细胞运输的正电子发射断层扫描成像：一种细胞放射性标记方法

摘要

这里介绍的是使用即用型放射性标记合成子[⁸⁹Zr]Zr-p-异硫氰酸基苄基-去铁胺（[⁸⁹Zr]Zr-DBN）用正电子发射断层扫描（PET）放射性同位素⁸⁹Zr（t_1/2 78.4 h）对细胞进行放射性标记的方案。用 [⁸⁹Zr]Zr-DBN 放射性标记细胞允许在给药后长达 7 天内对体内 PET 中施用的放射性标记细胞进行无创跟踪和成像。

摘要

干细胞和嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法正在成为器官再生的有前途的疗法和各种癌症的免疫疗法。尽管在这些领域取得了重大进展，但仍需学习更多知识，以更好地了解生命系统中施用治疗细胞的药代动力学和药效学。对于使用正电子发射断层扫描 （PET） 对细胞进行非侵入性体内追踪，已经开发了一种利用 89 Zr （t_1/2 78.4 h） 的新型 [⁸⁹Zr]Zr-p-异硫氰酸基苄基-去铁胺 （[⁸⁹Zr]Zr-DBN） 介导的细胞放射性标记方法。本方案描述了一种[^89Zr]Zr-DBN介导的即用型放射性标记合成子，用于直接放射性标记各种细胞，包括间充质干细胞、谱系引导的造心干细胞、肝脏再生肝细胞、白细胞、黑色素瘤细胞和树突状细胞。所开发的方法能够在给药后长达 7 天内对细胞运输进行无创 PET 成像，而不会影响放射性标记细胞的性质或功能。此外，该协议描述了[89Zr]Zr-DBN的放射合成，[89Zr]Zr-DBN的生物相容性制剂，用于放射性标记的细胞的制备，以及最后用[^89Zr]Zr-DBN对细胞进行放射性标记的逐步方法，包括成功放射性标记细胞所需的所有复杂细节。

引言

干细胞和嵌合抗原受体 （CAR） T 细胞疗法越来越受欢迎，并正在积极研究用于治疗各种疾病，例如心肌衰竭^1,2、视网膜变性 2、黄斑变性 2、糖尿病 ²、心肌梗塞³、⁴、⁵ 和癌症⁶、⁷、^8、9，10.在干细胞疗法的两种合理方法中，干细胞可以直接移植到疾病部位引起治疗反应，也可以引起疾病部位微环境的变化而不粘附在疾病部位以启动间接治疗反应。间接治疗反应可以通过释放修复或治疗疾病的因子来引起疾病部位微环境的变化⁵.这些干细胞治疗方法可以通过放射性标记干细胞的无创成像来评估。无创成像可以将疾病部位放射性标记细胞的摄取与治疗反....

研究方案

树突状细胞和黑色素瘤细胞在商业上获得¹⁸.腹腔镜肝部分切除术后从猪肝脏中分离肝细胞^22,24。从骨髓抽吸物中分离干细胞^18,19,26。脂肪组织来源的干细胞购自梅奥诊所罗切斯特院区的人类细胞治疗实验室²³。从妙佑医疗国际罗切斯特输血医学科采集的血液中分离出人白细胞²⁵。根据机构动物护理和使用委员会、妙佑医疗国际干细胞研究监督小组委员会、输血医学部研究委员会、机构生物安全委员会和辐射安全委员会推荐的指南，获得和使用用于放射性标记的各种细胞。

1.[⁸⁹Zr]Zr-p-异硫氰酸基苄基去铁胺（[⁸⁹Zr ]Zr-DBN）的制备

定时：~160-220 分钟
注：为了制备[89 Zr]Zr-DBN，以[89 Zr]Zr-磷酸氢盐（[^89<....

结果

本手稿中提出的代表性结果来自先前的 [⁸⁹Zr]Zr-DBN 合成和细胞放射性标记研究 18,19,22,23,24,25。简而言之，使用7.5-15μgDFO-Bn-NCS，在25-37°C下，⁸⁹Zr可以在~30-60分钟内与DFO-Bn-NCS成功络合（表2）。细胞放射性标记效率在洗涤后?.......

讨论

以下是方案中需要优化以实现有效细胞放射性标记的关键步骤。在方案步骤1.2和1.3中，_{根据所采用}的[^89Zr]Zr（HPO₄）₂或[^89Zr]ZrCl4的体积，必须使用适当体积（微升）的碱;1.0 M K 2CO 3 溶液必须用于中和 [89 Zr]Zr（HPO 4）2,1.0 M Na₂CO ₃ 溶液用于中和 [⁸⁹Zr]ZrCl₄，以达到 7.5-8.0 的 pH 范围。在步骤2.......

材料

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