随着干细胞疗法的广泛应用,如何有效地在移植后追踪干细胞的位置、存活状态及其功能变化成为了科学研究的热点。MRI(磁共振成像)因其无创性、无电离辐射以及适合进行纵向研究的特点,成为干细胞追踪的首选方法之一。为了利用MRI追踪干细胞,必须先将干细胞用磁性造影剂进行标记。然而,传统上广泛使用的SPIO(超顺磁性氧化铁)造影剂如Feridex已不再可用,这促使研究人员寻找新的造影剂以满足干细胞标记的需求。
由Benjamin Addicott等人发表于2010年的《Mesenchymal stem cell labeling and in vitro MR characterization at 1.5T of new SPIO contrast agent: Molday ION Rhodamine-B?》,主要探讨了新型超顺磁性氧化铁(SPIO)对比剂Molday ION Rhodamine-B?(MIRB)在标记间充质干细胞(MSC)方面的应用,并通过体外MRI实验评估了其成像特性。
BioPAL:Molday ION Rhodamine B(MIRB) --用于MRI的细胞标记和追踪
方法
本研究采用了一种由Biopal公司研发的新型SPIO造影剂——Molday ION Rhodamine-B(MIRB)(BPL-CL-50Q01-6A-50,BPL-CL-50Q02-6A-50),对间充质干细胞(MSC)进行了标记,并在1.5T临床MRI设备上进行了体外成像特性研究。研究内容包括:
细胞培养:从食蟹猴(Macaca fascicularis)的髂嵴采集骨髓单核细胞,通过密度梯度离心法分离并扩增MSC。
细胞标记:将MSC与不同浓度的MIRB共孵育20小时,浓度范围从5到100mg Fe/ml。通过普鲁士蓝染色和荧光显微镜观察细胞内MIRB的分布,并通过流式细胞术检测标记效率。
MSC功能评估:通过流式细胞术、基因表达分析、T细胞增殖抑制实验以及成骨、成脂分化实验,评估MIRB标记对MSC活力、增殖能力、表型及功能的影响。
MRI成像:构建含有MIRB标记MSC的琼脂糖模型,使用T2加权梯度回波(GE)、T2加权快速自旋回波(FSE)和T2加权平衡稳态自由进动(bSSFP)序列进行MRI扫描,评估不同序列对MIRB标记MSC的检测能力。
MIRB的独特优势:
高效标记与细胞内分布:MIRB能够被非吞噬性细胞高效内化,标记效率在MIRB浓度达到或超过20mg Fe/ml时接近95%。MIRB主要定位于MSC细胞质的核周内体中,这种定位模式有助于MRI检测时产生强烈的磁敏感效应。
对细胞功能无显著影响:研究表明,在MIRB浓度高达30mg Fe/ml时,MSC的活力、增殖能力、表型以及成骨、成脂分化能力均未受到显著影响。此外,MIRB标记的MSC在抑制T细胞增殖方面也表现出与未标记MSC相似的能力。
优异的MRI检测性能:在体外MRI实验中,使用长TR/TE、低带宽和低翻转角的梯度回波序列能够最大限度地提高MIRB标记MSC的检测灵敏度。研究发现在1.5T MRI设备上,MIRB标记的MSC在细胞数量低至约1000个时仍能被清晰检测到,显示出极高的检测灵敏度。
多模态成像能力:MIRB不仅适用于MRI检测,还因其共轭了罗丹明B(Rh-B)荧光染料而具备荧光显微镜检测能力。这种多模态成像能力为科研人员提供了更多元的细胞追踪手段。
MIRB在干细胞治疗中的价值:
精准追踪:MIRB的高标记效率和优异的MRI检测性能使得科研人员能够精准地追踪移植后的干细胞,评估其在体内的分布、迁移及存活情况。
功能评估:通过MRI监测干细胞的功能变化,如分化状态、增殖能力等,为干细胞治疗的效果评估提供重要依据。
安全性:MIRB对干细胞功能无显著影响,表明其在干细胞治疗中具有良好的生物相容性和安全性。
结论
本研究证明了MIRB作为一种新型SPIO造影剂,在间充质干细胞标记及MRI检测中的卓越表现。MIRB不仅能够高效标记干细胞且对细胞功能无显著影响,还具备极高的MRI检测灵敏度。这些特性使得MIRB成为干细胞治疗中一种极具潜力的细胞追踪工具。未来,随着MIRB在更多临床前和临床试验中的应用,其有望在干细胞治疗领域发挥更大的作用,推动该领域的快速发展。
通过本文的研究,我们不仅展示了MIRB在MSC标记和MRI检测中的技术优势,还进一步强调了Biopal品牌产品在干细胞追踪领域的重要价值和广阔应用前景。
BioPAL Molday ION罗丹明B荧光标记物在神经科学研究中的应用
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