. Door de invasieve aard, weergave biedt uitstekende mogelijkheden om cellen in vivo te controleren. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is onafhankelijk van ioniserende straling en zorgt voor een superieure imaging resolutie en intrinsieke wekedelencontrast. MRI-gebaseerde cell tracking is al klinisch gebruikt om dendritische cellen bij patiënten met melanoom 2 volgen. Conventionele MRI wordt uitgevoerd op de 1H kern, aanwezig in de mobiele water in de weefsels worden uitgevoerd. Het is ook mogelijk om MRI te voeren op andere actieve kernen, zoals 13C, 19F en 23 Na. Echter slechts 19F MRI wordt toegepast om in vivo cell tracking omdat daarmee de hoogste gevoeligheid na 1 H. Aangezien MRI detecteerbaar endogeen 19F in weefsels maakt hoge signaal selectiviteit voor dedetectie van exogene 19 F contrastmiddelen en maakt kwantificering van fluorconcentratie rechtstreeks van de beeldgegevens. Voor een gedetailleerde bespreking van 19 F MRI, zie 3-5. Een belangrijk probleem met 19F MRI is de noodzaak om en optimaliseren geschikte 19F cel etiketten, hoewel verscheidene labels ontwikkeld met een trend naar multimodale middelen 6. Het protocol hier beschreven is gebaseerd op studies door onze groep 7-9, inclusief de eerste artikelen die in vivo kwantitatief 19F MRI-gebaseerde mobiele 10,11 volgen beschreven. De algemene procedure van cell tracking met 19F MRI wordt samengevat in figuur 1. We beschrijven een algemeen protocol voor de etikettering en de beeldvorming van dendritische cellen (DC&#39;s) met behulp van een op maat gemaakte perfluorocarbon contrastmiddel 8. De beeldvormingstechniek is algemeen toepasbaar voor verschillende celtypen, etiketten en diermodellen. Deceltype en diermodel beschreven dienen slechts als voorbeeld, en dus we geen details over de cel isolatie en etikettering, maar zich op de beeldvormingstechniek. Wijzigingen zullen nodig zijn voor elk label, celtype, diermodel, en imaging worden ingesteld, en deze zijn te vinden in de literatuur of moet worden geoptimaliseerd door de onderzoekers. Enkele algemene wijzigingen in de discussie.

<table><tbody><tr><td colspan="4">REAGENTS</td></tr><tr><td>PBS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>MFCD00131855</td><td></td></tr><tr><td>TFA</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>76-05-1</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine (Ketavet)</td><td>Pfizer</td><td>778-551</td><td></td></tr><tr><td>Xylazine (Rompun)</td><td>Bayer</td><td>QN05 cm92</td><td></td></tr><tr><td>Ophtosan </td><td>Produlab Pharma</td><td>2702</td><td>oogzalf</td></tr><tr><td colspan="4">Materiaalnaam </td></tr><tr><td>MRI-scanner</td><td>Bruker Biospec</td><td></td><td></td></tr><tr><td>NMR-spectrometer</td><td>Bruker Biospec</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

in vivo 19 f mri voor mobiele tracking

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

In vivo 19 laat F MRI kwantitatieve cell tracking zonder het gebruik van ioniserende straling. Het is een niet-invasieve techniek die kan worden toegepast op de mens. We beschrijven hier een algemeen protocol voor mobiele etikettering, beeldvorming, en beeldverwerking. De techniek is toepasbaar op verschillende soorten cellen en diermodellen, hoewel hier richten we ons op een typische muismodel voor het bijhouden muizen immuuncellen. De belangrijkste onderwerpen voor mobiele etikettering worden beschreven, omdat deze voor alle modellen relevant zijn. Ook worden verschillende beeldparameters genoemd, hoewel de details zullen verschillen afhankelijk van het MRI systeem en de specifieke configuratie. Ten slotte hebben we onder andere een beeldverwerking protocol voor kwantificering. Variaties voor deze, en andere delen van het protocol, worden beoordeeld in het hoofdstuk discussie. Op basis van de hier beschreven gedetailleerde procedure, moet de gebruiker het protocol aan te passen voor elk specifiek celtype, cellabel, diermodel, en imaging opstart. Merk op dat de pROTOCOL kan ook worden aangepast voor menselijk gebruik, zolang klinische beperkingen wordt voldaan.

Hier tonen we de typische resultaten voor een protocol waarbij de overdracht van 19F-gelabelde cellen homing een drainerende lymfeklier. Figuur 2 toont een 19F-NMR-spectrum van 10 6 gemerkte cellen met een TFA referentie. De beeldvorming opstart werd uitgevoerd zoals beschreven in het protocol (Figuur 3). Voor de in vivo beeldvorming, gebruikten we een referentie uit een afgedichte cilinder met hetzelfde etiket voor de cellen geplaatst tussen de...

We beschrijven een algemeen protocol voor in vivo cell tracking met MRI in een muismodel met ex vivo gemerkte cellen. Een typische protocol voor mobiele etikettering, beeldaanwinst verwerking en kwantificering is inbegrepen.

In vivo 19 F MRI voor mobiele Tracking

In vivo 19F MRI allows quantitative cell tracking without the use of ionizing radiation. It is a noninvasive technique that can be applied to humans. ...

Het algemene doel van deze procedure is om het aantal 19 F-gelabelde cellen in vivo te beeldvormen en te kwantificeren met behulp van 19 FMRI. Dit kan worden gedaan in een klinische of preklinische omgeving. Dit wordt bereikt door eerst cellen te labelen met een geschikt 19 F-agens.Dit gebeurt meestal ex vivo. De tweede stap is om de 19 F-inhoud per cel te kwantificeren, wat kan worden gedaan met behulp van 19 F en MR met een bekende referentie. De 19 F-inhoud per cel wordt verondersteld constant te blijven tijdens het experiment, anders moeten correctiefactoren worden berekend.Vervolgens wordt het onderwerp in vivo beeldvormd met behulp van een H en 19 FMRI om de overgedragen gelabelde cellen te lokaliseren. Een bekende referentie en geschikte beeldvormingsparameters zijn essentieel voor kwantificering vanuit de beeldgegevens. De laatste stap is om de beeldgegevens te verwerken om het aantal cellen te berekenen.Ex vivo histologie of andere technieken kunnen worden gebruikt om de gegevens waar mogelijk te bevestigen. Uiteindelijk kan 19 FMRI voor in vivo celtracking worden gebruikt om de overgedragen cellen te bestuderen in termen van hun lokalisatie en aantallen gedurende de relevante tijdsduur, gegeven bepaalde aannames zoals beschreven in de tekst. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden zoals één HMRI met behulp van superparamagnetische cellabels, is dat er geen verwarrend achtergrondsignaal is en dat het aantal cellen direct uit de beeldgegevens kan worden bepaald.Deze methode kan helpen om belangrijke vragen op het gebied van cellulaire therapie te beantwoorden, zoals waar de cellen zijn en hoeveel er op verschillende tijdstippen aanwezig zijn. Om dit protocol te beginnen, voegt u eerst een 19 F-label toe aan onrijpe dendritische cellen bij een concentratie van vier milligram per 1 miljoen cellen in twee milliliter medium. Draai vervolgens voorzichtig om te mengen.Vervolgens incubeert u de dendritische cellen met het label gedurende drie dagen voordat u deze laat rijpen en oogst. Verzamel vervolgens de cellen en verwijder overtollig label door minstens drie keer te wassen. Tel in PBS, de resulterende cellen, en suspendeer opnieuw in een klein volume PBS voor injectie of verdere tests.Merk op dat het protocol zoals hier beschreven relevant is voor deze specifieke dendritische cellen en label. Daarom moet een protocol voor een ander celtype ofwel in de literatuur worden gevonden of door de onderzoeker worden geoptimaliseerd. Plaats een bekend aantal gelabelde cellen in een NMR-buis.Voeg vervolgens 10 microliter van 5% trifluor of zure zuur, of TFA, toe. Als de resonantiefrequentie van TFA ongeschikt is vanwege overlap met het label, gebruik dan een alternatieve oplosbare verbinding. Plaats een monster in een NMR-spectrometer en verkrijg het fluorine 19-spectrum.Bereken vervolgens relatieve gebieden onder de pieken van de referentie en de monster of de hoofdpiek van het monster, en bereken vervolgens het gemiddelde aantal fluorinen per cel in het monster. Merk op dat dit hele proces gemiddeld moet worden herhaald om statistische significantie te bereiken. Dit kan ook worden gedaan met behulp van spectroscopie direct bij de MRI-scanner.Merk ook op dat deze procedure alleen het gemiddelde fluorine 19-lading voor een groot aantal cellen onthult, niet de variabiliteit tussen cellen. Het controleren van de uniformiteit van celopname vereist de aanwezigheid van een fluorescerende component met het 19 F-agens. Hier toont alleen scenario drie een homogene label van de cellen, hoewel dit altijd wordt aangenomen in de berekeningen, kan dit worden geverifieerd met behulp van complementaire technieken zoals microscopie ingesteld voor beeldvorming door een volledig geanesthetiseerde muis in een wieg te plaatsen en deze te immobiliseren om beweging tijdens de scan te voorkomen.Verbind ook temperatuur- en ademhalingscontrole voor fysiologisch bewaking tijdens het scannen. Plaats indien nodig een externe referentie naast het dier, zowel de referentie als het gebied van belang moeten zich in het midden van de spoel bevinden. Begin met acquisitie met een conventionele proton-MRI-scan als anatomische referentie voor de 19 F-beeldvorming.Stel vervolgens het systeem in op de 19 F-frequentie van de cellmarkering en voer een 19 FMRI-scan uit. Idealiter heeft de 19 FMRI-scan hetzelfde veld van zicht en plakselectie als een conventionele MRI, hoewel waarschijnlijk met een lagere resolutie. Bepaal vervolgens de 19 F-referentiepulswinst met behulp van de formule hier gezien en verwerf een 19 FNMR-spectrum om de 19 F-frequentie te bepalen.Schat de radiofrequentie-spoel-afhankelijke factor C in een apart in vitro-experiment. Het gebruik van een radiofrequentie-spoel met een inhomogene B een-profiel, zoals een oppervlaktespoel, kan de kwantificering van 19 F-gegevens belemmeren. Aangezien het signaal niet alleen afhangt van de 19 F-concentratie, maar ook van de afstand tot de spoel.Verwerf daarom een B een-kaart op het een H-kanaal om 19 F-gegevens retrospectief te corrigeren. Dit vereist dat een H en 19 F-spoelprofielen identiek zijn, behalve voor de evenredigheidsfactor C en dat er voldoende een H-achtergrondsignaal wordt geboden in gebieden van 19 F. Hier zien we fliphoekenkaarten van buizen met TFA in water verkregen op de een H en 19 F-kanaal. Om de 19 F-gegevens te corrigeren, verwerf eerst een een H-fliphoekenkaart met de twee fliphoekenmethode.Gebruik een gradient-echo-scan met een zeer lange TR van meer dan drie keer tot één HT een met een geschatte fliphoek van net onder de 90 graden dicht bij de spoel. Verwerf vervolgens een tweede gradient-echo-scan met tweemaal de fliphoek van de eerste scan. Bereken de een H-fliphoek alfa op vle X, Y, Z via het signaal en de gevoeligheid van de eerste en tweede GRADIENT ECHO-scans.De 19 F-fliphoek zal identiek zijn, behalve voor de factor één C vanwege evenredige B een-profielen, de verzwakking van de 19 F-signaalintensiteit van een spin-echosequentie met excitatie fliphoek

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

Voor de evaluatie van nieuwe stamcellen therapieën is het belangrijk om niet-invasief spoor de geïnjecteerde cellen in vivo. Deze video toont u hoe de menselijke mesenchymale en embryonale stamcellen met ijzeroxide gebaseerde contrastmiddelen label in vivo voor latere MR imaging in vivo.

Etikettering hESC &#39;s en hMSCs met ijzeroxide nanodeeltjes voor niet-invasieve in vivo Tracking met MR Imaging

Dit werk beschrijft elementaire procedures van niet-invasieve kleine dieren MRI en...

Niet-invasieve In Vivo Small Animal MRI en MRS: Basic experimentele procedures

Het volgen van cellen met behulp van MRI heeft opgedaan opmerkelijke aandacht in de afgelopen jaren. Dit protocol beschrijft de etikettering van dendritische cellen met fluor...

Monitoring Dendritische cel-migratie met behulp van<sup&gt; 19</sup&gt; F /<sup&gt; 1</sup&gt; H Magnetic Resonance Imaging

De aard van de interactie tussen hematopoietische stamcellen en progenitorcellen (HSPCs) en beenmerg nissen wordt slecht begrepen. Aangepaste hardware wijzigingen en een meerstaps overname protocol maken het gebruik van twee-foton en confocale microscopie beeld ex vivo gemerkte HSPCs geadopteerd in beenmerg gebieden volgen interacties en beweging.

In Vivo 4-dimensionale Tracking van hematopoietische stamcellen en progenitorcellen in volwassen muis calvarial Bone Marrow

Monocyten zijn belangrijke regulatoren van aangeboren immuniteit en spelen een cruciale rol bij de vernieuwing van het perifere mononucleaire fagocytische systeem en in geval van ontsteking. Dit manuscript beschrijft de procedure van realtime beeldvorming van het muiscalvaria beenmerg om het mechanisme van monocytmobilisatie te bestuderen.

Tracking muisbeenmerg Monocyten<em&gt; In Vivo</em

Een robuust protocol controleren neurale populaties time-lapse video-microscopie gevolgd door softwarematige nabewerking is beschreven. Deze methode geeft een krachtig hulpmiddel voor het identificeren van biologische gebeurtenissen in een geselecteerde populatie tijdens live imaging experimenten.

Live Imaging gevolgd door eencellige bijhouden van de biologie van de cel van de Monitor en de progressie van de bloedlijn van meerdere neurale populaties

Beschrijven we een protocol voor preklinische in vivo volgen van kanker uitzaaiingen. Het is gebaseerd op een verslaggever van de radionuclide-fluorescentie combineren de natrium jodide symporter, ontdekt door niet-invasieve [18F] Zilvertetrafluorboraat-PET, en een fluorescente proteïne voor gestroomlijnde ex vivo bevestiging. De methode is toepasbaar voor preklinische in vivo cel bijhouden dan tumor biologie.

Radionuclide-fluorescentie Reporter Gene Imaging als u wilt bijhouden van de Tumor progressie in knaagdier Tumor modellen

Orthotopic intracraniële injectie van tumorcellen wordt in kankeronderzoek te bestuderen hersenen tumor biologie, progressie en evolutie therapeutische respons uitgegaan. Hier presenteren we fluorescentie moleculaire tomografie van tumor xenografts, die biedt real-time intravital imaging en kwantificering van een tumor massa in preklinische glioblastoma modellen.

Fluorescentie moleculaire tomografie voor In Vivo Imaging van Glioblastoma Xenografts

Morfologische veranderingen optreden in immuun responsieve fibroblast cellen na activering en het bevorderen van veranderingen in cellulaire werving. Gebruik makend van 2-Photon Imaging in combinatie met een genetisch gemanipuleerde fibroblast-specifieke proteïne 1 (FSP1)-CRE; tdTomato floxed-stop-floxed (TB/TB) muis lijn en groene fluorescently gelabeld lipopolysaccharide-FITC, we kunnen zeer specifieke opname van lipopolysaccharide in dermale fibroblasten en morfologische veranderingen in...

In vivo tweekleurige 2-Fobe beeldvorming van genetisch gelabelde reporter cellen in de huid

Gepresenteerd hier is een protocol voor niet-invasieve mesenchymale stamcel (MSC) levering en tracking in een muismodel van traumatisch hersenletsel. Superparamagnetische ijzeroxide nanodeeltjes worden gebruikt als een magnetische resonantie imaging (MRI) sonde voor MSC labeling en niet-invasieve in vivo tracking na intranasale levering met behulp van real-time MRI.

Het volgen van superparamagnetische ijzer oxide-gelabelde mesenchymale stamcellen met behulp van MRI na intranasale levering in een traumatisch hersenletsel Murine model

Celtherapie biedt een veelbelovende interventie voor longfibrose door voorlopercellen te gebruiken om beschadigd weefsel te herstellen en de longfunctie te verbeteren. Aangezien beeldvorming een cruciale rol speelt bij het volgen van celintegratie, beschrijven we hierin magnetische beeldvorming-geleide in vivo tracking van celtherapie voor longfibrose in een muismodel.

Beeldgeleide in vivo tracking van getransplanteerde distale longepitheliale voorlopercellen voor longfibrose met behulp van magnetische beeldvorming

Leer hoe je 19F-gelabelde cellen in vivo kunt visualiseren en kwantificeren met behulp van 19F MRI in muismodellen. Deze methode maakt niet-invasieve celtracking mogelijk voor klinisch en preklinisch onderzoek.

In vivo ¹⁹ F MRI voor mobiele Tracking

Meer video's verkennen