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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.
Les récents progrès dans l'application des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse (BMMSC) pour le traitement des tendons et des ligaments blessures chez le cheval suggèrent une amélioration des mesures de résultats dans les deux études expérimentales et cliniques. Bien que le BMMSC sont implantés dans la lésion du tendon en grand nombre (généralement 10 - 20 millions de cellules), seul un nombre relativement faible de survivre (<10%), bien que ceux-ci peuvent persister jusqu'à 5 mois après l'implantation. Cela semble être une observation commune dans d'autres espèces où BMMSC ont été implantés dans d'autres tissus et il est important de comprendre quand cette perte se produit, combien survivre au processus d'implantation initiale et si les cellules sont effacés dans d'autres organes. Le suivi le devenir des cellules peut être réalisée par marquage radioactif de la BMMSC avant l'implantation qui permet non invasive de l'imagerie in vivo d'emplacement de cellule et quantification du nombre de cellules.
Ce protocole décrit une labeli cellulaireng procédure qui utilise le technétium 99m (Tc-99m), et le suivi de ces cellules après implantation dans tendons fléchisseurs blessés chez les chevaux. Tc-99m est un (t 1/2 de 6,01 hr) isotope de courte durée qui émet des rayons gamma et peut être internalisé par les cellules en présence du composé d'oxime hexamethylpropyleneamine lipophile (HMPAO). Ces propriétés, il est idéal pour une utilisation dans les cliniques de médecine nucléaire pour le diagnostic de nombreuses maladies différentes. Le sort des cellules marquées peut être suivi à court terme (jusqu'à 36 h) par scintigraphie gamma de quantifier à la fois le nombre de cellules retenues dans la lésion et la distribution des cellules dans les poumons, la thyroïde et d'autres organes. Cette technique est adaptée de l'étiquetage des leucocytes du sang et pourrait être utilisé pour l'image implanté BMMSC dans d'autres organes.
Stratégies de régénération pour la réparation des tissus malades ou endommagés sont basées sur des cellules souches multipotentes dérivées d'une variété de tissus et implantés dans la zone touchée. Les récents progrès dans l'application des autologue BMMSC pour le traitement de tendon et les lésions ligamentaires chez le cheval ont montré l'amélioration des mesures de résultats à la fois expérimentale 1-5 et 6 études cliniques. Le cheval est un modèle particulièrement intéressant pour évaluer l'efficacité des cellules souches traitements liés, car il souffre d'âge et surmenage des blessures liées à des tendons de la patte antérieure distale, il est un animal athlétique, et il est un grand faciliter la récupération, de la moelle osseuse et implantation précise. Tendon blessures guérissent naturellement avec la fibrose, mais le tendon guéri est fonctionnellement inférieure 7 et présente un risque élevé d'une nouvelle blessure 8. Le tendon fléchisseur superficiel du doigt (SDFT) est le plus souvent affecté tel qu'il a évolué à agir comme une énergie élastiquemagasin et expériences chargement élevé souligne pour atteindre l'efficacité énergétique et de la locomotion à grande vitesse. Fonction Restauration après une blessure est donc essentiel. Ces blessures sont similaires à ceux touchant le tendon d'Achille chez l'homme qui remplit une fonction similaire 9. Il n'y a pas de bonnes options de traitement pour traiter ou atteindre bon état pour de telles blessures, les stratégies de régénération à base de cellules offrent donc une opportunité intéressante pour améliorer les résultats et de réduire une nouvelle blessure.
Dans la plupart des études 5-20000000 BMMSC autologue sont injectés directement dans la lésion qui se produit habituellement dans le noyau du corps de tendon qui agit donc comme un réceptacle pour les cellules. Le sort des cellules une fois injectées ne sont pas des méthodes de marquage des cellules claires et différents pour suivre les cellules ont été récemment décrites. Les cellules marquées avec une étiquette de fluorescence ont été montrés à survivre que dans un nombre relativement faible (<10%) 10,11. Des marqueurs de fluorescence nécessitentextraction de tissu et la coupe pour l'analyse histologique qui prend du temps et ne facilitent aisément analyse temporelle dans un grand modèle animal ou dans des cas cliniques. Dans des travaux plus récents, nous avons utilisé le radio-isotope 99m Tc pour marquer les cellules et suivez leur sort par scintigraphie gamma 1. Cette méthode permet des comparaisons rapides à faire entre les différentes voies d'administration de cellules, y compris intralésionnelle, par voie intraveineuse par la veine jugulaire 1 ou perfusion régionale via intra-artérielle ou intraveineuse 1,12 12 injections. La persistance et la distribution des cellules peuvent ensuite être visualisés par scintigraphie gamma de divers organes. Cela a démontré que seulement 24% des cellules injectées intralesionally resté dans la lésion de 24 h 1, ce qui est pris en charge par une autre étude utilisant des lésions expérimentalement créés et en utilisant le même radioactif 5. En outre, les cellules présentent une capacité limitée à l'accueil dans les lésions tendineuses lors delivereD par perfusion intraveineuse, mais régional ou sont dispersés dans les poumons par les derniers itinéraires 4.
BMMSC étiquetés avec nanoparticules de fer est une méthode alternative pour suivre les cellules implantées dans les tendons des membres antérieurs 13. Bien que les cellules marquées de nanoparticules de fer permettent le suivi des cellules in vivo par IRM, des études temporelles dans un animal de grande taille sont limitées par le nombre de fois où l'anesthésie peuvent être administrés à chaque point de temps pour effectuer les IRM. En outre, les nanoparticules de fer sont hypo-intense sur l'IRM qui limite les informations sur la migration des cellules marquées dans le corps du tendon. D'autres radio-isotopes qui peuvent être utilisés comprennent l'indium-111, mais ce souffre de l'inconvénient d'une demi-vie plus longue que Tc-99m (2,8 jours vs 6,0 h) et supérieur énergie d'émission de rayons gamma. En outre, la viabilité des cellules a été rapportée pour être réduite lorsque marqué à l'indium-111 14. Tc-99m, d'autre part, est couramment utilisée dans les deux équine et humaine nucléairemédicament pour marquer les cellules mononucléaires de sang périphérique et de suivre leur distribution in vivo par scintigraphie. Elle peut être relativement facilement absorbé par les cellules à l'aide de HMPAO comme une molécule de liaison pour lier le technétium, comme Tc-99m-HMPAO, à des cellules. Tc-99m-HMPAO étiqueté BMMSC montrer une bonne viabilité et peut proliférer in vitro 4. Ce protocole détaille l'étiquetage et le suivi des BMMSC autologue équine implanté dans les lésions d'origine naturelle dans le SDFT des membres antérieurs.
Il est important de noter que le protocole est destiné à être utilisé seulement comme outil de recherche. Son utilisation comme une modalité thérapeutique clinique est déconseillée car l'effet de la radioactivité sur le phénotype cellulaire n'a pas été complètement élucidé.
Les cas décrits ici ont été effectuées après la permission éthique accordée par le Comité de l'éthique animale et du bien-être du Colegio de Veterinarios de Malaga, en Espagne, et la Royal Veterinary College, North Mymms, Royaume-Uni Les procédures utilisées sur les chevaux sont basées sur les protocoles approuvés qui sont utilisé dans la clinique sur des chevaux recevant des thérapies à base de cellules souches, qui comprend la sédation, l'aspiration de la moelle osseuse, l'injection intra-tendineux, perfusion régionale, l'injection intraveineuse, la gestion du traitement et de la douleur post-opératoire et le suivi après l'implantation.
1. Des dispositions clés à fait à l'avance
2. Préparation du Cheval et de l'échographie forelimb Tendon
3. Tc-99m-étiquetage des mésenchymateuses Hippique cellules souches
Remarque: Les étapes d'étiquetage de cellules peuvent être effectuées pendant l'échographie de la patte antérieure, ce qui réduira la désintégration des isotopes entre l'étiquetage de la cellule et l'implantation de cellules marquées dans le tendon.
4. implantation de cellules Tc-99m-HMPAO marquées
5. scintigraphie gamma
% de cellules restant (t) = 100 - {[(décroissance estimée (t) - décroissance (t)) / décroissance prédit (t)]} x 100
décroissance (t) = ROI (t) / ROI (0) x 100.
Tc-99m-HMPAO incorporation dans BMMSs ne nuisent pas à leur capacité à adhérer à la culture de tissus en plastique et tandis qu'ils montrent la capacité de prolifération pour former des monocouches (Figure 1), nous avons pas entièrement déterminé si les taux de prolifération ou d'autres phénotypes cellulaires sont affectées. Leur morphologie est similaire à cellules non marquées avec une forme typique de la broche. L'efficacité du marquage cellulaire (par exemple., L...
En plus de la moelle osseuse, les cellules souches isolées à partir de sources telles que le tissu adipeux sont adaptés pour le marquage avec ce protocole. En outre, les cellules de l'état congelé peuvent être repris et développés en culture pour les chiffres désirés pour les études de marquage 12.
Un facteur critique qui détermine l'efficacité de marquage de l'BMMSC est le temps entre l'élution de la Tc-99m provenant du générateur de molybdène à ...
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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