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Cancer Research

सेल तस्करी की पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी इमेजिंग: सेल रेडियोलेबलिंग की एक विधि

Published: October 27, 2023 doi: 10.3791/64117
Automatic Translation
1, 2, 1
1Division of Nuclear Medicine, Department of Radiology, Mayo Clinic, 2Department of Radiology, University of Colorado Anschutz Medical Campus

Summary

यहां प्रस्तुत एक प्रोटोकॉल है जो पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) रेडियोआइसोटोप, 89जेडआर (टी1/2 78.4 एच) के साथ रेडियोलेबल कोशिकाओं के लिए एक प्रोटोकॉल है, जो उपयोग के लिए तैयार रेडियोलेबलिंग सिंथोन का उपयोग करता है। जेडआर-डीबीएन के साथ रेडियोलेबलिंग कोशिकाएं 7 दिनों तक पीईटी के साथ शरीर में प्रशासित रेडियोलेबल कोशिकाओं की नॉनइनवेसिव ट्रैकिंग और इमेजिंग की अनुमति देती हैं।

Abstract

स्टेम सेल और चिमेरिक एंटीजन रिसेप्टर (सीएआर) टी-सेल थेरेपी अंग पुनर्जनन के लिए आशाजनक चिकित्सीय और विभिन्न कैंसर के लिए इम्यूनोथेरेपी के रूप में उभर रहे हैं। इन क्षेत्रों में महत्वपूर्ण प्रगति के बावजूद, जीवित प्रणाली में प्रशासित चिकित्सीय कोशिकाओं के फार्माकोकाइनेटिक्स और फार्माकोडायनामिक्स को बेहतर ढंग से समझने के लिए अभी भी बहुत कुछ सीखना बाकी है। नॉनइनवेसिव के लिए, पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) के साथ कोशिकाओं की विवो ट्रैकिंग में, 89जेडआर (टी1/2 78.4 एच) का उपयोग करके एक नया [89 जेडआर] जेडआर-आइसोथियोसाइनाटोबेंज़िल-डेसफेरिओक्सामाइन ([89जेडआर]जेडआर-डीबीएन)-मध्यस्थता सेल रेडियोलेबलिंग विधि विकसित की गई है। वर्तमान प्रोटोकॉल मेसेनकाइमल स्टेम कोशिकाओं, वंश-निर्देशित कार्डियोपोइटिक स्टेम कोशिकाओं, यकृत पुनरुत्पादन हेपेटोसाइट्स, सफेद रक्त कोशिकाओं, मेलेनोमा कोशिकाओं और डेंड्राइटिक कोशिकाओं सहित विभिन्न कोशिकाओं के प्रत्यक्ष रेडियोलेबलिंग के लिए जेडआर-डीबीएन-मध्यस्थता, उपयोग के लिए तैयार, रेडियोलेबलिंग सिंथोन का वर्णन करता है। विकसित पद्धति रेडियोलेबल कोशिकाओं की प्रकृति या कार्य को प्रभावित किए बिना प्रशासन के बाद 7 दिनों तक सेल तस्करी की गैर-आक्रामक पीईटी इमेजिंग को सक्षम बनाती है। इसके अतिरिक्त, यह प्रोटोकॉल [89 Zr] Zr-DBN के रेडियोसिंथेसिस के लिए एक चरणबद्ध विधि का वर्णन करता है, [89 Zr] Zr-DBN का जैव-संगत सूत्रीकरण, रेडियोलेबलिंग के लिए कोशिकाओं की तैयारी, और अंत में [89Zr] Zr-DBN के साथ कोशिकाओं की रेडियोलेबलिंग, जिसमें कोशिकाओं के सफल रेडियोलेबलिंग के लिए आवश्यक सभी जटिल विवरण शामिल हैं।

Introduction

स्टेम सेल और चिमेरिक एंटीजन रिसेप्टर (सीएआर) टी-सेल उपचार लोकप्रियता प्राप्त कर रहे हैं और विभिन्न बीमारियों के उपचार के लिए सक्रिय जांच के अधीन हैं, जैसे कि मायोकार्डियल विफलता1,2, रेटिना अपघटन 2, मैकुलर अपघटन 2, मधुमेह 2, मायोकार्डियल रोधगलन3,4,5, और कैंसर 6,7,8,9,10. स्टेम सेल थेरेपी के दो प्रशंसनीय दृष्टिकोणों में से, स्टेम कोशिकाओं को या तो चिकित्सीय प्रतिक्रिया का कारण बनने के लिए रोग स्थल पर सीधे संलग्न किया जा सकता है, या अप्रत्यक्ष चिकित्सीय प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए रोग स्थल का पालन किए बिना रोग स्थल के माइक्रोएन्वायरमेंट में परिवर्तन का कारण बन सकता है। एक अप्रत्यक्ष चिकित्सीय प्रतिक्रिया रोग स्थल के माइक्रोएन्वायरमेंट में परिवर्तन का कारण बन सकती हैजो रोग की मरम्मत या उपचार करेगी। स्टेम सेल थेरेपी के इन दृष्टिकोणों का मूल्यांकन रेडियोलेबल स्टेम कोशिकाओं के नॉनइनवेसिव इमेजिंग द्वारा किया जा सकता है। नॉनइनवेसिव इमेजिंग प्रत्यक्ष बनाम अप्रत्यक्ष चिकित्सीय प्रतिक्रिया को समझने के लिए चिकित्सीय प्रतिक्रिया के साथ रोग स्थल पर रेडियोलेबल कोशिकाओं के उत्थान को सहसंबंधित कर सकती है।

इसके अतिरिक्त, सीएआर टी-सेल 6,7,8,9,10 और डेंड्राइटिक सेल इम्यूनोथेरेपी 11,12 का उपयोग करके विभिन्न कैंसर के इलाज के लिए प्रतिरक्षा सेल-आधारित उपचार विकसित किए जा रहे हैं। यंत्रवत रूप से, सीएआर टी-सेल इम्यूनोथेरेपी 6,7,8,9,10 में, टी-कोशिकाओं को एक एपिटोप व्यक्त करने के लिए इंजीनियर किया जाता है जो ट्यूमर पर एक विशिष्ट एंटीजन को बांधता है जिसे इलाज करने की आवश्यकता होती है। ये इंजीनियर सीएआर टी-कोशिकाएं, प्रशासन पर, एक एपिटोप-एंटीजन इंटरैक्शन के माध्यम से ट्यूमर कोशिकाओं पर मौजूद विशिष्ट एंटीजन से बंधती हैं। बंधन के बाद, बाध्य सीएआर टी-कोशिकाएं सक्रियण से गुजरती हैं और फिर साइटोकिन्स का प्रसार और रिलीज करती हैं, जो विशिष्ट एंटीजन को व्यक्त करने वाले ट्यूमर पर हमला करने के लिए मेजबान की प्रतिरक्षा प्रणाली को संकेत देती है। इसके विपरीत, डेंड्राइटिक सेल थेरेपी11,12 के मामले में, डेंड्राइटिक कोशिकाओं को उनकी सतह पर एक विशिष्ट कैंसर एंटीजन पेश करने के लिए इंजीनियर किया जाता है। ये इंजीनियर डेंड्राइटिक कोशिकाएं, जब प्रशासित होती हैं, लिम्फ नोड्स का घर होती हैं और लिम्फ नोड्स में टी-कोशिकाओं से बंधती हैं। टी-कोशिकाएं, प्रशासित डेंड्राइटिक कोशिकाओं पर विशिष्ट कैंसर एंटीजन से जुड़ने पर, सक्रियण / प्रसार से गुजरती हैं और उस विशिष्ट एंटीजन को व्यक्त करने वाले ट्यूमर के खिलाफ मेजबान की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया शुरू करती हैं। इसलिए, इम्यूनोथेरेपी की प्रभावकारिता निर्धारित करने के लिए रेडियोलेबल सीएआर टी-कोशिकाओं और डेंड्राइटिक कोशिकाओं को इमेजिंग रेडियोलेबल सीएआर टी-कोशिकाओं और डेंड्राइटिक कोशिकाओं को लिम्फ नोड्स11,12 में स्थानांतरित करने का मूल्यांकन संभव है। इसके अलावा, नॉनइनवेसिव सेल तस्करी चिकित्सीय क्षमता को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकती है, प्रत्यक्ष बनाम अप्रत्यक्ष चिकित्सीय प्रतिक्रिया को स्पष्ट कर सकती है, और स्टेम सेल और प्रतिरक्षा सेल-आधारित उपचार दोनों की चिकित्सीय प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी और निगरानी कर सकती है।

सेल तस्करी के लिए विभिन्न इमेजिंग तौर-तरीकों का पता लगाया गया है, जिसमें ऑप्टिकल इमेजिंग, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई), एकल-फोटॉन उत्सर्जन गणना टोमोग्राफी (स्पेक्ट), और पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) शामिल हैं। इन तकनीकों में से प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान हैं। इनमें से, पीईटी अपनी मात्रात्मक प्रकृति और उच्च संवेदनशीलता के कारण सबसे आशाजनक साधन है, जो इमेजिंग-आधारित सेल तस्करी 3,4,9,10 में कोशिकाओं की विश्वसनीय मात्रा के लिए आवश्यक हैं।

पॉज़िट्रॉन उत्सर्जक रेडियोआइसोटोप 89जेडआर, 78.4 घंटे के आधे जीवन के साथ, सेल लेबलिंग के लिए उपयुक्त है। यह 1 सप्ताह से अधिक समय तक सेल तस्करी की पीईटी इमेजिंग की अनुमति देता है और व्यापक रूप से उपलब्ध, कम ऊर्जा वाले मेडिकल साइक्लोट्रॉन 13,14,15,16,17 द्वारा आसानी से उत्पादित किया जाता है। इसके अतिरिक्त, एक उचित रूप से कार्यात्मक, पी-आइसोथियोसाइनाटोबेंज़िल-डेस्फेरिओक्सामाइन (डीएफओ-बीएन-एनसीएस) चेलेटर व्यावसायिक रूप से 89जेडआर-लेबल, रेडी-टू-यूज़, सेल लेबलिंग सिंथोन, [89 जेडआर] जेडआर-पी-आइसोथियोसाइनाटोबेंज़िल-डेसफेरिओक्सामाइन के संश्लेषण के लिए उपलब्ध है, जिसे [89 जेडआर] जेडआर-डीबीएन 18,19,20,21,22,23,23,24 के रूप में भी जाना जाता है।, 25. जेडआर-डीबीएन-मध्यस्थता सेल लेबलिंग का सिद्धांत कोशिका झिल्ली प्रोटीन के प्राथमिक अमाइन और [89जेडआर] जेडआर-डीबीएन के आइसोथियोसाइनेट (एनसीएस) मोइटी के बीच एक प्रतिक्रिया पर आधारित है ताकि एक स्थिर सहसंयोजक थियोयूरिया बंधन का उत्पादन किया जा सके।

[89जेडआर] जेडआर-डीबीएन-आधारित सेल लेबलिंग और इमेजिंग को विभिन्न कोशिकाओं को ट्रैक करने के लिए प्रकाशित किया गया है, जिसमें स्टेम सेल 18,23,25, डेंड्राइटिक सेल18, कार्डियोपोएटिक स्टेम सेल19, निर्णायक स्ट्रोमल सेल 20, अस्थि मज्जा-व्युत्पन्न मैक्रोफेज 20, परिधीय रक्त मोनोन्यूक्लियर सेल20, जुरकाट / सीएआर टी-सेल 21, हेपेटोसाइट्स22,24, और सफेद रक्त कोशिकाएं 25 शामिल हैं।. निम्नलिखित प्रोटोकॉल [89Zr] Zr-DBN के साथ तैयारी और सेल रेडियोलेबलिंग के चरण-दर-चरण तरीके प्रदान करता है और उन परिवर्तनों का वर्णन करता है जो एक विशिष्ट सेल प्रकार के लिए रेडियोलेबलिंग प्रोटोकॉल में आवश्यक हो सकते हैं। अधिक स्पष्टता के लिए, यहां प्रस्तुत सेल रेडियोलेबलिंग की विधि को चार वर्गों में विभाजित किया गया है। पहला खंड डीएफओ-बीएन-एनसीएस के साथ 89जेडआर को मिलाकर [89जेडआर] जेडआर-डीबीएन की तैयारी से संबंधित है। दूसरा खंड [89Zr] Zr-DBN के एक जैव-संगत सूत्रीकरण की तैयारी का वर्णन करता है जिसे सेल रेडियोलेबलिंग के लिए आसानी से उपयोग किया जा सकता है। तीसरा खंड रेडियोलेबलिंग के लिए कोशिकाओं की पूर्व शर्त के लिए आवश्यक चरणों को शामिल करता है। कोशिकाओं की पूर्व शर्त में बाहरी प्रोटीन को हटाने के लिए प्रोटीन-मुक्त फॉस्फेट बफर्ड सेलाइन (पीबीएस) और एचईपीईएस बफर्ड हैंक्स संतुलित नमक समाधान (एच-एचबीएसएस) के साथ कोशिकाओं को धोना शामिल है, जो रेडियोलेबलिंग के दौरान सेल सतह प्रोटीन पर मौजूद प्राथमिक अमाइन के साथ [89जेडआर] जेडआर-डीबीएन की प्रतिक्रिया में हस्तक्षेप या प्रतिस्पर्धा कर सकता है। अंतिम खंड कोशिकाओं के वास्तविक रेडियोलेबलिंग और गुणवत्ता नियंत्रण विश्लेषण में शामिल चरण प्रदान करता है।

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Protocol

डेंड्राइटिक कोशिकाओं और मेलेनोमा कोशिकाओं को व्यावसायिक रूप सेप्राप्त किया गया था। हेपेटोसाइट्स को लैप्रोस्कोपिक आंशिक हेपेटेक्टोमी22,24 के बाद सूअरों के यकृत से अलग किया गया था। स्टेम कोशिकाओं को अस्थि मज्जा से अलग किया गया था क्योंकि 18,19,26 थे। वसा ऊतक-व्युत्पन्न स्टेम कोशिकाओं को मानव सेलुलर थेरेपी प्रयोगशाला, मेयो क्लिनिक रोचेस्टर23 से प्राप्त किया गया था। मानव सफेद रक्त कोशिकाओं को ट्रांसफ्यूजन मेडिसिन डिवीजन, मेयो क्लिनिक रोचेस्टर25 से प्राप्त एकत्रित रक्त से अलग किया गया था। रेडियोलेबलिंग के लिए उपयोग की जाने वाली विभिन्न कोशिकाओं को संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति, मेयो क्लिनिक स्टेम सेल रिसर्च ओवरसाइट उपसमिति, ट्रांसफ्यूजन मेडिसिन रिसर्च कमेटी डिवीजन, संस्थागत जैव सुरक्षा समिति और विकिरण सुरक्षा समिति द्वारा अनुशंसित दिशानिर्देशों के अनुपालन में प्राप्त और उपयोग किया गया था।

1. [89 Zr] Zr-p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamine ([89Zr]Zr-DBN) की तैयारी

समय: ~ 160-220 मिनट
नोट: [89 Zr] Zr-DBN की तैयारी के लिए, 89 Zr को [89 Zr] Zr-हाइड्रोजन फॉस्फेट ([89 Zr]Zr (HPO 4)2) या [89 Zr] Zr-क्लोराइड ([89Zr]ZrCl4] के रूप में अलग करें, जैसा कि चरण 1.1 में बताया गया है।

  1. एक स्थापित हाइड्रॉक्सामेट राल-आधारित शुद्धिकरण विधि13,17 का उपयोग करके मूल 89 वाई से 89जेडआर को अलग करें। संक्षेप में, पहले ~ 100 मिलीग्राम हाइड्रॉक्सामेट राल के साथ एक कॉलम तैयार करें, फिर 8.0 एमएल शुद्ध निर्जल एसिटोनिट्राइल के साथ कॉलम को धोकर हाइड्रॉक्सामेट राल को सक्रिय करें, इसके बाद 5.0-6.0 एमएल हवा के साथ फ्लश करें। फिर, स्तंभ को 15 मिलीलीटर विआयनीकृत पानी से धोएं, इसके बाद 5.0-6.0 मिलीलीटर हवा के साथ एक और फ्लश करें, और फिर 0.50 एन एचसीएल (ट्रेस मेटल बेस ग्रेड) के 2.0 एमएल पास करें, इसके बाद 5.0-6.0 एमएल हवा के साथ एक अतिरिक्त फ्लश करें। इसके बाद, 89 Zr और 89 Y दोनों वाले घोल को हाइड्रोक्सामेट राल में धीरे-धीरे लोड करें, और हाइड्रोक्सामेट राल से अनबाउंड 89Y को 2.0 N HCl के 20 मिलीलीटर के साथ धोएं, इसके बाद 10 मिलीलीटर विआयनीकृत पानी और 5.0-6.0 मिलीलीटर हवा के साथ फ्लश करें।
    नोट: हवा के साथ फ्लश के बाद, 89Zr का क्षालन नीचे दिखाए गए अनुसार किया जा सकता है।
    1. [89Zr]Zr (HPO 4)2 के रूप में 89 Zr को सलामी देने के लिए, पहले चरण 1.1 से स्तंभ में 0.50 mL 1.2 M K 2 HPO 4/KH2 PO 4 बफर (pH 3.5) जोड़ें और इसे 30 मिनट के लिए स्तंभ पर बैठने की अनुमति दें ताकि राल से [89 Zr] Zr (HPO 4)2 के रूप में 89Zr की रिहाई को बढ़ावा दिया जा सके। फिर, कॉलम से 89Zr को 1.2 M K 2 HPO 4/KH2PO4 बफर (pH 3.5) के अतिरिक्त 1.50 mL के साथ मिलाएं। [89Zr]Zr (HPO4)2 के क्षालन के बाद, [89 Zr] Zr(HPO4)2 का उपयोग करके [89Zr] Zr-DBN की तैयारी के लिए चरण 1.2, 1.2.1 और 1.2.2 का पालन करें, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।
    2. 89Zr को [89 Zr] ZrCl4 के रूप में प्राप्त करने के लिए, पहले 89 Zr को [89Zr] Zr-oxalate के रूप में प्राप्त करें।
      1. [89Zr] Zr-ऑक्सालेट के रूप में 89 Zr को सलामी देने के लिए, चरण 1.1 से स्तंभ में 0.50 mL 1.0 M ऑक्सालिक एसिड जोड़ें और इसे राल से [89 Zr]-ऑक्सालेट के रूप में 89Zr की रिहाई को बढ़ावा देने के लिए 1 मिनट के लिए कॉलम पर बैठने की अनुमति दें। फिर, कॉलम से 89Zr को 1.0 M ऑक्सालिक एसिड (कुल 3.0 mL) 17 के अतिरिक्त 2.50 mL के साथ मिलाएं।
      2. [89Zr] Zr-oxalate को एक आयन एक्सचेंज कॉलम का उपयोग करके ZrCl4 में परिवर्तित करने के लिए, जैसा कि लारेनकोव एट अल.14 द्वारा वर्णित है, पहले 6.0 एमएल एसिटोनिट्राइल से धोकर कॉलम को सक्रिय करें, इसके बाद 5.0-6.0 एमएल हवा के साथ फ्लश करें। फिर, कॉलम को 10.0 एमएल खारा के साथ धो लें, इसके बाद 5.0-6.0 एमएल हवा का एक और फ्लश करें। अंत में, विआयनीकृत पानी के 10.0 एमएल पास करें, इसके बाद 5.0-6.0 एमएल हवा के साथ फ्लश करें।
      3. सक्रिय आयन एक्सचेंज कॉलम पर धीरे-धीरे 3.0 एमएल समाधान लोड करें, जिसमें [89जेडआर] जेडआर-ऑक्सालेट शामिल है, इसके बाद 5.0-6.0 एमएल हवा का फ्लश होता है। फिर, अनबाउंड ऑक्सालेट आयन को हटाने के लिए 50.0 एमएल विआयनीकृत पानी के साथ 89जेडआर-लोडेड कॉलम को धोएं, इसके बाद 5.0-6.0 एमएल हवा के साथ फ्लश करें।
      4. [89Zr] ZrCl 4 के रूप में 89 Zr को सलामी देने के लिए, स्तंभ में 1.0 N HCl का 0.10 mL जोड़ें, इसे राल से 89 Zr [89 Zr] ZrCl4 की रिहाई को बढ़ावा देने के लिए 1.0 मिनट के लिए स्तंभ पर बैठने की अनुमति दें, और स्तंभ से 89Zr को 1.0 N HCl (कुल 0.5 mL) के अतिरिक्त 0.40 mL के साथ जोड़ें। 10-30 मिनट के लिए नाइट्रोजन गैस के स्थिर प्रवाह के तहत 65 डिग्री सेल्सियस पर हीटिंग ब्लॉक में रखकर वी-आकार की शीशी में जेडआरसीएल4 को सुखाएं। सूखने के बाद, सूखे [89 Zr] ZrCl 4 को पानी में पुनर्गठित करें और [89Zr] ZrCl4 का उपयोग करके [89Zr] Zr-DBN की तैयारी के लिए चरण 1.3 और 1.3.1 का पालन करें, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।
  2. चरण 1.1.1 से 1.2 M K 2 HPO 4/KH 2 PO 4 (pH 3.5) (10-25 MBq) में तैयार किए गए [89Zr]Zr (HPO 4)2 के ~120 μL को लें और 1.0 M HEPES-KOH (pH 7.5) के ~ 100 μL के साथ pH 7.5-8.0 प्राप्त करने के लिए समाधान को बेअसरकरें।
    1. 89Zr की विभिन्न स्पष्ट विशिष्ट गतिविधि वाले विभिन्न 89 Zr योगों के लिए चरण 1.2.2 या 1.3.1 के लिए DFO-Bn-NCS की उचित मात्रा प्राप्त करने के लिए, DFO-Bn-NCS (7.5-15 μg) की सीमा के साथ [89 Zr]Zr (HPO 4)2 या [89Zr] ZrCl4 के बेअसर फॉर्मूलेशन की एक निश्चित मात्रा का उपयोग करके चेलेशन प्रतिक्रियाओं का एक सेट करें। [89Zr] Zr (HPO4)2 के मामले में, 60 मिनट के लिए ~ 550 rpm पर एक शेकर में 37 डिग्री सेल्सियस पर चेलेशन प्रतिक्रिया को इनक्यूबेट करें। जबकि, [89Zr] ZrCl4 के मामले में, 30 मिनट के लिए ~ 550 आरपीएम पर एक शेकर में 25 डिग्री सेल्सियस पर चेलेशन प्रतिक्रिया को इनक्यूबेट करें। इनक्यूबेशन के दौरान या अंत में अवक्षेप दिखाने वाली चेलेशन प्रतिक्रिया को छोड़ दें। इनक्यूबेशन के अंत में, 100 एमएम डायथिलीनट्राइमाइन पेंटासेटेट (डीटीपीए), पीएच 7.0 के साथ रेडियोधर्मी पतली परत क्रोमैटोग्राफी (आरएडी-टीएलसी) का प्रदर्शन करें, जो प्रत्येक चेलेशन प्रतिक्रिया के लिए डीएफओ-बीएन-एनसीएस की चेलेशन दक्षता का अनुमान लगाने के लिए एक मोबाइल चरण के रूप में है, जैसा कि चरण 1.5 में नीचे चर्चा की गई है।
      नोट: चेलेशन दक्षता के आधार पर, चरण 1.2.2 या 1.3.1 में डीएफओ-बीएन-एनसीएस की न्यूनतम मात्रा का उपयोग करें ताकि [89 Zr]Zr(HPO 4)2 या [89Zr] ZrCl4 के बेअसर फॉर्मूलेशन में DFO-Bn-NCS की वर्षा के बिना ≥97% चेलेशन दक्षता प्राप्त की जा सके। यहां,Zr-DBN को ≥97% रेडियोकेमिकल शुद्धता में संश्लेषित किया गया था।
    2. निर्जल DMSO (3.76 mg/mL) में ताजा 5.0 mM DFO-Bn-NCS तैयार करें और चरण 1.2 से 5.0 mM DFO-Bn-NCS (20 nmol या 15 μg) के 4.0 μL को ~ 285 μL में बेअसर [89Zr]Zr (HPO4)2 (10-25 MBq) में जोड़ें और पाइपिंग द्वारा घोल मिलाएं। चेलेशन मिश्रण में अंतिम डीएमएसओ एकाग्रता को कुल मात्रा के 2% से कम रखें।
  3. चरण 1.1.2.4 से 0.1 N HCl (40-80 MBq) में तैयार किए गए [89Zr] ZrCl4 के ~ 180 μL लें और 1.0 M Na2CO3 के ~ 25 μL के साथ pH 7.5-8.0 प्राप्त करने के लिए परिणामी समाधान को बेअसर करें।
    1. निर्जल डाइमिथाइल सल्फोक्साइड (डीएमएसओ) (1.88 मिलीग्राम / एमएल) में ताजा 2.5 एमएम डीएफओ-बीएन-एनसीएस तैयार करें और चरण 1.3 से 2.5 एमएम डीएफओ-बीएन-एनसीएस (10 एनएमओएल या 7.5 μg) के 4.0 μL को ~ 205 μL में जोड़ें। पाइप िंग द्वारा घोल को मिलाएं। चेलेशन मिश्रण में अंतिम डीएमएसओ एकाग्रता को कुल मात्रा के 2% से कम रखें।
  4. [89Zr]Zr (HPO 4)2 के मामले में 60 मिनट के लिए ~ 550 rpm पर एक शेकर में 37 °C पर 89 Zr के चेलेशन के साथ आगे बढ़ें, या [89Zr] ZrCl4 के मामले में 30मिनट के लिए ~ 550 rpm पर शेकर में 25 डिग्री सेल्सियस पर आगे बढ़ें।
  5. Rad-TLC मोबाइल विलायक के रूप में 100 mM DTPA (pH 7.0) के साथ rad-TLC द्वारा 89Zr चेलेशन दक्षता निर्धारित करें। उम्मीद करें कि [89 Zr] Zr-DBN ~ 0.021-0.035 का R f दिखाएगा, [89 Zr] ZrCl 4 ~ 1.0 का R f दिखाएगा, और [89Zr] Zr (HPO4)2 ~ 1.0 का R f दिखाएगा। समीकरण (1) का उपयोग करके चेलेशन दक्षता (%) की गणना करें:
    डीएफओ-एनसीएस से प्राप्त 89 Zr का प्रतिशत [89 Zr]Zr-DBN = [([89 Zr]Zr - DBN के R f पर रेडियोधर्मिता)/([89Zr]Zr-DBN के R   f पर रेडियोगतिविधियों का योग और [89 Zr]Zr(HPO 4)2 या [89Zr]ZrCl4]] × 100 (1)
    नोट: रैड-टीएलसी द्वारा निर्धारित सेल रेडियोलेबलिंग के साथ आगे बढ़ने के लिए स्वीकार्य 89जेडआर चेलेशन दक्षता ≥97% है। जेडआर-डीबीएन की सुझाई गई ≥97% रेडियोकेमिकल शुद्धता क्षेत्र में उपयोग किए जाने वाले अन्य रेडियोफार्मास्यूटिकल्स के लिए मानक रेडियोकेमिकल शुद्धता की आवश्यकता के अनुसार निर्धारित की गई थी। पूरक चित्र S1 और अनुपूरक चित्र S2 में प्रतिनिधि rad-TLC देखें।

Figure 1
चित्र 1: [89Zr] Zr-DBN तैयारी का योजनाबद्ध। [89Zr] Zr-DBN की तैयारी के लिए, पूर्वनिर्धारित [89 Zr]Zr (HPO 4)2 या [89Zr] ZrCl4 को 7.5-8.0 के pH तक बेअसर करें। डीएफओ-बीएन-एनसीएस के साथ बेअसर समाधान को इनक्यूबेट करें। Rad-TLC द्वारा DFO-Bn-NCS के लिए 89Zr की चेलेशन दक्षता की जांच करें। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

2. सेल रेडियोलेबलिंग के लिए [89जेडआर] जेडआर-डीबीएन का जैव-संगत सूत्रीकरण (चित्रा 2)।

समय: ~ 35 मिनट
नोट: चरण 3 में कोशिकाओं की तैयारी में लगने वाले समय को देखते हुए, ~ 30 मिनट इनक्यूबेशन के लिए चरण 2 की शुरुआत से लगभग 20 मिनट पहले चरण 3 शुरू करें। यह चरण 4 में सेल रेडियोलेबलिंग को चरण 2-3.2.2 के पूरा होने के बाद ~ 5-10 मिनट के भीतर शुरू करने की अनुमति देता है।

  1. [89 Zr] ZrCl 4 से बने [89Zr] Zr-DBN फॉर्मूलेशन के लिए, सेल-संगत मिश्रण के 50.0 μL जोड़ें, जिसमें ~ 27.0 μL 1.2 M K 2 HPO 4/KH2PO 4 (pH 3.5) + ~ 23.0 μL का 1.0 M HEPES-KOH बफर (pH 7.5) से 50.0 μL शामिल है। कमरे के तापमान (25 डिग्री सेल्सियस) पर ~ 30 मिनट के लिए [89Zr] Zr-DBN-सेल संगत मिश्रण को इनक्यूबेट करें।
    नोट: [89Zr] Zr (HPO4)2 से बना [89Zr]Zr-DBN सूत्रीकरण कोशिकाओं के रेडियोलेबलिंग के लिए जैव-संगत है और इसे चरण 2 की आवश्यकता नहीं है।

Figure 2
चित्रा 2: सेल रेडियोलेबलिंग के लिए [89Zr] Zr-DBN के जैव-संगत सूत्रीकरण की तैयारी। रेडियोलेबलिंग सिंथोन के उपयोग के लिए तैयार बायोकम्पैटिबल फॉर्मूलेशन की तैयारी के लिए, सेल संगत मिश्रण की एक समान मात्रा जोड़ें, जिसमें 1.2 एम के 2 एचपीओ 4/केएच2पीओ 4 (पीएच 3.5) + 1.0 एम एचईपीईएस-केओएच शामिल हैं। ~ 30 मिनट के लिए 25 डिग्री सेल्सियस पर इनक्यूबेट करें। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

3. रेडियोलेबलिंग के लिए कोशिकाओं की तैयारी

समय: ~ 40-50 मिनट

  1. ट्रिप्सिनाइज ~ 12 × 106 अनुयायी कोशिकाएं (स्टेम सेल, मेलेनोमा कैंसर कोशिकाएं, कार्डियोपोएटिक स्टेम सेल, डेंड्राइटिक कोशिकाएं, या हेपेटोसाइट्स) और 4 डिग्री सेल्सियस पर 10 मिनट के लिए ~ 96 × ग्राम पर 15.0 एमएल शंक्वाकार सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में कोशिकाओं को सेंट्रीफ्यूज करें।
    1. सतह पर तैरने वाले को छोड़ दें, पीबीएस के ~ 500 μL में सेल गोली को फिर से निलंबित करें, और सेल निलंबन को 1.5 एमएल माइक्रोसेंट्रीफ्यूज ट्यूब में स्थानांतरित करें। 4 डिग्री सेल्सियस पर 10 मिनट के लिए ~ 96 × ग्राम पर एक माइक्रोसेंट्रीफ्यूज में कोशिकाओं को सेंट्रीफ्यूज करें।
    2. सतह पर तैरनेवाला को छोड़ दें और एच-एचबीएसएस के ~ 500 μL में सेल गोली को फिर से निलंबित करें। 4 डिग्री सेल्सियस पर 10 मिनट के लिए ~ 96 × ग्राम पर 1.5 एमएल माइक्रोसेंट्रीफ्यूज में कोशिकाओं को सेंट्रीफ्यूज करें। चरण 3.1.2 को एक बार और दोहराएँ और चरण 4.1.1 पर आगे बढ़ें।
      नोट: एच-एचबीएसएस 0.01 एम एचईपीईएस (पीएच 8.0) के साथ हैंक्स संतुलित नमक समाधान है।
  2. गैर-अनुयायी कोशिकाओं के मामले में, जैसे कि मानव सफेद रक्त कोशिकाएं (रक्त से ताजा पृथक मानव सफेद रक्त कोशिकाएं), ट्रिप्सिनाइजेशन को छोड़ दें और 4 डिग्री सेल्सियस पर 10 मिनट के लिए ~ 96 × ग्राम पर ~ 96 ग्राम पर 1.5 एमएल माइक्रोसेंट्रीफ्यूज में ~ 12 ×10 6 कोशिकाओं वाले सेल निलंबन को सेंट्रीफ्यूज करें।
    1. सतह पर तैरने वाले को छोड़ दें, पीबीएस के ~ 500 μL में सेल गोली को फिर से निलंबित करें, और 4 डिग्री सेल्सियस पर 10 मिनट के लिए ~ 96 × ग्राम पर 1.5 एमएल माइक्रोसेंट्रीफ्यूज में कोशिकाओं को सेंट्रीफ्यूज करें।
    2. सतह पर तैरनेवाला को छोड़ दें और एच-एचबीएसएस के ~ 500 μL में सेल गोली को फिर से निलंबित करें। 4 डिग्री सेल्सियस पर 10 मिनट के लिए ~ 96 × ग्राम पर 1.5 एमएल माइक्रोसेंट्रीफ्यूज में कोशिकाओं को सेंट्रीफ्यूज करें। चरण 3.2.2 को एक बार और दोहराएँ और चरण 4.1.1 पर आगे बढ़ें।

4. कोशिकाओं की रेडियोलेबलिंग

समय: ~ 125-155 मिनट

  1. सेल रेडियोलेबलिंग की शुरुआत (चित्रा 3)।
    1. चरण 3.1.2 या चरण 3.2.2 से सेल निलंबन का उपयोग 1.5 एमएल माइक्रोसेंट्रीफ्यूज ट्यूब में पीएच 7.5-8.0 पर ~ 500 μL H-HBSS के ~ 500 μL में लगभग ~ 6 ×10 6 कोशिकाओं के साथ ~ 500 μL सेल सस्पेंशन तैयार करने के लिए करें।
    2. इसमें, चरण 2 से बायोकम्पैटिबल रूप से तैयार [89Zr] Zr-DBN के ~ 100 μL जोड़ें।
  2. रेडियोलेबलिंग के लिए सेल इनक्यूबेशन (चित्रा 4)।
    1. ~ 500 μL पर सेट किए गए माइक्रोपिपेट सेट के साथ धीरे-धीरे ऊपर और नीचे पाइप करके बायोकम्पैटिबल रूप से तैयार [89 Zr]Zr-DBN और सेल सस्पेंशन को मिलाएं। 89Zr-आइसोटोप16 के लिए 489सेटिंग पर रेडियोधर्मिता खुराक कैलिब्रेटर का उपयोग करके इनक्यूबेशन ट्यूब में रेडियोधर्मिता की मात्रा को मापें।
    2. सेल लेबलिंग के लिए 30-45 मिनट के लिए 25-37 डिग्री सेल्सियस पर ~ 550 आरपीएम पर एक शेकर में कोशिकाओं और [89जेडआर] जेडआर-डीबीएन मिश्रण को इनक्यूबेट करें।
      नोट: इनक्यूबेशन का तापमान रेडियोलेबलिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले सेल प्रकारों के आधार पर भिन्न होगा, जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है।
    3. चरण 4.2.2 में इनक्यूबेशन के बाद, ताजा तैयार रेड-टीएलसी विलायक (20 एमएम सोडियम साइट्रेट [पीएच 4.9-5.1]: मेथनॉल [1: 1, वी: वी]) का उपयोग करके सेल रेडियोलेबलिंग प्रतिक्रिया पर रेड-टीएलसी करें। रैड-टीएलसी रन के बाद, रेडियोलेबल कोशिकाओं के लिए आर एफ = ~ 0.73-0.81 और आरएफ = ~ 0.01-0.02 के आसपास [89Zr] Zr-DBN और [89Zr] ZrCl4 देखें। समीकरण (2) का उपयोग करके Rf = ~ 0.01-0.02 पर रेडियोधर्मिता के प्रतिशत की गणना करें।
      R f पर रेडियोधर्मिता का प्रतिशत = ~ 0.01-0.02 = [(R f पर रेडियोधर्मिता = ~ 0.01 - 0.02) / (R f पर रेडियोधर्मिता = ~ 0.01 - 0.02 और R f = ~ 0.73 - 0.81)] × 100 (2)।
      नोट: आर एफ = ~ 0.01-0.02 और आर एफ = ~ 0.73-0.81 पर देखी गई चोटियों को समझने के लिए, पूरक चित्रा एस 3 में सफेद रक्त कोशिका रेडियोलेबलिंग प्रतिक्रिया के लिए आरएडी-टीएलसी देखें।
    4. एक अलग 1.5 एमएल माइक्रोसेंट्रीफ्यूज ट्यूब में, चरण 4.2.5 में पृष्ठभूमि सुधार के लिए नो-सेल नियंत्रण के रूप में उपयोग के लिए पीएच 7.5-8.0 पर ~ 500 μL H-HBSS के साथ ~ 100 μL बायोकम्पैटिबल रूप से तैयार [89Zr] Zr-DBN मिलाएं। चरण 4.2.2 में उपयोग किए गए समान तापमान और समय पर इनक्यूबेशन के बाद, Rad-TLC करें। रैड-टीएलसी रन के बाद, आरएफ = ~ 0.73-0.81 के आसपास [89 Zr] Zr-DBN और [89Zr] ZrCl4 देखें। समीकरण (3) का उपयोग करके Rf = ~ 0.01-0.02 पर रेडियोधर्मिता के प्रतिशत की गणना करें।
      R f पर रेडियोधर्मिता = ~ 0.01-0.02 = [(R f पर रेडियोधर्मिता = ~ 0.01 - 0.02) / (R f पर रेडियोधर्मिता = ~ 0.01 - 0.02 और R f = ~ 0.73 - 0.81)] × 100 (3)।
      नोट: आरएफ = ~ 0.01-0.02 और ~ 0.73-0.81 पर देखी गई चोटियों को समझने के लिए, पूरक चित्रा एस 4 में नो-सेल नियंत्रण प्रतिक्रिया का रेड-टीएलसी देखें।
    5. प्रभावी सेल रेडियोलेबलिंग (%) की गणना R f = ~ 0.01-0.02 (चरण 4.2.4 से rad-TLC से) पर रेडियोधर्मिता प्रतिशत को R f = ~ 0.01-0.02 (चरण 4.2.3 से rad-TLC से) से घटाकर करें।
  3. रेडियोलेबलिंग और सेल वॉशिंग का शमन (चित्रा 5)।
    1. चरण 4.2.5 में रैड-टीएलसी द्वारा रेडियोलेबलिंग के पूरा होने की पुष्टि करने के बाद, ~ 600 μL ठंडे, सेल-उपयुक्त पूर्ण माध्यम को जोड़कर या H-HBSS को जोड़कर रेडियोलेबलिंग प्रतिक्रिया का शमन करें, जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है।
    2. 4 डिग्री सेल्सियस पर 10 मिनट के लिए ~ 96 × ग्राम पर एक माइक्रोसेंट्रीफ्यूज में कोशिकाओं को सेंट्रीफ्यूज करें। सतह पर तैरने वाले को छोड़ दें।
    3. धीरे-धीरे ~ 500 μL ठंडा माध्यम (डलबेकको के संशोधित ईगल माध्यम (डीएमईएम) + 10% भ्रूण गोजातीय सीरम + 5% पेनिसिलिन / स्ट्रेप्टोमाइसिन या रोसवेल पार्क मेमोरियल इंस्टीट्यूट -1640 (आरपीएमआई -1640) + 10% भ्रूण गोजातीय सीरम + 5% पेनिसिलिन / स्ट्रेप्टोमाइसिन या एच-एचबीएसएस में एक विशेष सेल प्रकार के लिए पेलेट कोशिकाओं को फिर से निलंबित करें, जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है। ~ 500 μL पर एक माइक्रोपिपेट सेट के साथ धीरे से ऊपर और नीचे पाइप करके सेल गोली का पुन: निलंबन करें।
    4. 4 डिग्री सेल्सियस पर 10 मिनट के लिए ~ 96 × ग्राम पर एक माइक्रोसेंट्रीफ्यूज में कोशिकाओं को सेंट्रीफ्यूज करें।
    5. अनबाउंड रेडियोधर्मिता को धोने के लिए चरण 4.3.2-4.3.4 को दो बार दोहराएं।
    6. स्टेम सेल या एच-एचबीएसएस के मामले में डीएमईएम + 10% भ्रूण गोजातीय सीरम + 5% पेनिसिलिन / स्ट्रेप्टोमाइसिन के साथ पेलेट को एक ताजा 1.5 एमएल माइक्रोसेंट्रीफ्यूज ट्यूब में स्थानांतरित करें और 89जेडआर-आइसोटोप16 के लिए 489 सेटिंग पर खुराक कैलिब्रेटर का उपयोग करके सेल गोली में रेडियोधर्मिता को मापें।
    7. समीकरण (4) का उपयोग करके सभी धोने के बाद अंतिम रेडियोलेबलिंग दक्षता की गणना करें।
      रेडियोलेबलिंग दक्षता = [(चरण 4.3.6 पर सेल गोली में क्षय सही रेडियोधर्मिता) / (चरण 4.2.1 पर सेल गोली और एच-एचबीएसएस में क्षय सही रेडियोधर्मिता)] × 100 (4)।
    8. रेडियोलेबल कोशिकाओं की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए, पहले किसी भी झुरमुट की उपस्थिति के लिए रेडियोलेबल कोशिकाओं के अंतिम निलंबन का निरीक्षण करें। यदि कोई झुरमुट नहीं हैं, तो इस अंतिम निलंबन के साथ अगले चरण में आगे बढ़ें। यदि झुरमुट हैं, लेकिन उन्हें पाइपिंग या कोमल झटकों द्वारा पुन: निलंबित किया जा सकता है, तो ऐसा करें और अगले चरण पर आगे बढ़ें, क्योंकि यह दृश्य निरीक्षण से गुजरता है। हालांकि, अगर क्लंप को पाइपिंग या कोमल झटकों से फिर से निलंबित नहीं किया जाता है, तो निलंबन को छोड़ दें और शुरू करें।
    9. यदि दृश्य निरीक्षण पारित किया जाता है, तो रेडियोलेबलिंग के 1 घंटे के भीतर पीबीएस में तैयार 0.4% ट्राइपैन ब्लू समाधान का उपयोग करके ट्राइपैन ब्लू बहिष्करण व्यवहार्यता परीक्षण करें और रेडियोलेबल कोशिकाओं की सेल व्यवहार्यता का आकलन करने के लिए वाशिंग स्टेप (4.3.3-4.3.7) करें।
      1. परीक्षण करने के लिए, रेडियोलेबल और अनलेबल दोनों कोशिकाओं के 10.0 μL सेल निलंबन में 0.4% ट्राइपैन ब्लू समाधान के 10.0 μL जोड़ें और उन्हें 10.0 μL पर सेट किए गए माइक्रोपिपेट के साथ ट्राइपैन ब्लू-सेल सस्पेंशन को ऊपर और नीचे करके मिलाएं।
      2. ट्राइपैन ब्लू-सेल सस्पेंशन मिश्रण के ~ 10.0 μL के साथ एक हेमसाइटोमीटर लोड करें, तुरंत कम आवर्धन पर या स्वचालित सेल काउंटर का उपयोग करके माइक्रोस्कोप के तहत नीले-दाग वाली कोशिकाओं की संख्या और हेमसाइटोमीटर में कोशिकाओं की कुल संख्या की गणना करें। समीकरण (5) का उपयोग करके व्यवहार्य कोशिकाओं के प्रतिशत की गणना करें।
        व्यवहार्य कोशिकाओं का प्रतिशत = 100 - [(नीले दाग वाली कोशिकाओं की संख्या) / (कुल कोशिकाओं की संख्या)] × 100 (5)
    10. रेडियोलेबल कोशिकाओं का उपयोग करें यदि बिना लेबल वाले समकक्ष की तुलना में रेडियोलेबल सेल निलंबन में व्यवहार्य कोशिकाओं के प्रतिशत में कोई बदलाव नहीं होता है। यदि व्यवहार्य कोशिकाओं का प्रतिशत बिना लेबल वाले समकक्ष से कम है तो रेडियोलेबल कोशिकाओं को छोड़ दें।

Figure 3
चित्रा 3: सेल रेडियोलेबलिंग की शुरुआत का योजनाबद्ध। एचईपीईएस बफर ्ड हैंक्स संतुलित नमक घोल में तैयार सेल सस्पेंशन में बायोकम्पैटिबल रूप से तैयार [89जेडआर] जेडआर-डीबीएन को जोड़कर कोशिकाओं की रेडियोलेबलिंग शुरू करें। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: रेडियोलेबलिंग के लिए सेल इनक्यूबेशन का योजनाबद्ध। सेल सस्पेंशन के साथ बायोकंपैटिली तैयार [89Zr] Zr-DBN को अच्छी तरह से मिलाएं और सेल सस्पेंशन को 30-60 मिनट के लिए शेकर पर तापमान-नियंत्रित हीटिंग ब्लॉक में इनक्यूबेट करें। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्रा 5: रेडियोलेबलिंग और सेल धोने के शमन का योजनाबद्ध। ठंडा सेल माध्यम या एच-एचबीएसएस के अलावा कोशिकाओं के रेडियोलेबलिंग को बुझाएं, इसके बाद 4 डिग्री सेल्सियस पर सेंट्रीफ्यूजेशन करें। सेल धोने के लिए, सतह पर तैरनेवाला को छोड़ दें और सेल गोली को ठंडा सेल माध्यम या एच-एचबीएसएस के ~ 500 μL में फिर से निलंबित करें। किसी भी अनबाउंड रेडियोलेबलिंग सिंथोन को हटाने के लिए सुपरनैटेंट को त्यागने और सेल पेलेट को ताजा माध्यम में निलंबित करने के चक्र को दोहराएं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Representative Results

इस पांडुलिपि में प्रस्तुत प्रतिनिधि परिणाम पिछले [89Zr] Zr-DBN संश्लेषण और सेल रेडियोलेबलिंग अध्ययन 18,19,22,23,24,25 से संकलित किए गए थे। संक्षेप में, 89Zr को DFO-Bn-NCS के 7.5-15 μg का उपयोग करके 25-37 डिग्री सेल्सियस पर ~ 30-60 मिनट में DFO-Bn-NCS के साथ सफलतापूर्वक जटिल किया जा सकता है (तालिका 2)। धोने के बाद रेडियोलेबल सेल गोली में देखी गई एक असंशोधित उपज के रूप में सेल रेडियोलेबलिंग दक्षता 20-50% से भिन्न होती है (तालिका 1)। 18,19,22,23,24,25 (तालिका 1)।

कुल मिलाकर, निम्नलिखित रेडियोधर्मिता सांद्रता प्राप्त की गई: हेपेटोसाइट्स के लिए 0.1 एमबीक्यू /10 6 कोशिकाएं 22,24, 0.50 ± 0.10 एमबीक्यू /10 6 मेलेनोमा कोशिकाओं (एमएमसी) 18 के लिए, 0.47 ± 0.10 एमबीक्यू / 10 6 मानव मेसेनकाइमल स्टेम कोशिकाओं (एचएमएससी) के लिए 18, 0.39 ± 0.20 एमबीक्यू ±/ और कार्डियोपोइटिक स्टेम सेल19 के लिए 0.70 ± 0.20 एमबीक्यू / 106 (तालिका 1)। इसके विपरीत, [89 Zr]Zr (HPO 4)2 या [89Zr] ZrCl 425 का उपयोग करके कोई सेल लेबलिंग नहीं देखी गई थी। जैसा कि पहले दिखाया गया था, रेडियोलेबल को एमएमसी, एचएमएससी और एमडीसी में स्थिर पाया गया था, जिसमें लेबलिंग के बाद 7 दिनों में एफ्लक्स का केवल नगण्य प्रतिशत देखा गया था (चित्रा 6)18)। कार्डियोपोएटिक स्टेम कोशिकाओं के लिए, लेबलिंग19 के बाद 2 दिनों में कोई प्रवाह नहीं देखा गया था।

तालिका 1: [89Zr] Zr-DBN के साथ विभिन्न सेल प्रकारों में सेल रेडियोलेबलिंग दक्षता। स्टेम सेल, मेलेनोमा कोशिकाओं, कार्डियोपोइटिक स्टेम सेल, हेपेटोसाइट्स, डेंड्राइटिक कोशिकाओं और सफेद रक्त कोशिकाओं को परिवर्तनीय सेल रेडियोलेबलिंग दक्षता के साथ [89Zr] Zr-DBN के साथ रेडियोलेबल किया गया था। * सेल रेडियोलेबलिंग दक्षता (%) का अनुमान चरण 4.3.7 में वर्णित के रूप में लगाया गया था। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें।

तालिका 2: डीएफओ-बीएन-एनसीएस की 89जेडआर चेलेशन दक्षता। [89Zr]Zr (HPO 4)2 और [89 Zr] ZrCl4 का उपयोग करके 89Zr के लिए DFO-Bn-NCS की चेलेशन दक्षता अलग-अलग है, जैसा कि rad-TLC द्वारा मापा जाता है। * मूल्यों को औसत ± मानक विचलन के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। रैड-टीएलसी विलायक के रूप में 50 mM DTPA (pH 7.0) के साथ, [89 Zr] Zr (HPO4)2 ~ 0.9 18 का R f दिखाता है और [89Zr] Zr-DBN ~ 0.0 18 का R f दिखाता है। रैड-टीएलसी विलायक के रूप में 100 mM DTPA (pH 7.0) के साथ, ZrCl4 ~ 1.0 का Rf दिखाता है। [89जेडआर] Zr (HPO4)2 ~ 1.0 का R f दिखाता है, और [89Zr] Zr-DBN ~ 0.021-0.035 का R f दिखाता है। चेलेशन दक्षता (%) = डीएफओ-बीएन-एनसीएस से जुड़े 89 जेडआर का प्रतिशत [89 जेडआर]जेडआर-डीबीएन = ([89 जेडआर] जेडआर-डीबीएन के आर एफ पर रेडियोधर्मिता / ([89जेडआर] जेडआर-डीबीएन के आर एफ पर रेडियोधर्मिता और [89 जेडआर] जेडआर (एचपीओ 4)2 या [89जेडआर] जेडआरसीएल4) × 100। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें।

रेडियोलेबल कोशिकाओं की व्यवहार्यता पर रेडियोलेबलिंग के प्रभाव का मूल्यांकन एमएमसी 18, सुअर हेपेटोसाइट्स 22,24, एचएमएससी18, मानव कार्डियोपोएटिक स्टेम सेल 19, और प्रतिरक्षा कोशिकाओं, जैसे माउस डेंड्राइटिक कोशिकाओं (एमडीसी) 18 और सफेद रक्त कोशिकाओं 25 में ट्राइपैन ब्लू बहिष्करण व्यवहार्यता परीक्षण का उपयोग करके किया गया था। यह देखा गया कि रेडियोलेबलिंग का कोशिकाओं की व्यवहार्यता पर कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं पड़ा; <5% मृत कोशिकाओं को 7 दिनों के बाद [89Zr] Zr-DBN-लेबल और अनलेबल mMCs और HMSCs18 दोनों के लिए पाया गया। रेडियोलेबलिंग ने सुसंस्कृत रेडियोलेबल मानव कार्डियोपोएटिकस्टेम कोशिकाओं के लिए रेडियोलेबलिंग के 1 घंटे के भीतर या रेडियोलेबलिंग के 2 दिन बाद परीक्षण किए जाने पर सुअर हेपेटोसाइट्स22,24 की व्यवहार्यता को भी प्रभावित नहीं किया।

मानव श्वेत रक्त कोशिकाओं के रेडियोलेबलिंग ने भी कोशिकाओं की व्यवहार्यता को नकारात्मक रूप से प्रभावित नहीं किया क्योंकि रेडियोलेबलिंग25 के बाद 1 घंटे के भीतर अनलेबल और लेबल सेल आबादी दोनों में ~ 90-95% व्यवहार्य कोशिकाएं देखी गईं। कार्डियोपोइटिक स्टेम कोशिकाओं के रेडियोलेबलिंग ने मानव कार्डियोपोइटिकस्टेम कोशिकाओं की आकृति विज्ञान, व्यवहार्यता या प्रसार क्षमता को प्रभावित नहीं किया। मायोकार्डियल इन्फ्रैक्ट मॉडल19 में कार्डियोपोएटिक स्टेम कोशिकाओं के साथ कार्यात्मक अध्ययन किए गए थे। कार्यात्मक अध्ययनों में, कार्डियोपोइटिक फेनोटाइप को परिभाषित करने वाले मेसोडर्मल और प्रो-कार्डियोजेनिक प्रतिलेखन कारकों की विशिष्ट अभिव्यक्ति रेडियोलेबल कार्डियोपोइटिक स्टेम सेल19 में अपरिवर्तित रही। रेडियोलेबल कार्डियोपोएटिक स्टेम सेल इन्फ्रैक्टेड हार्ट मॉडल19 में क्रोनिक रूप से इन्फ्रैक्टेड माउस हार्ट में बाएं वेंट्रिकुलर इजेक्शन अंश में सुधार करने में सक्षम थे।

Figure 6
चित्रा 6: 7 दिनों में 89जेडआर के साथ रेडियोलेबल विभिन्न कोशिकाओं की स्थिरता। रेडियोलेबल कोशिकाओं द्वारा 89जेडआर रेडियोधर्मिता का प्रतिधारण अध्ययन की गई सभी कोशिकाओं में स्थिर पाया गया, जिसमें लेबलिंग के बाद 7 दिनों में नगण्य प्रवाह देखा गया। मानों को मानक विचलन, n = 3 ± माध्य के रूप में दिखाया गया है। यह आंकड़ा बंसल एट अल.18 का है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक चित्रा एस 1: 100 एमएम डीटीपीए (पीएच 7.0) समाधान में [89 जेडआर] जेडआर (एचपीओ4)2 का उपयोग करके डीएफओ-बीएन-एनसीएस के साथ 89जेडआर चेलेशन का प्रतिनिधि रैड-टीएलसी। रैड-टीएलसी को मोबाइल चरण के रूप में 100 एमएम डीटीपीए (पीएच 7.0) में चलाया गया था; [89जेडआर] Zr-DBN; ~ 0.021-0.035 का आरएफ दिखाता है और [89Zr] Zr (HPO4)2 ~ 1.0 का Rf दिखाता है। चेलेशन दक्षता (%) = डीएफओ-बीएन-एनसीएस से प्राप्त 89 जेडआर का प्रतिशत [89 जेडआर] जेडआर-डीबीएन = [89 जेडआर] जेडआर-डीबीएन के आर एफ पर रेडियोधर्मिता / ([89जेडआर] जेडआर-डीबीएन के आर एफ पर रेडियोधर्मिता और [89जेडआर] जेडआर (एचपीओ4)2] के आर एफ पर रेडियोधर्मिता का योग] × 100। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक चित्रा एस 2: 100 एमएम डीटीपीए (पीएच 7.0) समाधान में [89 जेडआर] जेडआरसीएल4 का उपयोग करके डीएफओ-बीएन-एनसीएस के साथ 89जेडआर चेलेशन का प्रतिनिधि रैड-टीएलसी। रैड-टीएलसी को मोबाइल चरण के रूप में 100 एमएम डीटीपीए (पीएच 7.0) में चलाया गया था; [89जेडआर] Zr-DBN ~ 0.021-0.035 का R f दिखाता है और [89Zr] ZrCl4 ~ 1.0 का R f दिखाता है। चेलेशन दक्षता (%) = डीएफओ-बीएन-एनसीएस से जुड़े 89 जेडआर का प्रतिशत [89 जेडआर] जेडआर-डीबीएन = [89 जेडआर] जेडआर-डीबीएन के आर एफ पर रेडियोधर्मिता / ([89जेडआर] जेडआर-डीबीएन के आर एफ पर रेडियोधर्मिता और [89जेडआर] जेडआरसीएल4 के आर एफ पर)] × 100। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक चित्रा एस 3: 20 एमएम सोडियम साइट्रेट (पीएच 4.9-5.1): मेथनॉल (1: 1, वी: वी) समाधान में चरण 4.2.3 से सेल रेडियोलेबलिंग प्रतिक्रिया का प्रतिनिधि रैड-टीएलसी। रैड-टीएलसी को 20 एमएम सोडियम साइट्रेट (पीएच 4.9-5.1): मेथनॉल (1: 1, वी: वी) में मोबाइल चरण के रूप में चलाया गया था; रेडियोलेबल कोशिकाएं ~ 0.01-0.02 का आरएफ दिखाती हैं और [89 Zr] Zr-DBN और [89 Zr] ZrCl4 ~ 0.73-0.81 का Rf दिखाती हैं। ~0.01-0.02 के R f पर रेडियोधर्मिता के प्रतिशत की गणना सूत्र द्वारा की जाती है: [(R f पर रेडियोधर्मिता = ~ 0.01-0.02)/(R f पर रेडियोधर्मिता = ~ 0.01-0.02 और R f = ~ 0.73-0.81)] × 100। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

पूरक चित्रा एस 4: 20 एमएम सोडियम साइट्रेट पीएच 4.9-5.1: मेथनॉल (1: 1, वी: वी) समाधान में चरण 4.2.4 से नो-सेल नियंत्रण प्रतिक्रिया का प्रतिनिधि रैड-टीएलसी। 20 एमएम सोडियम साइट्रेट (पीएच 4.9-5.1): मेथनॉल (1: 1, वी: वी) के साथ रैड-टीएलसी विलायक के रूप में, रेड-टीएलसी को 20 एमएम सोडियम साइट्रेट (पीएच 4.9-5.1): मेथनॉल (1: 1, वी: वी) में मोबाइल चरण के रूप में चलाया गया था; [89जेडआर] Zr-DBN और [89Zr] ZrCl4 ~ 0.73-0.81 का Rf दिखाते हैं। R f = ~ 0.01-0.02 पर रेडियोधर्मिता के प्रतिशत की गणना सूत्र द्वारा की जाती है: [(R f पर रेडियोधर्मिता = ~ 0.01-0.02)/(R f पर रेडियोधर्मिता = ~ 0.01-0.02 और R f = ~ 0.73-0.81)] × 100। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

प्रोटोकॉल में निम्नलिखित महत्वपूर्ण कदम हैं जिन्हें प्रभावी सेल रेडियोलेबलिंग के लिए अनुकूलन की आवश्यकता है। प्रोटोकॉल चरण 1.2 और 1.3 में, नियोजित [89 Zr]Zr (HPO 4)2 या [89Zr] ZrCl4 की मात्रा के आधार पर, आधार की एक उपयुक्त मात्रा (माइक्रोलीटर) का उपयोग किया जाना चाहिए; 1.0 एम के 2सीओ 3 समाधान का उपयोग [89 Zr] Zr (HPO 4)2 और 1.0 M Na 2 CO3 समाधान के न्यूट्रलाइजेशन के लिए किया जाना चाहिए ताकि 7.5-8.0 की पीएच सीमा प्राप्त करने के लिए [89Zr] ZrCl4 के न्यूट्रलाइजेशन किया जा सके। चरण 2.1 में, सेल रेडियोलेबलिंग दक्षता बढ़ाने के लिए, सेल रेडियोलेबलिंग दक्षता बढ़ानेके लिए[89 Zr] ZrCl4 से तैयार होने परK2HPO 4/KH2PO4 और HEPES युक्त सेल-संगत मिश्रण को [89Zr] ZrCl4 से तैयार होने पर जोड़ा जाना चाहिए। यह ध्यान दिया जाता है कि [89 Zr] ZrCl 4 के साथ डेस्फेरिओक्सामाइन-बीएन-एनसीएस रेडियोलेबल स्टेम कोशिकाओं को रेडियोलेबल करने में विफल रहा जब तक कि सेल लेबलिंग मिश्रण में फॉस्फेट और एचईपीईएस बफर नहीं जोड़े गए, यह दर्शाता है कि प्रारंभिक सूत्रीकरण के रूप में [89Zr] ZrCl4 का उपयोग करने के लिए एक उपयुक्त सूत्रीकरण की आवश्यकता है।

प्रत्येक सेल प्रकार (प्रोटोकॉल चरण 4.2) के लिए सेल लेबलिंग दक्षता के अनुकूलन के लिए, इनक्यूबेशन समय ~ 60 मिनट तक बढ़ाया जाना चाहिए, और इनक्यूबेशन तापमान 25 डिग्री सेल्सियस से 37 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ गया या लेबलिंग समाधान का पीएच ~ 8.0 तक बढ़ गया। इनक्यूबेशन समय, तापमान और पीएच की पसंद सेल प्रकार की संगतता के अनुसार है। उदाहरण के लिए, हेपेटोसाइट्स की रेडियोलेबलिंग पीएच ~ 7.522,24 पर 45 मिनट के लिए 27 डिग्री सेल्सियस पर की गई थी, लेकिन स्टेम कोशिकाओं की रेडियोलेबलिंग पीएच ~ 7.518 पर 30 मिनट के लिए 37 डिग्री सेल्सियस पर की गई थी।

प्रोटोकॉल चरण 4.3 में, धोने के दौरान कोशिकाओं के नुकसान को रोकने के लिए, सतह पर तैरनेवाले को सतह पर तैरने वाले वॉल्यूम की तुलना में कम पिपेट वॉल्यूम सेटिंग के साथ सावधानीपूर्वक पाइप किया जाना चाहिए, जिसे पाइप करने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यदि सतह पर तैरने वाला आयतन ~ 600 μL है, तो सतह पर तैरनेवाला को ~ 200-500 μL के चरणों में पाइप किया जाना चाहिए। यह सेल गोली को परेशान करने से बचने में मदद करता है। यदि सतह पर तैरने वाले को बाहर निकालते समय सेल गोली परेशान हो जाती है, तो सतह पर तैरने को रोकना चाहिए और एक अच्छी तरह से परिभाषित सेल गोली प्राप्त करने के लिए फिर से सेंट्रीफ्यूज किया जाना चाहिए। कुछ कोशिकाएं, जैसे कि सफेद रक्त कोशिका निलंबन में मोनोसाइट्स, ट्यूब की दीवारों से बंधने के लिए प्रवण हैं। यह धोने के बाद ट्यूब से सभी रेडियोलेबल सफेद रक्त कोशिकाओं की वसूली को प्रभावित करता है।

कोशिकाओं के रेडियोलेबलिंग के बाद, एक दृश्य निरीक्षण परीक्षण, एक ट्राइपैन ब्लू बहिष्करण व्यवहार्यता परीक्षण, और एक स्थिरता / एफ्लक्स विश्लेषण गुणवत्ता नियंत्रण मानदंड के रूप में स्वीकार्य हैं। यदि किसी विशेष सेल प्रकार के लिए हर रेडियोलेबलिंग प्रयास में सेल व्यवहार्यता लगातार कम हो रही है, तो रेडियोलेबल किए जा रहे कोशिकाओं को यह सुनिश्चित करने के लिए जांचना चाहिए कि वे सेल रेडियोलेबलिंग के दौरान उपयोग किए जाने वाले सेल माध्यम और बफर के साथ संगत हैं। विभिन्न संगत बफर और सेल माध्यम को तालिका 1 में संक्षेपित किया गया है। एफ्लक्स अध्ययन के लिए ज्ञात संगत सेल संस्कृति स्थितियों का उपयोग करना पसंद किया जाता है। उदाहरण के लिए, सेल कल्चर स्थितियों में स्टेम कोशिकाओं, डेंड्राइटिक कोशिकाओं, मैक्रोफेज, कैंसर कोशिकाओं, निर्णायक स्ट्रोमल कोशिकाओं और परिधीय रक्त मोनोन्यूक्लियर कोशिकाओं के साथ स्थिरता / एफ्लक्स अध्ययन किया जा सकता है जैसा कि बंसल एट अल .18और फ्रिबर्गर एट अल .20 द्वारा दिखाया गया है।

तालिका 3 में सारांशित कारणों के आधार पर चरण 1.5, 4.3.7 और 4.3.10 को संशोधित करके कम चेलेशन दक्षता या असंगत चेलेशन दक्षता, और / या कम सेल रेडियोलेबलिंग उपज या सेल व्यवहार्यता में हानि की संभावित समस्याओं को हल किया जा सकता है।

तालिका 3: [89Zr] Zr-DBN संश्लेषण और सेल रेडियोलेबलिंग से संबंधित समस्या निवारण। कम / असंगत चेलेशन दक्षता, कम सेल रेडियोलेबलिंग उपज, या सेल व्यवहार्यता में हानि के संभावित कारण और समाधान। कृपया इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें।

सेल तस्करी की पीईटी इमेजिंग उच्च संवेदनशीलता, उपयुक्त स्थानिक रिज़ॉल्यूशन और कम पृष्ठभूमि25 प्रदान करती है जो अन्य तौर-तरीकों 3,4,9,10 पर फायदे के रूप में है। एक स्थिर सहसंयोजक बंधन के साथ सेल सतह प्रोटीन की जेडआर-डीबीएन-मध्यस्थता लेबलिंग रेडियोलेबल टैग18,19,20,21,22,23,24,25 की स्थिरता प्रदान करती है। नतीजतन,जेडआर-डीबीएन-आधारित सेल लेबलिंग रेडियोलेबल कोशिकाओं से प्राप्त रेडियोसिग्नल (पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन और गामा का उत्पादन पोस्ट-सर्वनाश) में विश्वसनीयता और आत्मविश्वास को बढ़ाता है। इस बीच, अन्य विधियां, जैसे किZr-oxine-आधारित रेडियोलेबलिंग, समय के साथ लेबलिंग रेडियोटैग के प्रवाह का सामना करने के लिए जानी जाती हैं क्योंकि उनके रेडियोलेबलिंग की गैर-सहसंयोजक प्रकृति होती है, जो कम और ऑफ-लेबल रेडियोसिग्नल27,28 का उत्पादन करती है।

इस सेल रेडियोलेबलिंग तकनीक की एक सीमा यह है कि पीईटी छवियों में रेडियोधर्मिता संकेत लाइव रेडियोलेबल कोशिकाओं के विवो प्रशासन के बाद प्राप्त किए जाते हैं, लेकिन कोई सुराग नहीं देते हैं कि सिग्नल लाइव रेडियोलेबल कोशिकाओं से उत्पन्न हो रहा है या रेडियोलेबल कोशिकाओं के मलबे से जो प्रशासन के बाद शरीर में मर सकते हैं।

सेल तस्करी के लिए पीईटी इमेजिंग में भारी क्षमता है, क्योंकि यह29,30 नए सेल-आधारित उपचारों के विकास का समर्थन कर सकता है। कैंसर 6,7,8,9,10, मायोकार्डियल रोधगलन 3,4,5, मायोकार्डियल विफलता1,2, रेटिना 2 और मैकुलर 2 अध: पतन, और मधुमेह 2 के इलाज के लिए सेल-आधारित उपचारों में काम करने वाले चिकित्सकों और वैज्ञानिकों को यह 89 मिलेगा।स्टेम सेल थेरेपी जैसे उनके सेल-आधारित उपचारों की प्रतिक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने के लिए जेडआर-आधारित सेल लेबलिंग प्रोटोकॉल वाद्य। इसके अतिरिक्त, 89जेडआर-लेबल स्टेम सेल 31, सफेद रक्त कोशिकाएं32, डेंड्राइटिक कोशिकाएं33,34, और सीएआर टी-सेल 35 में अगले 3-5 वर्षों के भीतर नैदानिक क्षेत्र में प्रवेश करने की बड़ी क्षमता है। इसके अलावा, दवा कंपनियां अपने सेल-आधारित चिकित्सीय एजेंटों को विकसित करने और मान्य करने के लिए इस तकनीक का उपयोग कर सकती हैं।

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Disclosures

लेखकों का कोई वित्तीय प्रतिस्पर्धी हित नहीं है, लेकिन इस तकनीक के आविष्कारक हैं (पेटेंट # US20210330823A1)।

Acknowledgments

इस काम को एनआईएच 5 आर 21एचएल 127389-02, एनआईएच 4 टी 32एचएल007111-39, एनआईएच R01HL134664, और डीओई डीई -SC0008947 अनुदान, अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी, वियना, मेयो क्लिनिक डिवीजन ऑफ न्यूक्लियर मेडिसिन, रेडियोलॉजी विभाग और मेयो क्लिनिक सेंटर फॉर रीजेनरेटिव मेडिसिन, रोचेस्टर, एमएन द्वारा समर्थित किया गया था। सभी आंकड़े BioRender.com का उपयोग करके बनाए गए थे।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetonitrile Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA A996-4
Alpha Minimum Essential Medium Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA 12571063
Anion exchange column Macherey-Nagel, Inc., Düren, Germany 731876 Chromafix 30-PS-HCO3 SPE 45 mg cartridge
Conical centrifuge tubes (15 mL) Corning Inc., Glendale, AZ, USA 352096 Falcon 15 mL high-clarity polypropylene (PP) conical centrifuge tubes
Dendritic cells The American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA CRL-11904
DFO-Bn-NCS Macrocyclics, Inc., Plano, TX, USA B-705 p-SCN-Bn-Deferoxamine
DMSO Sigma-Aldrich, Inc., St. Louis, MO 276855
Dose calibrator Mirion Technologies (Capintec), Inc., Florham Park, NJ, USA 5130-3234 CRC -55tR Dose Calibrator 
Dulbecco’s modified Eagle’s medium  The American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA 30-2002
Fetal Bovine Serum (FBS) The American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA 30-2020
Hanks Balanced Salt solution (HBSS) Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA 14025092 For preparation of H-HBSS
Hydrochloric Acid (trace metal basis grade) Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA A508P212
Melanoma cells The American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA CRL-6475
Methanol Sigma-Aldrich, Inc., St. Louis, MO 34860
Microcentrifuge tube Eppendorf, Hamburg, Germany 30108442 Protein LoBind microcentrifuge tube
Murine GM-CSF R&D Systems, Inc., Minneapolis, MN USA 415-ML-010
Penicillin/Streptomycin Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA 15140-122
Phosphate Buffered Saline without Ca2+ and Mg2+ Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA 10010023 For washing cells
Saline Covidien LLC, Mansfield, MA, USA 1020 0.9% Sterile Saline Solution
Shaker  Eppendorf, Hamburg, Germany T1317 Thermomixer
Silica gel-rad-TLC paper sheet  Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, USA SGI0001 iTLC-SG

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References

  1. Bhawnani, N., et al. Effectiveness of stem cell therapies in improving clinical outcomes in patients with heart failure. Cureus. 13 (8), e17236 (2021).
  2. Zakrzewski, W., Dobrzynski, M., Szymonowicz, M., Rybak, Z. Stem cells: past, present, and future. Stem Cell Research & Therapy. 10 (1), 68 (2019).
  3. Bukhari, A. B., Dutta, S., De, A. Image guidance in stem cell therapeutics: unfolding the blindfold. Current Drug Targets. 16 (6), 658-671 (2015).
  4. Momeni, A., Neelamegham, S., Parashurama, N. Current challenges for the targeted delivery and molecular imaging of stem cells in animal models. Bioengineered. 8 (4), 316-324 (2017).
  5. Gnecchi, M., Zhang, Z., Ni, A., Dzau, V. J. Paracrine mechanisms in adult stem cell signaling and therapy. Circulation Research. 103 (11), 1204-1219 (2008).
  6. D'Aloia, M. M., Zizzari, I. G., Sacchetti, B., Pierelli, L., Alimandi, M. CAR-T cells: the long and winding road to solid tumors. Cell Death & Disease. 9 (3), 282 (2018).
  7. Zhang, Q., et al. CAR-T cell therapy in cancer: tribulations and road ahead. Journal of Immunology Research. 2020, 1924379 (2020).
  8. Sterner, R. C., Sterner, R. M. CAR-T cell therapy: current limitations and potential strategies. Blood Cancer Journal. 11 (4), 69 (2021).
  9. Shao, F., et al. Radionuclide-based molecular imaging allows CAR-T cellular visualization and therapeutic monitoring. Theranostics. 11 (14), 6800-6817 (2021).
  10. Sakemura, R., Can, I., Siegler, E. L., Kenderian, S. S. In vivo CART cell imaging: Paving the way for success in CART cell therapy. Molecular Therapy Oncolytics. 20, 625-633 (2021).
  11. Wang, Y., et al. Dendritic cell biology and its role in tumor immunotherapy. Journal of Hematology & Oncology. 13 (1), 107 (2020).
  12. Bulte, J. W. M., Shakeri-Zadeh, A. In vivo MRI tracking of tumor vaccination and antigen presentation by dendritic cells. Molecular Imaging and Biology. 24 (2), 198-207 (2022).
  13. Holland, J. P., Sheh, Y., Lewis, J. S. Standardized methods for the production of high specific-activity zirconium-89. Nuclear Medicine and Biology. 36 (7), 729-739 (2009).
  14. Larenkov, A., et al. Preparation of zirconium-89 solutions for radiopharmaceutical purposes: interrelation between formulation, radiochemical purity, stability and biodistribution. Molecules. 24 (8), 1534 (2019).
  15. Pandey, M. K., et al. A new solid target design for the production of 89Zr and radiosynthesis of high molar activity [89Zr]Zr-DBN. American Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 12 (1), 15-24 (2022).
  16. Pandey, M. K., et al. Improved production and processing of 89Zr using a solution target. Nuclear Medicine and Biology. 43 (1), 97-100 (2016).
  17. Pandey, M. K., Engelbrecht, H. P., Byrne, J. P., Packard, A. B., DeGrado, T. R. Production of 89Zr via the 89Y(p,n)89Zr reaction in aqueous solution: effect of solution composition on in-target chemistry. Nuclear Medicine and Biology. 41 (4), 309-316 (2014).
  18. Bansal, A., et al. Novel 89Zr cell labeling approach for PET-based cell trafficking studies. EJNMMI Research. 5, 19 (2015).
  19. Bansal, A., et al. 89Zr]Zr-DBN labeled cardiopoietic stem cells proficient for heart failure. Nuclear Medicine and Biology. 90-91, 23-30 (2020).
  20. Friberger, I., et al. Optimisation of the synthesis and cell labelling conditions for [89Zr]Zr-oxine and [89Zr]Zr-DFO-NCS: a direct in vitro comparison in cell types with distinct therapeutic applications. Molecular Imaging and Biology. 23 (6), 952-962 (2021).
  21. Lee, S. H., et al. Feasibility of real-time in vivo 89Zr-DFO-labeled CAR T-cell trafficking using PET imaging. PLoS One. 15 (1), e0223814 (2020).
  22. Nicolas, C. T., et al. Hepatocyte spheroids as an alternative to single cells for transplantation after ex vivo gene therapy in mice and pig models. Surgery. 164 (3), 473-481 (2018).
  23. Yang, B., et al. Tracking and therapeutic value of human adipose tissue-derived mesenchymal stem cell transplantation in reducing venous neointimal hyperplasia associated with arteriovenous fistula. Radiology. 279 (2), 513-522 (2016).
  24. Nicolas, C. T., et al. Ex vivo cell therapy by ectopic hepatocyte transplantation treats the porcine tyrosinemia model of acute liver failure. Molecular Therapy. Methods & Clinical Development. 18, 738-750 (2020).
  25. Bansal, A., Sharma, S., Klasen, B., Rosch, F., Pandey, M. K. Evaluation of different 89Zr-labeled synthons for direct labeling and tracking of white blood cells and stem cells in healthy athymic mice. Scientific Reports. 12 (1), 15646 (2022).
  26. Behfar, A., et al. Guided cardiopoiesis enhances therapeutic benefit of bone marrow human mesenchymal stem cells in chronic myocardial infarction. Journal of the American College of Cardiology. 56 (9), 721-734 (2010).
  27. Charoenphun, P., et al. 89Zr]oxinate4 for long-term in vivo cell tracking by positron emission tomography. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 42 (2), 278-287 (2015).
  28. Sato, N., et al. In vivo tracking of adoptively transferred natural killer cells in rhesus macaques using 89zirconium-oxine cell labeling and PET imaging. Clinical Cancer Research. 26 (11), 2573-2581 (2020).
  29. Volpe, A., Pillarsetty, N. V. K., Lewis, J. S., Ponomarev, V. Applications of nuclear-based imaging in gene and cell therapy: probe considerations. Molecular Therapy Oncolytics. 20, 447-458 (2021).
  30. Fogli, L. K., et al. Challenges and next steps in the advancement of immunotherapy: summary of the 2018 and 2020 National Cancer Institute workshops on cell-based immunotherapy for solid tumors. Journal for Immunotherapy of Cancer. 9 (7), e003048 (2021).
  31. Li, X., Hacker, M. Molecular imaging in stem cell-based therapies of cardiac diseases. Advanced Drug Delivery Reviews. 120, 71-88 (2017).
  32. Puges, M., et al. Retrospective study comparing WBC scan and 18F-FDG PET/CT in patients with suspected prosthetic vascular graft infection. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 57 (6), 876-884 (2019).
  33. Butterfield, L. H. Dendritic cells in cancer immunotherapy clinical trials: are we making progress. Frontiers in Immunology. 4, 454 (2013).
  34. de Vries, I. J. M., et al. Magnetic resonance tracking of dendritic cells in melanoma patients for monitoring of cellular therapy. Nature Biotechnology. 23 (11), 1407-1413 (2005).
  35. Gosmann, D., et al. Promise and challenges of clinical non-invasive T-cell tracking in the era of cancer immunotherapy. EJNMMI Research. 12 (1), 5 (2022).

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कैंसर अनुसंधान अंक 200
सेल तस्करी की पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी इमेजिंग: सेल रेडियोलेबलिंग की एक विधि
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Bansal, A., DeGrado, T. R., Pandey,… More

Bansal, A., DeGrado, T. R., Pandey, M. K. Positron Emission Tomography Imaging of Cell Trafficking: A Method of Cell Radiolabeling. J. Vis. Exp. (200), e64117, doi:10.3791/64117 (2023).

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