Name: tracking superparamagnetic iron oxide-labeled mesenchymal stem cells using mri after intranasal delivery in a traumatic brain injury murine model
Uploaded: 2019-11-21T15:00:00
Duration: 10 min 3 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Tracking Superparamagnetic Iron Oxide-labeled Mesenchymal Stem Cells using MRI after Intranasal Delivery in a Traumatic Brain Injury Murine Model at JoVE.com

وقد دعم هذا العمل وزاره العلوم والتكنولوجيا المنح, تايوان (معظم 104-2923-ب-038-004-MY2, معظم 107-2314-ب-038-063, ومعظم 107-2314-ب-038-042) وجامعه تايبيه الطبية (TMU 105-AE1-B03, TMU 106-5400-004-400, TMU 106-5310-001-400 ، DP2-21121 -01 و DP2-108-21121 -01-N-05-01).

<ol>
	<li>Pelled, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Smad8/BMP2-engineered+mesenchymal+stem+cells+induce+accelerated+recovery+of+the+biomechanical+properties+of+the+Achilles+tendon.">Smad8/BMP2-engineered mesenchymal stem cells induce accelerated recovery of the biomechanical properties of the Achilles tendon.</a> Journal of Orthopedic Research. 30 (12), 1932-1939 (2012).</li><li>Shahror, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transplantation+of+Mesenchymal+Stem+Cells+Overexpressing+Fibroblast+Growth+Factor+21+Facilitates+Cognitive+Recovery+and+Enhances+Neurogenesis+in+a+Mouse+Model+of+Traumatic+Brain+Injury.">Transplantation of Mesenchymal Stem Cells Overexpressing Fibroblast Growth Factor 21 Facilitates Cognitive Recovery and Enhances Neurogenesis in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury.</a> Journal of Neurotrauma. , (2019).</li><li>Danielyan, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+delivery+of+cells+to+the+brain.">Intranasal delivery of cells to the brain.</a> European Journal of Cell Biology. 88 (6), 315-324 (2009).</li><li>Karussis, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+and+immunological+effects+of+mesenchymal+stem+cell+transplantation+in+patients+with+multiple+sclerosis+and+amyotrophic+lateral+sclerosis.">Safety and immunological effects of mesenchymal stem cell transplantation in patients with multiple sclerosis and amyotrophic lateral sclerosis.</a> Archives in Neurology. 67 (10), 1187-1194 (2010).</li><li>Danielyan, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intranasal+delivery+of+bone+marrow-derived+mesenchymal+stem+cells,+macrophages,+and+microglia+to+the+brain+in+mouse+models+of+Alzheimer's+and+Parkinson's+disease.">Intranasal delivery of bone marrow-derived mesenchymal stem cells, macrophages, and microglia to the brain in mouse models of Alzheimer's and Parkinson's disease.</a> Cell Transplant. 23, 123-139 (2014).</li><li>Shahror, R. A., Ali, A. A. A., Wu, C. C., Chiang, Y. H., Chen, K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+Homing+of+Mesenchymal+Stem+Cells+Overexpressing+Fibroblast+Growth+Factor+21+to+Injury+Site+in+a+Mouse+Model+of+Traumatic+Brain+Injury.">Enhanced Homing of Mesenchymal Stem Cells Overexpressing Fibroblast Growth Factor 21 to Injury Site in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury.</a> International Journal of Molecular Science. 20 (11), (2019).</li><li>Yushkevich, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=User-guided+3D+active+contour+segmentation+of+anatomical+structures:+significantly+improved+efficiency+and+reliability.">User-guided 3D active contour segmentation of anatomical structures: significantly improved efficiency and reliability.</a> Neuroimage. 31 (3), 1116-1128 (2006).</li><li>Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+animal+perfusion+fixation+for+rodents.">Whole animal perfusion fixation for rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. (65), e3564 (2012).</li><li>Li, Y., Chopp, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Marrow+stromal+cell+transplantation+in+stroke+and+traumatic+brain+injury.">Marrow stromal cell transplantation in stroke and traumatic brain injury.</a> Neuroscience Letters. 456 (3), 120-123 (2009).</li><li>Aertker, B. M., Bedi, S., Cox, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+for+CNS+repair+following+TBI.">Strategies for CNS repair following TBI.</a> Experimental Neurology. 275, 411-426 (2016).</li><li>Ohtaki, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem/progenitor+cells+from+bone+marrow+decrease+neuronal+death+in+global+ischemia+by+modulation+of+inflammatory/immune+responses.">Stem/progenitor cells from bone marrow decrease neuronal death in global ischemia by modulation of inflammatory/immune responses.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (38), 14638-14643 (2008).</li><li>Mahmood, A., Lu, D., Chopp, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intravenous+administration+of+marrow+stromal+cells+(MSCs)+increases+the+expression+of+growth+factors+in+rat+brain+after+traumatic+brain+injury.">Intravenous administration of marrow stromal cells (MSCs) increases the expression of growth factors in rat brain after traumatic brain injury.</a> Journal of Neurotrauma. 21 (1), 33-39 (2004).</li><li>Hoehn, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+of+implanted+stem+cell+migration+in+vivo:+a+highly+resolved+in+vivo+magnetic+resonance+imaging+investigation+of+experimental+stroke+in+rat.">Monitoring of implanted stem cell migration in vivo: a highly resolved in vivo magnetic resonance imaging investigation of experimental stroke in rat.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (25), 16267-16272 (2002).</li><li>Reddy, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+tracking+of+mesenchymal+stem+cells+labeled+with+a+novel+chitosan-coated+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+using+3.0T+MRI.">In vivo tracking of mesenchymal stem cells labeled with a novel chitosan-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles using 3.0T MRI.</a> Journal of Korean Medical Science. 25 (2), 211-219 (2010).</li><li>Roeder, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dose-response+of+superparamagnetic+iron+oxide+labeling+on+mesenchymal+stem+cells+chondrogenic+differentiation:+a+multi-scale+in+vitro+study.">Dose-response of superparamagnetic iron oxide labeling on mesenchymal stem cells chondrogenic differentiation: a multi-scale in vitro study.</a> PLoS ONE. 9 (5), e98451 (2014).</li><li>Schafer, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Labeling+of+human+mesenchymal+stromal+cells+with+superparamagnetic+iron+oxide+leads+to+a+decrease+in+migration+capacity+and+colony+formation+ability.">Labeling of human mesenchymal stromal cells with superparamagnetic iron oxide leads to a decrease in migration capacity and colony formation ability.</a> Cytotherapy. 11 (1), 68-78 (2009).</li><li>Kostura, L., Kraitchman, D. L., Mackay, A. M., Pittenger, M. F., Bulte, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feridex+labeling+of+mesenchymal+stem+cells+inhibits+chondrogenesis+but+not+adipogenesis+or+osteogenesis.">Feridex labeling of mesenchymal stem cells inhibits chondrogenesis but not adipogenesis or osteogenesis.</a> NMR in Biomedicine. 17 (7), 513-517 (2004).</li></ol>

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

البروتوكول الموصوف هنا يمثل الإجراءات العامة لوضع العلامات SPIO من MSCs وتتبع التصوير بالرنين المغناطيسي من سبيسو المسمي MSCs بعد الولادة الداخلية. يسمح البروتوكول الفرصة لدراسة الهجرة والتوزيع الإحيائي لل MSCs بعد التسليم في الجسم الحيوي في الدماغ ، وذلك باستخدام طريقه غير الغازية.
Mscs هي المرشحين جذابة للعلاجات القائمة علي الخلايا الجذعية لاضطرابات CNS والإصابات بسبب قدرتها علي إفراز العوامل الغذائية التي 1) الزناد العمليات العصبية و 2) توفير نيوروبروتكايشن ، نظرا لأثارها المضادة للالتهابات داخل منطقه الاصابه9،10،11،12. علي الرغم من ان تتبع التصوير بالرنين المغناطيسي علي المدى الطويل والكشف عن MSCs المسمي SPIO قد تكون محدوده بسبب تخفيف SPIO بين الخلوية مع انقسام الخلايا ، يمكن الكشف عن الخلايا المسمية لمده تصل إلى عده أسابيع بعد زرع في أدمغه النماذج الحيوانية13.
كما هو موضح هنا بروتوكول وضع العلامات من MSCs مع الجسيمات النانويه SPIO المغلفة مع ديكسكان دون وكلاء التحويل. استعملت بروتوكولات أخرى يتلقى يكون في الأدب14,15,16. ومع ذلك ، في جميع الحالات ، يجب تعديل هذه البروتوكولات لنوع الخلية ، حجم SPIO ، وقت الحضانة ، وتركيز SPIO. وقد تبين ان MSCs قد ضعف التمايز تشوندروجينيك المحتملة ولكن لا التمايز اديبوغينيك علي الوسم SPIO17. ولذلك ، فمن المستحسن جدا ان يتم اجراء اختبارات التمايز قبل تسليم الخلايا الجذعية لتقييم تاثير SPIO علي قوه التمايز من الخلايا الجذعية. في دراسة سابقه, وقد ثبت ان MSC وضع العلامات مع نفس نوع SPIO والتركيز المستخدمة في هنا لا تؤثر علي قوه التمايز أو اديبوغينيك من MSCs6.
ان الطريق الداخلية لتوصيل الخلايا الجذعية العلاجية لاضطرابات المخ والإصابات هو نهج واعد للتطبيق السريري للخلايا الجذعية. ومع ذلك ، تظل أليات المتاصله والجزيئية التي تملي سلوكيات الخلايا الجذعية في تجويف الأنف غير واضحة. علي الرغم من ان يتم استكشاف الطريق داخل الأنف علي نطاق واسع لتسليم جزيئات صغيره ، يختلف حجم وسلوك التوزيع الحيوي لجذع العلاجية من جزيئات صغيره. يوضح البروتوكول الحالي ان MSCs تميل إلى الهجرة نحو موقع الاصابه بعد الولادة الداخلية.
هنا ، تم استخدام الصور الموزونة T2 * لتعقب MSCs المسمي SPIO. واستخدمت تقارير أخرى تصوير الصدى المتدرج. ومع ذلك ، غالبا ما لوحظ التحف الحساسية في التصوير صدي الانحدار بسبب البينية SPIO. وفي البروتوكول الحالي ، كان موقع المناطق التي تمثل المساحات الموجودة في المنطقة والذي يمثل MSCs المسمي سبيسو علي الصور المرجحة T2 * هو نفس موقع SPIO في أقسام المخ كما كشف عنها الفحص النسيجي (الشكل 3). وهذا يشير إلى حساسية كافيه من T2 *-المرجحة التصوير صدي تدور ل SPIO-المسمي MSC تتبع في الدماغ.
وباختصار ، فان البروتوكول الموصوف مفيد لدراسات تتبع الخلايا الجذعية لإصابات المخ واضطراباته. التتبع الطولي للخلايا الجذعية في الجسم الحي قد تم اجراؤه تقليديا من خلال التضحية بالماشية في نقاط زمنيه متعددة. يوفر البروتوكول الحالي نهجا غير الغازية وفعاله للتسليم MSCs وتتبع ، والذي يمثل اجراء محتمل للعلاج القائم علي الخلايا الجذعية لإصابات الدماغ واضطرابات في الإعدادات السريرية.

الخلايا الجذعية الوسيطة (MSC) هي المرشحين جذابة للعلاجات القائمة علي الخلايا الجذعية في علاج اضطرابات الجهاز العصبي المركزي (CNS) والإصابات في البشر. وعلاوة علي ذلك ، استخدمت mscs كوسيلة لتسليم البروتينات العلاجية في مواقع الإصابات1،2. في السنوات الاخيره ، تم تطوير ابتكارات واعده لإنشاء 1) طرق جديده لتوصيل الخلايا و 2) تتبع الخلايا لعلاجات الخلايا الجذعية للاضطرابات العصبية. ويتوقف توصيل الخلايا الجذعية داخل المخ علي قدره الخلايا علي تجاوز الصفيحة المعدنية وإدخال اللمبة الشميه جزئيا عن طريق الطريقالثالث. وعلاوة علي ذلك ، فان توصيل الأنف بالأنف هو طريق أمن وغير غازي يسمح بالاداره المتكررة في غضون فتره قصيرة من الزمن.
توضح هذه المقالة تقنيه حساسة للغاية وغير الغازية لتعقب MSCs في الجسم المجري بعد الولادة في نموذج الماوس من إصابات الدماغ الرضية (الاصابه) ، التي توظف الخلايا المسمية SPIO والتصوير بالرنين المغناطيسي. ميزه واحده هامه من الوسم SPIO هو الكشف الحساسة من SPIO في الانسجه عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي ، مما يجعل من الممكن لتتبع الخلايا بكفاءة وغير اينفاسيفيلي. والجسيمات النانويه SPIO المستخدمة هنا متاحه تجاريا والموسومة مع فلوريسئين ايزوكلوروسيانات (FITC) فلوكوفيري, الذي يسمح للكشف عن SPIO في الانسجه دون المناعي أو معالجه اضافيه. وعلاوة علي ذلك ، فمن الممكن لأداء التتبع في الوقت الحقيقي الطولي والتحقيق في التوزيع الحيوي لل MSCs تسليمها.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:728px;" width="728">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:181px;">Cell culture supplies (Plastics)</td>
			<td style="width:197px;">ThermoFisher Scientific</td>
			<td style="width:179px;">Varies</td>
			<td style="width:171px;">Replaceable with any source</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:181px;">Disposable Microtome Blade</td>
			<td style="width:197px;">VWR</td>
			<td style="width:179px;">95057-832</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:181px;">D-MEM/F-12 (1X) with GlutaMAX</td>
			<td style="width:197px;">GIBCO</td>
			<td style="width:179px;">10565-018</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:181px;">Embedding medium for frozen tissue specimens (O. C. T.)</td>
			<td style="width:197px;">Sakura Finetek</td>
			<td style="width:179px;">4583</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Fetal Bovine Serum (FBS)</td>
			<td style="width:197px;">GIBCO</td>
			<td style="width:179px;">12662-029</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:181px;">Fluorescence Wild Field Microscope</td>
			<td style="width:197px;">Olympus</td>
			<td style="width:179px;">Olympus BX43</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Forcept</td>
			<td style="width:197px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:179px;">11293-00</td>
			<td style="width:171px;">Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Gentamicin (10 mg/mL)</td>
			<td style="width:197px;">GIBCO</td>
			<td style="width:179px;">15710-064</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Hair clipper</td>
			<td style="width:197px;">Pet Club</td>
			<td style="width:179px;">PC-400</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:181px;">Head Trauma Contusion device</td>
			<td style="width:197px;">Precision Systems and Instrumentation</td>
			<td>Model TBI-0310</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:181px;">Hyaluronidase from bovine testes</td>
			<td style="width:197px;">MilliporeSigma</td>
			<td style="width:179px;">H3506</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="147">
			<td height="147" style="height:147px;width:181px;">ITK-SNAP Software</td>
			<td style="width:197px;">Penn Image Computing and Science Laboratory (PICSL) at the University of Pennsylvania, and the Scientific Computing and Imaging Institute (SCI) at University of Utah</td>
			<td>ITK-SNAP 3.8.0</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Ketamine (Ketavet)</td>
			<td style="width:197px;">Pfizer</td>
			<td style="width:179px;">778-551</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:181px;">Mice</td>
			<td style="width:197px;">National Laboratory Animal Center, Taiwan</td>
			<td style="width:179px;">C57BL6</td>
			<td style="width:171px;">Wild type mice strain used in the study</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:181px;">Microdrill</td>
			<td style="width:197px;">Nakanishi</td>
			<td style="width:179px;">NE50</td>
			<td style="width:171px;">Combine with Burrs for generating the bone window</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Microtome</td>
			<td style="width:197px;">Leica</td>
			<td style="width:179px;">RM2265</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:181px;">Mouse (C57BL/6) Mesenchymal Stem Cells</td>
			<td style="width:197px;">GIBCO</td>
			<td style="width:179px;">S1502-100</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">MRI scanner</td>
			<td style="width:197px;">Bruker Biospec</td>
			<td></td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:181px;">Phosphate Buffer Saline (PBS)</td>
			<td style="width:197px;">Corning Cellgro/ThermoFisher</td>
			<td>21-031-CV</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Povidone-iodine 7.5%</td>
			<td style="width:197px;">Purdue product L.P.</td>
			<td></td>
			<td style="width:171px;">Surgical scrub</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Prussian Blue Stain</td>
			<td style="width:197px;">Abcam</td>
			<td style="width:179px;">ab150674</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Scissor</td>
			<td style="width:197px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:179px;">14084-08</td>
			<td style="width:171px;">Surgery</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Stereotaxic frame</td>
			<td style="width:197px;">Kopf Instruments</td>
			<td style="width:179px;">Model 900</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:181px;">Superparamagnetic iron oxide (SPIO) nanoparticles</td>
			<td style="width:197px;">BioPAL</td>
			<td style="width:179px;">Molday ION EverGreen, CL-50Q02-6A-51</td>
			<td style="width:171px;">stem cells labeling for in vivo tracking using MRI</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Suture monofilament</td>
			<td style="width:197px;">Ethicon</td>
			<td style="width:179px;">G697</td>
			<td style="width:171px;">Suture</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:181px;">Timer</td>
			<td style="width:197px;">Wisewind</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td style="width:171px;">Replaceable with any source</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">TrypLE</td>
			<td style="width:197px;">GIBCO</td>
			<td style="width:179px;">12604-013</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:181px;">Xylazine (Rompun)</td>
			<td style="width:197px;">Bayer</td>
			<td style="width:179px;">QN05 cm92</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

tracking superparamagnetic iron oxide-labeled mesenchymal stem cells using mri after intranasal delivery in a traumatic brain injury murine model

تعد العلاجات القائمة علي الخلايا الجذعية لإصابات المخ ، مثل إصابات الدماغ الرضية ، نهجا واعدا للتجارب السريرية. ومع ذلك ، تبقي العقبات التقنية مثل تسليم الخلايا الغازية وتتبع مع كفاءه زرع منخفضه التحديات في العلاج القائم علي الجذعية الانتقالية. توضح هذه المقالة تقنيه الناشئة لوضع العلامات الخلية الجذعية وتتبع استنادا إلى وضع العلامات علي الخلايا الجذعية المسمارية (MSCs) مع أكسيد الحديد المغناطيسي الفائق (SPIO) جسيمات نانويه ، فضلا عن تسليم الأنف من MSCs المسمية. هذه الجسيمات النانويه هي فلوريسئين ايزوثيسيانات (FITC)-جزءا لا يتجزا من وأمنه لتسميه MSCs ، والتي يتم تسليمها في وقت لاحق إلى أدمغه الفئران التي يسببها الدماغ عن طريق الأنف. ثم يتم تعقبها غير اينفاسيفيلي في الجسم الفعلي عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي في الوقت الحقيقي (MRI). وتشمل المزايا الهامه لهذه التقنية التي تجمع بين SPIO لوضع العلامات الخلية والتسليم في الأنف (1) غير الغازية ، في الجسم البحري تتبع MSC بعد التسليم لفترات طويلة تتبع ، (2) امكانيه أنظمه الجرعات متعددة بسبب غير الغازية طريق التسليم MSC ، و (3) التطبيقات الممكنة للبشر ، وذلك بسبب سلامه SPIO ، والطبيعة غير الغازية لطريقه تتبع الخلية عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي ، ومسار الاداره.

وبعد أربع وعشرين ساعة من الولادة في الأنف ، تم الكشف عن MSCs المسمية سبيسو بأنها مناطق قويه من المنطقة الوسطي إلى الاصابه القشرية علي الصور الموزونة T2 * (الشكل 2 ب) ، مما يشير إلى الهجرة المستهدفة من spio إلى موقع الاصابه. وظلت هذه الهجرة مرئية لفتره تصل إلى 14 يوما بعد التسليم ، حيث تبين ان الإشارات التي تدل علي التوتر مرئية دون تخفيض كبير لهذه المدة الزمنيه (الشكل 2 ب). وأظهرت الآثار التي تعرضت لها الكائنات المصابة التي عولجت بواسطة الاذاعه التلفزيونية ان المناطق التي لوحظت فيها تتوافق مع العلامات المسمية MSCs وليس علي الإشارات الملموسة (الشكل2 ا). تم تصور التوزيع الإحيائي لل mscs المسميةفيفيفو. تم تاكيد هجره MSCs إلى القشرة المصابة نسيجيا من قبل تلطيخ الأزرق البروسي والكشف عن قناه FITC من FITC-الموسومة SPIO في MSCs المسمي (الشكل 3ا ، ب).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60450/60450fig1.jpg"> الشكل 1: مخطط انسيابي للبروتوكول والتاكيد المختبري لامتصاص SPIO من قبل mscs. (ا) تم احتضان mscs مع spio ل 24 ساعة لوضع العلامات. ثم تم تسليم MSCs المسمية إلى نموذج ماوس الدماغ الدماغي الرضي عبر الأنف (IN) الطريق. تم اجراء التصوير بالرنين المغناطيسي في نقاط زمنيه مختلفه لتعقب MSCs المسمية. تم التاكد من وضع العلامات الكافية من MSCs بواسطة SPIO بواسطة (ب) المجهر الفلوري و (ج) المجهر البؤري باستخدام قناه fitc ، حيث تم المفتاحية الجسيمات المجهرية SPIO مع fitc (D) ظهرت الخلية بيليه من MSCs المسمي الظلام في اللون بسبب تحميل الحديد. FITC = فلوريسئين ايزوثيسيانات; SPIO = الجزيئات المغناطيسية الفائقة لأكسيد الحديد ؛ MSCs = الخلايا الجذعية المسسبيه; MRI = التصوير بالرنين المغناطيسي ؛ IN = داخل الأنف; إصابات الدماغ الرضية. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60450/60450fig1large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60450/60450fig2.jpg"> الشكل 2: التصوير بالرنين المغناطيسي في الوقت الحقيقي تمكن من الكشف عن وتتبع الهجرة MSC المسمية SPIO باتجاه مواقع الإصابات في أدمغه الفئران المستحثة بالدماغ. (ا) تعرضت الفئران للاصابه بالإصابات الرضية ، يليها العلاج بالاجهزه التلفزيونية الخاصة أو المسمية سبيسو ، التي تدار عن طريق خط الأنف 24 ساعة بعد اصابتها. وأظهرت المقاطع الاكليليه من الصور المرجحة T2 * MSCs المسمية كمنطقه التوتر (راس السهم) علي حافه موقع الاصابه (المنطقة المحددة) في 1 و 7 و 14 يوما بعد التسليم. الفئران المعالجة بالبرنامج التلفزيوني لا تظهر منطقه التوتر. (ب) عمليه التجزئة لمنطقه موقع الاصابه (الأخضر) والمسمية mscs (الأحمر) علي أساس الصور T2 *-التصوير بالرنين المغناطيسي الاكليليه. (ج) أعاده بناء 3d لعلاج الدماغ الماوس علي أساس T2 *-الصور المرجحة توضح التوزيع الحيوي لل mscs المسمي spio في الدماغ 14 يوما بعد التسليم. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60450/60450fig2large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60450/60450fig3.jpg"> الشكل 3: التحليل النسيجي يؤكد وجود MSCs المسمي سبيسو في أدمغه الماشية المعالجة. واجري تحليل المجهر الفلوري من القشرة من الماوس التحكم (ب) التعامل مع تلفزيوني و (د) الماوس التعامل مع سبيسو المسمي mscs 14 يوما بعد التسليم. كشف التحليل وجود الخلايا الايجابيه الموسومة FITC (الخلايا المحاصرة ، الأخضر) في القشرة المصابة في الماوس المعالج بالماجستير ، ولكن لم تلاحظ اي مؤشرات FITC في قشره الماوس المعالج بالتلفزيونية. قضبان المقياس = 50 μm ، ما لم يذكر خلاف ذلك. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60450/60450fig3large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Tracking Superparamagnetic Iron Oxide-labeled Mesenchymal Stem Cells using MRI after Intranasal Delivery in a Traumatic Brain Injury Murine Model at JoVE.com

Tracking Superparamagnetic Iron Oxide-labeled Mesenchymal Stem Cells using MRI after Intranasal Delivery in a Traumatic Brain Injury Murine Model

يقدم هنا بروتوكول لتسليم الخلايا الجذعية غير الغازية (MSC) وتتبع في نموذج الماوس من إصابات الدماغ الرضية. وتستخدم جسيمات نانويه أكسيد الحديد فائقه المغناطيسية كالتصوير بالرنين المغنطيسي (MRI) التحقيق لوضع العلامات MSC وغير الغازية في تتبع الجسم المجري بعد تسليم الأنف باستخدام الرنين المغناطيسي في الوقت الحقيقي.

تتبع أكسيد الحديد المغناطيسي المسمي الخلايا الجذعية المسسبيه باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي بعد الولادة في الأنف في أصابه الدماغ الرضية نموذج Murine

Stem cell-based therapies for brain injuries, such as traumatic brain injury (TBI), are a promising approach for clinical trials. However, technical ...

يمكن أن تساعد هذه الطريقة في تحديد التوزيع الأساسي للخلايا الجذعية الفصية بعد التسليم داخل الأنف إلى الدماغ. والميزة الرئيسية لهذه التقنية هي التي تسهل التسليم غير الغازية وتتبع الخلايا الجذعية الميسينيمال إلى الدماغ. أيضا، جرعات متعددة ممكنة لتحقيق أقصى قدر من الآثار العلاجية للخلايا المزروعة في مرحلة مزمنة بعد الإصابات.هذه التقنية تزيد من عدد الخلايا التي يتم تسليمها إلى موقع الإصابة وتقلل من تطور الخلية اللوائية إلى أنسجة أخرى. على الرغم من أن هذه التقنية توفر نظرة ثاقبة على استخدام الخلايا الجذعية الليسينشيمال في علاجات إصابات الدماغ الرضية، فإنه يمكن أيضا أن تستخدم للتحقيق في إصابات الدماغ غير الرضية. بالنسبة للخلايا الجذعية السينيشيمالية التي تحمل علامات مع أكسيد الحديد شبه المهاج فائقة، أضف ستة ملليلترات من وضع العلامات المتوسطة إلى 80٪ من ثقافة الخلايا الجذعية الميمية في قارورة T 75 لاحتضان لمدة 24 ساعة عند 37 درجة مئوية و 5٪ ثاني أكسيد الكربون.في اليوم التالي، بعناية التعرق وناتن السوبر وغسل الخلايا مرتين مع ستة ملليلتر من برنامج تلفزيوني لكل غسل. لتحديد ما إذا كانت الخلايا قد تم تصنيفها بنجاح، تحقق من الثقافة تحت مجهر الفلورسنت. للحث على إصابة CCI ، بعد التأكد من عدم الاستجابة لردود الفعل الدواسة ، استخدم المقصات الإلكترونية لحلاقة الفراء من السطح الظهري للجمجمة ، وتنظيف المنطقة الحليقة عدة مرات مع مسحة قطنية معقمة غارقة في اليود.استخدام مسحة القطن غارقة في 70٪ الإيثانول لإزالة اليود بعد مسحة الماضي ووضع الحيوان في إطار مجسم. قم بتأمين الفأرة باستخدام قضبان الأذن والأنف، واصنع شقًا متوسط المستوى في الجلد الحليق 2.5 سنتيمترًا للوصول إلى سطح الجمجمة. استخدام وسادة القطن لإزالة الأنسجة التي تغطي الجمجمة وتنظيف سطح الجمجمة لمدة 10 ثوان مع مسحة القطن غارقة مع بيروكسيد الهيدروجين 3٪.جفف الجمجمة بلوحة قطنية طازجة واستخدم قلم رصاص لرسم دائرة أربعة ملليمترات حول الإحداثيات المختارة على العظام المكشوفة. باستخدام حفر صغيرة مجهزة 0.5 ملليمتر قطرها جولة بور، رقيقة بعناية الجمجمة في دائرة ملحوظ دون الضغط. إزالة أي غبار العظام مع مسحة القطن نظيفة وجافة واستخدام ملقط معقم قدم لإزالة بعناية رفرف العظام الناتجة.عندما تم كشف ماطر دورا، نقل الماوس إلى إطار مجسم من جهاز CCI، وتأمين الحيوان مع قضبان الأذن والأنف بحيث يكون مستوى الرأس في اتجاه rostrocaudal. باتباع التعليمات الموجودة على مربع التحكم، صفر طرف الارتطام إلى السطح القشري المكشوف باستخدام عجلات التحكم X و Y على قاعدة المؤثرات لمحاذاة طرف التأثير مباشرة فوق إحداثيات القشرة المطلوبة ليتم التأثير عليها. استخدم مربع التحكم لتعيين معلمات التجربة إلى سرعة قدرها خمسة أمتار في الثانية، ووقت الإقامة 250 مللي ثانية، وعمق الإصابة من ملليمتر واحد للحث على إصابة خفيفة.ثم اضغط على زر التأثير الموجود في مربع التحكم. مسحة أي نزيف يحدث مع مسحة القطن العقيمة وإزالة الماوس من الإطار. أغلق الشق مع الغرز الجراحية الحريرية وتطبيق المضادات الحيوية الموضعية على الموقع قبل وضع الماوس على وسادة التدفئة مع المراقبة حتى إعادة شغل كامل.بعد يوم واحد من الإصابة، علاج أكسيد الحديد شبه المهاج السوبر المسمى ثقافة الخلايا الجذعية mesenchymal مع ثلاثة ملليلتر من التربسين. بعد خمس دقائق في 37 درجة مئوية، بدء التفاعل مع سبعة ملليلتر من متوسط DMEM قبل الدافئة، تستكمل مع مصل الأبقار الجنينية 10٪، وجمع تعليق الخلية في أنبوب مخروطي 15 ملليلتر. رواسب الخلايا عن طريق الطرد المركزي وإعادة تعليق بيليه في برنامج تلفزيوني للعد.ثم، ضبط تركيز الخلية إلى 1.5 مرات 10 إلى الخلايا الخمس لكل 18 ميكرولترات من برنامج تلفزيوني. لتسليم الخلية، بعد التأكد من عدم وجود استجابة لقرصة إصبع القارص، scruff الماوس في حين شل الجمجمة. ضع طرف ماصة تحتوي على أربع وحدات من الهيالورونيداز لكل ميكرولتر من PBS بالقرب من نار الماوس بزاوية 45 درجة ، وادارة ثلاثة ميكرولترات من تعليق الهيالورونيداز في كل انخر.ضع وجه الحيوان على وسادة نظيفة لمدة خمس دقائق قبل تكرار العلاج أربع مرات لما مجموعه 100 وحدة من علاج الهيالورونيداسي. بعد العلاج الأخير، ضع الماوس مرة أخرى على لوحة لمدة 30 دقيقة، قبل كبح جماح الماوس كما أظهرت للتو. مع رئيس شل الحركة، وإدارة ثلاثة microliters من تعليق الخلايا الجذعية mesenchymal في كل منخر على مدى فترة ثلاث ثوان لكل تسليم الحل، وعقد الماوس في موقف لمدة 30 ثانية حتى قطرات العينة قد اختفت تماما.بعد دقيقتين، كرر التسليم حتى ثلاث مرات حتى تم تسليم كامل حجم الخلايا الجذعية الميسينيمال. ثم، العودة الماوس إلى قفص مع المراقبة حتى إعادة شغل كامل. لتتبع هجرة الخلايا الجذعية الميسينية بواسطة التصوير بالرنين المغناطيسي، ضع الماوس المُجَنَّد على حامل التصوير في جهاز التصوير MR.ثم، تأمين الحيوان في مكان ونقل حامل إلى مركز لفائف التصوير بالرنين المغناطيسي. تعيين وقت التكرار إلى 1500 مللي ثانية ووقت الصدى إلى 2.8 مللي ثانية. ثم، تعيين مجال الرؤية إلى 16 في 16 ملليمتر، ومصفوفة الاستحواذ إلى 128 في 128، وسمك الشريحة إلى 0.75 في 0.8 ملليمتر مع أربعة متوسطات إشارة وزاوية الوجه 90 درجة للحصول على مسح نجمة T2 المرجح باستخدام تسلسل صدى تدور.بعد الانتهاء من عمليات المسح الضوئي، اسحب حامل الماوس من مركز ملف التصوير بالرنين المغناطيسي ، وارجع الماوس إلى قفصه مع المراقبة حتى إعادة شغل الوظائف بالكامل. لتتبع وتحديد الخلايا الجذعية mesenchymal المسمى على الصور المرجحة نجمة T2، افتح البيانات في برنامج المحاذاة حالة تكنولوجيا المعلومات وحدد التسمية النشطة. لإنشاء تجزئة مناطق hypointense وآفة أو أجزاء أخرى من الدماغ من الفائدة، وذلك باستخدام ألوان التسمية المختلفة لكل قطعة.استخدام أداة المضلع في شريط الأدوات الرئيسية لتحديد المناطق hypointense التي تمثل أكسيد الحديد السوبر شبه المهاج المسمى الخلايا الجذعية mesenchymal وانقر فوق قبول. ستظهر المساحات المجزأة بنفس لون التسمية النشطة المعينة إلى تلك الشريحة المعينة. عندما تم تقسيم جميع الشرائح، استخدم أداة المشرط لتطوير خريطة ثلاثية الأبعاد للمناطق المجزأة لتمثيل توزيع الخلايا الجذعية الميسينيمال في الدماغ بأكمله.لإجراء تحليل كمي لمتوسط الحجم والكثافة في مناطق hypointense المجزأة التي تمثل الخلايا المسماة، انقر فوق التجزئة وحدد الحجم والإحصائيات. بعد 24 ساعة من التسليم داخل الأنف، يتم الكشف عن أكسيد الحديد شبه المهاج فائق المسمى الخلايا الجذعية mesenchymal كما المناطق hypointense قوية منتصف إلى إصابة القشرية على الصور نجمة T2 مرجح، مما يشير إلى الهجرة المستهدفة من أكسيد الحديد بارامغناطيسي السوبر إلى موقع الإصابة. ولا تزال هذه الهجرة ظاهرة للعيان حتى 14 يوماً بعد التسليم دون أي انخفاض ملحوظ في الإشارة.الحيوانات المصابة المعالجة مع برنامج تلفزيوني لا يعرض مناطق hypointense في أي وقت، مشيرا إلى أن المناطق hypointense لاحظت تتوافق مع أكسيد الحديد بارامغناطيسي فائقة المسمى الخلايا الجذعية mesenchymal، وليس بسبب القطع الأثرية إشارة. يمكن تصور التوزيع الحيوي للخلايا الجذعية mesenchymal المسمى باستخدام إعادة الإعمار 3D، أنسجولوجيا من قبل البلط الأزرق البروسي، أو عن طريق الكشف عن فلوروسنس من فيت سي الموسومة أكسيد الحديد شبه المغناطيسي في الخلايا الجذعية mesenchymal المسمى. تأكد من التحقق من صحة نتائج التصوير بالرنين المغناطيسي مع علم التجميل أو أساليب أخرى.كما يمكن أن تبقى جزيئات أكسيد الحديد المغناطيسي السوبر في الأنسجة بعد وفاة الخلية، مما يؤدي إلى إشارات إيجابية كاذبة. بعد هذا الإجراء، يمكن تطبيق التتبع المعتدل غير الغازي المحتمل في القياس الكمي للإجابة على الأسئلة المتعلقة بشحذ القدرات والاحتفاظ بالخلايا الجذعية السينية في الدماغ. بعد هذا التطور، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الطب التجديدي لاستكشاف طرق تحسين شحذ الخلايا إلى مناطق محددة من الدماغ.

Research

JoVE Journal

Medicine

MRI-guided Disruption of the Blood-brain Barrier using Transcranial Focused Ultrasound in a Rat Model

التصوير بالرنين المغناطيسي موجهة تعطيل حاجز الدم في الدماغ باستخدام الموجات فوق الصوتية المركزة عبر الجمجمة في نموذج الفئران

Focused ultrasound (FUS) disruption of the blood-brain barrier (BBB) is an increasingly investigated technique for circumventing the BBB1-5. The BBB is a ...

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

In vivo 19F MRI for Cell Tracking

في الجسم الحي 19 F التصوير بالرنين المغناطيسي لتتبع الخليوي

In vivo 19F MRI allows quantitative cell tracking without the use of ionizing radiation. It is a noninvasive technique that can be applied to humans. ...

Stretch in Brain Microvascular Endothelial Cells (cEND) as an In Vitro Traumatic Brain Injury Model of the Blood Brain Barrier

Stretch in Brain Microvascular Endothelial Cells cEND as an In Vitro Traumatic Brain Injury Model of the Blood Brain Barrier

تمتد في الدماغ الخلايا البطانية الاوعية الدموية الدقيقة (cEND) بوصفه<em&gt; في المختبر</em&gt; صدمة إصابات الدماغ نموذج من حاجز الدم في الدماغ

Due to the high mortality incident brought about by traumatic brain injury (TBI), methods that would enable one to better understand the underlying ...

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

تسيطر الموديل أثر القشرية لإصابات الدماغ الرضية

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

A Novel Model of Mild Traumatic Brain Injury for Juvenile Rats

نموذج رواية خفيفة إصابات الدماغ للالجرذان الأحداث

Despite growing evidence that childhood represents a major risk period for mild traumatic brain injury (mTBI) from sports-related concussions, motor ...

Murine Model of Femoral Artery Wire Injury with Implantation of a Perivascular Drug Delivery Patch

نموذج الفئران من فخذي الشريان إصابة سلك مع غرس المحيطة بالأوعية تسليم المخدرات التصحيح

Percutaneous interventions including balloon angioplasty and stenting have been used to restore blood flow in vessels with occlusive vascular disease. ...

In Vivo Imaging and Tracking of Technetium-99m Labeled Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells in Equine Tendinopathy

In Vivo Imaging and Tracking of Technetium-99m Labeled Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells in Equine Tendinopathy

في فيفو التصوير وتتبع التكنيتيوم-99m إعتبر نخاع العظم الوسيطة الخلايا الجذعية في فرسي Tendinopathy

Recent advances in the application of bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSC) for the treatment of tendon and ligament injuries in the horse suggest ...

Studying Pancreatic Cancer Stem Cell Characteristics for Developing New Treatment Strategies

دراسة سرطان البنكرياس الجذعية خصائص الخلايا لتطوير استراتيجيات علاجية جديدة

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) contains a subset of exclusively tumorigenic cancer stem cells (CSCs) which have been shown to drive tumor ...

A Tissue Displacement-based Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice

A النزوح القائم على النزوح النخاع الشوكي نموذج إصابة في الفئران

Producing a consistent and reproducible contusive spinal cord injury (SCI) is critical to minimizing behavioral and histological variabilities between ...

A Mouse Model of Single and Repetitive Mild Traumatic Brain Injury

A نموذج الفأر من إصابات الدماغ الصدمة خفيفة ومتكررة خفيفة

Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) can result in the acute loss of brain function, including a period of confusion, a loss of consciousness (LOC), focal ...