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Method Article
This protocol describes the radiolabeling of equine mesenchymal stem cells and their implantation into tendon injuries in the horse in order to determine cell survival and tissue distribution using gamma scintigraphy.
Jüngste Fortschritte in der Anwendung von Knochenmark mesenchymale Stammzellen (BMMSC) zur Behandlung von Sehnen- und Bänderverletzungen im Pferde schlage in experimentellen und klinischen Studien verbessert Ergebnismessungen. Obwohl die BMMSC werden in die Sehne Läsion in großer Zahl implantiert (üblicherweise 10 - 20 Millionen Zellen), wird nur eine relativ kleine Anzahl überleben (<10%), obwohl diese für bis zu 5 Monate nach der Implantation fortbestehen. Dies scheint eine allgemeine Beobachtung bei anderen Arten, bei denen BMMSC haben in andere Gewebe implantiert worden, und es ist wichtig, zu verstehen, wenn dieser Verlust auftritt, wie viele überleben die anfängliche Implantationsprozess und ob die Zellen in anderen Organen gelöscht. Verfolgen des Schicksals der Zellen kann durch die radioaktive Markierung BMMSC vor der Implantation, die nicht-invasive in vivo-Abbildung von Zellenposition und Quantifizierung von Zellzahlen können erreicht werden.
Dieses Protokoll beschreibt eine Zelle LABÉLIng Verfahren, das Technetium-99m (Tc-99m), und Verfolgung von diesen Zellen nach der Implantation in die verletzten Beugesehnen bei Pferden verwendet. Tc-99m ist ein kurzlebiges (t 1/2 von 6,01 hr) Isotop, das Gammastrahlen emittiert, und kann von Zellen in Gegenwart der lipophilen Verbindung hexamethylpropyleneamine oxim (HMPAO) internalisiert werden. Diese Eigenschaften machen es ideal für den Einsatz in der Nuklearmedizin Kliniken für die Diagnose von vielen verschiedenen Krankheiten. Das Schicksal der markierten Zellen in der Kurzzeit (bis zu 36 h) von Gammaszintigraphie, sowohl die Zahl der Zellen in der Läsion und der Verteilung der Zellen in der Lunge, Schilddrüse und andere Organe erhalten quantifizieren folgen. Diese Technik wird von der Kennzeichnung von Blutleukozyten angepasst und könnte zu Bild implantiert BMMSC in anderen Organen genutzt werden.
Regenerativ-Strategien für die Reparatur von erkranktem oder beschädigtem Gewebe an multipotenten Stammzellen, die aus einer Vielzahl von Gewebe gewonnen und in den betroffenen Bereich implantiert basiert. Jüngste Fortschritte in der Anwendung der autologen BMMSC zur Behandlung von Sehnen- und Bänderverletzungen beim Pferd verbessert Endpunkte sowohl in experimentellen 1-5 und klinischen Studien. 6 gezeigt Das Pferd ist ein besonders attraktives Modell für die Beurteilung der Wirksamkeit der Stammzellbezogenen Behandlungen, weil sie leidet unter dem Alter und überfordern Verletzungen der Sehnen des distalen Vordergliedmaße, ist es ein athletischer Tier, und es ist eine große, Erleichterung Erholung des Knochenmarks und genaue Implantation. Sehnenverletzungen heilen natürlich mit Fibrose, aber die Sehne verheilt ist funktional inferior 7 und hat ein hohes Risiko für erneute Verletzungen 8. Die oberflächliche Beugesehne (SDFT) ist am häufigsten betroffen, wie es entwickelt hat, um als elastische Energie handelnLaden und Erfahrungen hohen Belastung betont, um energiesparende und hohe Geschwindigkeit der Fortbewegung zu erzielen. Wiederherstellung der Funktion nach einer Verletzung ist daher entscheidend. Diese Verletzungen sind ähnlich zu solchen, die die Achillessehne bei Menschen, die eine ähnliche Funktion 9 ausführt. Es gibt keine guten Behandlungsmöglichkeiten zu behandeln oder zu erreichen, der guten Reparatur für solche Verletzungen, also zellbasierte regenerative Strategien bieten eine attraktive Möglichkeit, die Ergebnisse zu verbessern und um eine erneute Verletzungen zu verringern.
In den meisten Studien 5 bis 20.000.000 autologe BMMSC werden direkt in die Läsion in der Regel innerhalb des Kerns der Sehne Körper, dient daher als Aufnahme für die Zellen auftreten injiziert. Das Schicksal der Zellen einmal injiziert ist nicht klar, und verschiedene Zellmarkierungsverfahren zu verfolgen, die Zellen wurden kürzlich beschrieben. Zellen mit einem Fluoreszenz-Tag markiert wurde gezeigt, nur in relativ kleinen Stückzahlen (<10%) 10,11 überleben. Fluoreszenzmarkierungen erforderlichGewebeentnahme und Schnitte für die histologische Analyse, was zeitaufwendig ist und nicht leicht zu erleichtern zeitliche Analyse in einem Großtiermodell oder in klinischen Fällen. In neueren Arbeiten haben wir die Radioisotop 99m Tc verwendet werden, um Zellen zu markieren, und folgen Sie ihr Schicksal durch Gammaszintigraphie 1. Diese Methode erlaubt eine schnelle Vergleiche zwischen unterschiedlichen Routen Zellabgabe, einschließlich intraläsionale, intravenös über die Jugularvene 1 oder regionale Perfusion intraarteriell 12 oder intravenöse 1,12 Injektionen erfolgen. Die Persistenz und die Verteilung der Zellen kann dann durch Gammaszintigraphie verschiedener Organe abgebildet werden. Dies hat gezeigt, dass nur 24% der Zellen injiziert intraläsional in der Läsion nach 24 h 1 geblieben, und dies wird durch eine andere Studie mit experimentell erstellt Läsionen und unter Verwendung des gleichen Radiomarkierung 5 unterstützt. Darüber hinaus zeigen die Zellen begrenzte Fähigkeit, zu Hause, in Sehnen-Verletzungen, wenn deliveredurch regionale Perfusion oder intravenös d sind aber in die Lunge durch die letztgenannten Routen 4 dispergiert.
BMMSC mit Eisen-Nanopartikeln markiert ist eine alternative Methode, um Zellen in forelimb Sehnen 13 implantiert zu verfolgen. Obwohl Eisennanopartikel markierten Zellen zu ermöglichen Zellverfolgung in vivo MRI werden zeitliche Studien in einem großen Tier durch die Anzahl der Male Anästhesie zu jedem Zeitpunkt für die Durchführung der MRT verabreicht werden begrenzt. Darüber hinaus sind Eisennanopartikel hypointensen auf MRI, die die Informationen über die Migration von markierten Zellen in die Sehne Körper einschränkt. Andere Radioisotope, die verwendet werden können, sind Indium-111, aber dies hat den Nachteil einer längeren Halbwertszeit als Tc-99m (2,8 Tagen vs 6,0 h) und höhere Gammastrahlenemission Energie. Zusätzlich wurde die Lebensfähigkeit der Zellen wurde berichtet, reduziert werden, wenn mit Indium-111 14 gekennzeichnet. Tc-99m, auf der anderen Seite, wird routinemäßig in sowohl equine und Humankern verwendetArzneimittel zur peripheren mononukleären Blutzellen zu markieren und folgen ihrer Verteilung in vivo durch Szintigraphie. Es lassen sich relativ leicht von den Zellen unter Verwendung HMPAO als Linkermolekül, um das Technetium zu binden, genommen zu werden, wie Tc-99m-HMPAO zu den Zellen. Tc-99m-markierten HMPAO BMMSC zeigen eine gute Lebensfähigkeit und können in vitro 4 vermehren. Dieses Protokoll beschreibt die Kennzeichnung und Verfolgung von Pferde-autologe BMMSC in natürlich vorkommende Läsionen in der Vordergliedmaße SDFT implantiert.
Es ist wichtig zu beachten, daß das Protokoll nur soll als Forschungswerkzeug verwendet werden. Seine Verwendung als klinische therapeutische Modalität wird nicht die Wirkung der Radiomarkierung auf zelluläre Phänotyp, nicht vollständig aufgeklärt worden empfohlen.
Die hier beschriebenen Fälle wurden folgende ethische Genehmigung durch die Tierethik und Tierschutz Ausschuss des Colegio de Veterinarios de Malaga, Spanien, und dem Royal Veterinary College, North Mymms, UK auf den Pferden verwendet Verfahren erteilten geführt werden auf genehmigten Protokolle, die es auf der Grundlage in der Klinik für Pferde, die Stammzell-basierte Therapien, die Sedierung, Knochenmark-Aspiration, intra-Sehnen Injektion, regionalen Perfusion, intravenöse Injektion, post-prozeduralen Behandlung und Schmerzmanagement und Überwachung nach der Implantation enthält verwendet.
1. Schlüssel Vorkehrungen getroffen werden, in Advance
2. Vorbereitung des Pferdes und Ultraschall des Vorderbein Tendon
3. Tc-99m-Markierung von Equine mesenchymalen Stammzellen
Hinweis: Die Zellmarkierung Schritte können während der Ultraschalluntersuchung der Vordergliedmaße, da dies zu minimieren Isotopenzerfall zwischen Zellmarkierung und Implantation von markierten Zellen in die Sehne durchgeführt werden.
4. Die Implantation von Tc-99m-HMPAO-markierten Zellen
5. Gammaszintigraphie
% verbleibende Zellen (t) = 100 - {[(vorhergesagten Verfall (t) - Zerfall (t)) / vorhergesagten Verfall (t)]} x 100
Decay (t) = ROI (t) / ROI (0) x 100.
Tc-99m-HMPAO Einbau in BMMSs nicht beeinträchtigt ihre Fähigkeit, auf Gewebekulturkunststoff haften und während sie (Abbildung 1) zeigen die Proliferation Fähigkeit, Monoschichten bilden, haben wir noch nicht vollständig bestimmt, ob Proliferationsraten oder anderen zellulären Phänotypen betroffen sind. Ihrer Morphologie ähnelt unmarkierten Zellen mit einer typischen Spindelform. Das zellulare Markierungseffizienz (dh., Die Aufnahme von Label) variiert typischerweise von etwa 1,5% bis 2...
Zusätzlich zum Knochenmark, Stammzellen sind aus Quellen wie Fettgewebe isoliert zur Markierung mit diesem Protokoll. Darüber hinaus können Zellen aus einem gefrorenen Zustand wiederbelebt und in Kultur vermehrt auf die gewünschten Zahlen für Markierungsstudien 12 werden.
Ein kritischer Faktor, der die Effizienz der Markierung des BMMSC bestimmt, ist die Zeit zwischen der Elution des Tc-99m aus dem Molybdängenerator an der Radiopharmazie, Herstellung von Tc-99m-HMPAO und Ver...
JD and RKS are Scientific Advisory Board members to ReCellerate Inc.
The authors would like to acknowledge funding from the Horserace Betting Levy Board U.K. (grant number 721) and VetCell BioScience Ltd, U.K. and by Consejerìa de Innovaciòn, Ciencia y Empresa, Junta de Andalucìa, Spain.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Technetium99m | Please enquire with local ionisation radiation supplier in accordance with legal requirements. The isotope must be used within 2 hr of elution from the molybdenum-99 generator | ||
Ceretec - Hexamethylpropyleneamine oxime (HMPAO) | GE HealthCare | Please enquire directly with GE HealthCare | |
Microfuge, Minispin/Minispin Plus | Ependorf | 22620100 | |
18 G and 19 G Needles | Terumo Medical | NN-1838R (18 G); NN1938R (19 G) | |
Syringes 1 ml and 2 ml | Scientific Laboratory Supplies Ltd | SYR6200 (1 ml); SYR6003 (2 ml) | |
Microcentrifuge tubes 1.5 ml | Greiner Bio-One Ltd | 616201 | |
PBS - Phosphate-Buffered Saline | LifeTechnologies | 14190 | |
Sterile Gauze Swabs | Shermond Ltd | UNG602 | |
CoflexVet self adhering bandage | Andover Healthcare, Inc. | 3540RB-018 | |
Ultrasound imaging software | Scion Image, Scion Corporation, USA | ||
MicasXplus Scintigram processing software | Bartec Technologies Ltd | http://www.bartectechnologies.com/veterinaryscintigraphy.html | |
Field isotope counter for monitoring isotope | John Caunt U.K. | GMS1800a | http://www.johncaunt.com/ |
Well counter for isotope measurements, dose calibrator | Capintec Southern Scientific | CRC-25R |
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