Choroba zwyrodnieniowa stawu kolanowego (KOA) jest chorobą zwyrodnieniową wynikającą z utraty chrząstki stawowej i postępującego stanu zapalnego, która stała się główną przewlekłą chorobą u osób starszych na całym świecie1. Jednak obecne terapie wykorzystujące leki przeciwzapalne, suplementy fizykalne i zabiegi chirurgiczne mogą przynieść tylko tymczasową ulgę w objawowym bólu2.
Mezenchymalne komórki macierzyste (haMSC) pochodzące z ludzkiej tkanki tłuszczowej stały się obiecującym środkiem regeneracyjnym na chorobę zwyrodnieniową stawu kolanowego, ze względu na ich potencjał multipotencjalnego różnicowania dla regeneracji chrząstki i właściwości immunomodulacyjnych3,4. W porównaniu z metodami farmakologicznymi mającymi na celu zbadanie mechanizmów działania in vivo, śledzenie żywych hemoMSC w małych modelach zwierzęcych KOA jest obecnie pouczające dla ustalenia przesłanek i wykonalności terapii haMSC przed zastosowaniem klinicznym. W przypadku badań przedklinicznych meniscektomia przyśrodkowa (MM) destabilizuje obciążenie mechaniczne stawu w celu wywołania KOA u szczurów, co zapewnia stosunkowo wykonalny model o stałej odtwarzalności5. Początek KOA wywołanego przez MM następuje wcześniej niż samo przecięcie więzadła krzyżowego przedniego lub w połączeniu z częściową łąkotką przyśrodkową6. W związku z tym długoterminowe interakcje między wstrzykniętymi haMSC a patologicznym mikrośrodowiskiem KOA są często oceniane u szczurów indukowanych przez MM7,8.
Chociaż skuteczność terapeutyczna haMSC została obszernie opisana, odpowiednia wiedza na temat utrzymywania się in vivo wszczepionych haMSC poprzez wstrzyknięcie dostawowe (IA) jest rzadkością9,10. W związku z tym opracowano różne metody znakowania komórkowego, w tym immunohistologię11, luciferase12, zielone białko fluorescencyjne13 transfekcja, znakowanie tlenkiem żelaza do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI)14 oraz liczne barwniki fluorescencyjne do komórek8,15,16. W porównaniu z pracochłonnymi analizami histologicznymi, nieinwazyjne obrazowanie in vivo wykorzystuje urządzenia optyczne do wykrywania rozkładu i dynamiki w czasie rzeczywistym komórek znakowanych sygnałami fluorescencyjnymi10,17. W przypadku funkcjonalnego obrazowania żywych komórek, cytokompatybilne znakowanie fluorescencyjne jest wyrafinowaną, wolną od radioaktywności techniką śledzenia w celu ujawnienia aktywności komórkowej po przeszczepie komórek macierzystych18. Co więcej, wielokolorowe fluorescencyjne barwniki lipofilowe mają przewagę nad amino-reaktywnymi barwnikami hydrofilowymi lub białkami fluorescencyjnymi, w tym lepszą przepuszczalność komórek i zwiększoną wydajność kwantową fluorescencji19.
Tak więc, zawarte tutaj protokoły wykorzystują czerwony laser do pobudzania komórek oznaczonych lipofilowymi karbocyjaninami DiD (DilC18(5)), które są dalekim czerwonym fluorescencyjnym analogiem Dil (dialkilokarbocyjaniny)20. Przesunięte ku czerwieni widma wzbudzenia i emisji DiD pozwalają uniknąć interferencji autofluorescencyjnej i umożliwiają obrazowanie tkanek głębokich przez długi czas u żywych zwierząt8. Ta metoda śledzenia komórek in vivo znakowanych DiD jest ważna do monitorowania przeszczepionych komórek macierzystych, takich jak haMSC, w modelach zwierzęcych, co jest niezbędne do zrozumienia i ulepszenia obecnej terapii regeneracyjnej komórek macierzystych.