Name: positron emission tomography imaging of cell trafficking: a method of cell radiolabeling
Uploaded: 2023-10-27T14:20:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Positron Emission Tomography Imaging of Cell Trafficking: A Method of Cell Radiolabeling at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af NIH 5R21HL127389-02, NIH 4T32HL007111-39, NIH R01HL134664 og DOE DE-SC0008947 tilskud, Det Internationale Atomenergiagentur, Wien, Mayo Clinic Division of Nuclear Medicine, Department of Radiology og Mayo Clinic Center for Regenerative Medicine, Rochester, MN. Alle figurer blev oprettet ved hjælp af BioRender.com.

Dendritiske celler og melanomceller blev opnået kommercielt18. Hepatocytter blev isoleret fra leveren hos svin efter laparoskopisk partiel hepatektomi22,24. Stamceller blev isoleret fra knoglemarvsaspirater18,19,26. De fedtvævsafledte stamceller blev opnået fra Human Cellular Therapy Laboratory, Mayo Clinic Rochester23. ...

<ol>
	<li>Bhawnani, N., 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=Effectiveness+of+stem+cell+therapies+in+improving+clinical+outcomes+in+patients+with+heart+failure.">Effectiveness of stem cell therapies in improving clinical outcomes in patients with heart failure.</a> Cureus. 13 (8), e17236 (2021).</li><li>Zakrzewski, W., Dobrzynski, M., Szymonowicz, M., Rybak, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cells:+past,+present,+and+future.">Stem cells: past, present, and future.</a> Stem Cell Research &amp; Therapy. 10 (1), 68 (2019).</li><li>Bukhari, A. B., Dutta, S., De, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+guidance+in+stem+cell+therapeutics:+unfolding+the+blindfold.">Image guidance in stem cell therapeutics: unfolding the blindfold.</a> Current Drug Targets. 16 (6), 658-671 (2015).</li><li>Momeni, A., Neelamegham, S., Parashurama, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+challenges+for+the+targeted+delivery+and+molecular+imaging+of+stem+cells+in+animal+models.">Current challenges for the targeted delivery and molecular imaging of stem cells in animal models.</a> Bioengineered. 8 (4), 316-324 (2017).</li><li>Gnecchi, M., Zhang, Z., Ni, A., Dzau, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paracrine+mechanisms+in+adult+stem+cell+signaling+and+therapy.">Paracrine mechanisms in adult stem cell signaling and therapy.</a> Circulation Research. 103 (11), 1204-1219 (2008).</li><li>D'Aloia, M. M., Zizzari, I. G., Sacchetti, B., Pierelli, L., Alimandi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CAR-T+cells:+the+long+and+winding+road+to+solid+tumors.">CAR-T cells: the long and winding road to solid tumors.</a> Cell Death &amp; Disease. 9 (3), 282 (2018).</li><li>Zhang, Q., 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=CAR-T+cell+therapy+in+cancer:+tribulations+and+road+ahead.">CAR-T cell therapy in cancer: tribulations and road ahead.</a> Journal of Immunology Research. 2020, 1924379 (2020).</li><li>Sterner, R. C., Sterner, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CAR-T+cell+therapy:+current+limitations+and+potential+strategies.">CAR-T cell therapy: current limitations and potential strategies.</a> Blood Cancer Journal. 11 (4), 69 (2021).</li><li>Shao, F., 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=Radionuclide-based+molecular+imaging+allows+CAR-T+cellular+visualization+and+therapeutic+monitoring.">Radionuclide-based molecular imaging allows CAR-T cellular visualization and therapeutic monitoring.</a> Theranostics. 11 (14), 6800-6817 (2021).</li><li>Sakemura, R., Can, I., Siegler, E. L., Kenderian, S. S. <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+CART+cell+imaging:+Paving+the+way+for+success+in+CART+cell+therapy.">In vivo CART cell imaging: Paving the way for success in CART cell therapy.</a> Molecular Therapy Oncolytics. 20, 625-633 (2021).</li><li>Wang, Y., 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=Dendritic+cell+biology+and+its+role+in+tumor+immunotherapy.">Dendritic cell biology and its role in tumor immunotherapy.</a> Journal of Hematology &amp; Oncology. 13 (1), 107 (2020).</li><li>Bulte, J. W. M., Shakeri-Zadeh, A. <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+MRI+tracking+of+tumor+vaccination+and+antigen+presentation+by+dendritic+cells.">In vivo MRI tracking of tumor vaccination and antigen presentation by dendritic cells.</a> Molecular Imaging and Biology. 24 (2), 198-207 (2022).</li><li>Holland, J. P., Sheh, Y., Lewis, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardized+methods+for+the+production+of+high+specific-activity+zirconium-89.">Standardized methods for the production of high specific-activity zirconium-89.</a> Nuclear Medicine and Biology. 36 (7), 729-739 (2009).</li><li>Larenkov, 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=Preparation+of+zirconium-89+solutions+for+radiopharmaceutical+purposes:+interrelation+between+formulation,+radiochemical+purity,+stability+and+biodistribution.">Preparation of zirconium-89 solutions for radiopharmaceutical purposes: interrelation between formulation, radiochemical purity, stability and biodistribution.</a> Molecules. 24 (8), 1534 (2019).</li><li>Pandey, M. K., 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=A+new+solid+target+design+for+the+production+of+89Zr+and+radiosynthesis+of+high+molar+activity+[89Zr]Zr-DBN.">A new solid target design for the production of 89Zr and radiosynthesis of high molar activity [89Zr]Zr-DBN.</a> American Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 12 (1), 15-24 (2022).</li><li>Pandey, M. K., 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=Improved+production+and+processing+of+89Zr+using+a+solution+target.">Improved production and processing of 89Zr using a solution target.</a> Nuclear Medicine and Biology. 43 (1), 97-100 (2016).</li><li>Pandey, M. K., Engelbrecht, H. P., Byrne, J. P., Packard, A. B., DeGrado, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+89Zr+via+the+89Y(p,n)89Zr+reaction+in+aqueous+solution:+effect+of+solution+composition+on+in-target+chemistry.">Production of 89Zr via the 89Y(p,n)89Zr reaction in aqueous solution: effect of solution composition on in-target chemistry.</a> Nuclear Medicine and Biology. 41 (4), 309-316 (2014).</li><li>Bansal, 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=Novel+89Zr+cell+labeling+approach+for+PET-based+cell+trafficking+studies.">Novel 89Zr cell labeling approach for PET-based cell trafficking studies.</a> EJNMMI Research. 5, 19 (2015).</li><li>Bansal, 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=89Zr]Zr-DBN+labeled+cardiopoietic+stem+cells+proficient+for+heart+failure.">89Zr]Zr-DBN labeled cardiopoietic stem cells proficient for heart failure.</a> Nuclear Medicine and Biology. 90-91, 23-30 (2020).</li><li>Friberger, I., 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=Optimisation+of+the+synthesis+and+cell+labelling+conditions+for+[89Zr]Zr-oxine+and+[89Zr]Zr-DFO-NCS:+a+direct+in+vitro+comparison+in+cell+types+with+distinct+therapeutic+applications.">Optimisation of the synthesis and cell labelling conditions for [89Zr]Zr-oxine and [89Zr]Zr-DFO-NCS: a direct in vitro comparison in cell types with distinct therapeutic applications.</a> Molecular Imaging and Biology. 23 (6), 952-962 (2021).</li><li>Lee, S. 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=Feasibility+of+real-time+in+vivo+89Zr-DFO-labeled+CAR+T-cell+trafficking+using+PET+imaging.">Feasibility of real-time in vivo 89Zr-DFO-labeled CAR T-cell trafficking using PET imaging.</a> PLoS One. 15 (1), e0223814 (2020).</li><li>Nicolas, C. T., 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=Hepatocyte+spheroids+as+an+alternative+to+single+cells+for+transplantation+after+ex+vivo+gene+therapy+in+mice+and+pig+models.">Hepatocyte spheroids as an alternative to single cells for transplantation after ex vivo gene therapy in mice and pig models.</a> Surgery. 164 (3), 473-481 (2018).</li><li>Yang, B., 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=Tracking+and+therapeutic+value+of+human+adipose+tissue-derived+mesenchymal+stem+cell+transplantation+in+reducing+venous+neointimal+hyperplasia+associated+with+arteriovenous+fistula.">Tracking and therapeutic value of human adipose tissue-derived mesenchymal stem cell transplantation in reducing venous neointimal hyperplasia associated with arteriovenous fistula.</a> Radiology. 279 (2), 513-522 (2016).</li><li>Nicolas, C. T., 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=Ex+vivo+cell+therapy+by+ectopic+hepatocyte+transplantation+treats+the+porcine+tyrosinemia+model+of+acute+liver+failure.">Ex vivo cell therapy by ectopic hepatocyte transplantation treats the porcine tyrosinemia model of acute liver failure.</a> Molecular Therapy. Methods &amp; Clinical Development. 18, 738-750 (2020).</li><li>Bansal, A., Sharma, S., Klasen, B., Rosch, F., Pandey, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+different+89Zr-labeled+synthons+for+direct+labeling+and+tracking+of+white+blood+cells+and+stem+cells+in+healthy+athymic+mice.">Evaluation of different 89Zr-labeled synthons for direct labeling and tracking of white blood cells and stem cells in healthy athymic mice.</a> Scientific Reports. 12 (1), 15646 (2022).</li><li>Behfar, 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=Guided+cardiopoiesis+enhances+therapeutic+benefit+of+bone+marrow+human+mesenchymal+stem+cells+in+chronic+myocardial+infarction.">Guided cardiopoiesis enhances therapeutic benefit of bone marrow human mesenchymal stem cells in chronic myocardial infarction.</a> Journal of the American College of Cardiology. 56 (9), 721-734 (2010).</li><li>Charoenphun, P., 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=89Zr]oxinate4+for+long-term+in+vivo+cell+tracking+by+positron+emission+tomography.">89Zr]oxinate4 for long-term in vivo cell tracking by positron emission tomography.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 42 (2), 278-287 (2015).</li><li>Sato, N., 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+adoptively+transferred+natural+killer+cells+in+rhesus+macaques+using+89zirconium-oxine+cell+labeling+and+PET+imaging.">In vivo tracking of adoptively transferred natural killer cells in rhesus macaques using 89zirconium-oxine cell labeling and PET imaging.</a> Clinical Cancer Research. 26 (11), 2573-2581 (2020).</li><li>Volpe, A., Pillarsetty, N. V. K., Lewis, J. S., Ponomarev, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+nuclear-based+imaging+in+gene+and+cell+therapy:+probe+considerations.">Applications of nuclear-based imaging in gene and cell therapy: probe considerations.</a> Molecular Therapy Oncolytics. 20, 447-458 (2021).</li><li>Fogli, L. K., 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=Challenges+and+next+steps+in+the+advancement+of+immunotherapy:+summary+of+the+2018+and+2020+National+Cancer+Institute+workshops+on+cell-based+immunotherapy+for+solid+tumors.">Challenges and next steps in the advancement of immunotherapy: summary of the 2018 and 2020 National Cancer Institute workshops on cell-based immunotherapy for solid tumors.</a> Journal for Immunotherapy of Cancer. 9 (7), e003048 (2021).</li><li>Li, X., Hacker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+in+stem+cell-based+therapies+of+cardiac+diseases.">Molecular imaging in stem cell-based therapies of cardiac diseases.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 120, 71-88 (2017).</li><li>Puges, 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=Retrospective+study+comparing+WBC+scan+and+18F-FDG+PET/CT+in+patients+with+suspected+prosthetic+vascular+graft+infection.">Retrospective study comparing WBC scan and 18F-FDG PET/CT in patients with suspected prosthetic vascular graft infection.</a> European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 57 (6), 876-884 (2019).</li><li>Butterfield, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendritic+cells+in+cancer+immunotherapy+clinical+trials:+are+we+making+progress.">Dendritic cells in cancer immunotherapy clinical trials: are we making progress.</a> Frontiers in Immunology. 4, 454 (2013).</li><li>de Vries, I. J. 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=Magnetic+resonance+tracking+of+dendritic+cells+in+melanoma+patients+for+monitoring+of+cellular+therapy.">Magnetic resonance tracking of dendritic cells in melanoma patients for monitoring of cellular therapy.</a> Nature Biotechnology. 23 (11), 1407-1413 (2005).</li><li>Gosmann, 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=Promise+and+challenges+of+clinical+non-invasive+T-cell+tracking+in+the+era+of+cancer+immunotherapy.">Promise and challenges of clinical non-invasive T-cell tracking in the era of cancer immunotherapy.</a> EJNMMI Research. 12 (1), 5 (2022).</li></ol>

Følgende er kritiske trin i protokollen, der har brug for optimering til effektiv celleradiomærkning. I protokoltrin 1.2 og 1.3 skal der afhængigt af det anvendte volumen på [89 Zr]Zr(HPO 4)2 eller [89Zr]ZrCl4 anvendes et passende volumen (mikroliter) base; 1,0 MK2CO3 opløsning skal anvendes til neutralisering af [89 Zr]Zr(HPO 4)2 og 1,0 M Na 2 CO3 opløsning til neutralisering af [89Zr]ZrCl4...

Stamcelle- og kimær antigenreceptor (CAR) T-celleterapier vinder popularitet og er under aktiv undersøgelse til behandling af forskellige sygdomme, såsom myokardiesvigt1,2, retinal degeneration 2, makuladegeneration 2, diabetes 2, myokardieinfarkt3,4,5 og kræft 6,7,8,9,10. Blandt de to plausible tilgange til stamcelleterapier kan stamceller enten podes direkte på sygdomsstedet for at forårsage en terapeutisk reaktion eller forårsage ændringer i sygdomsstedets mikromiljø uden at klæbe til sygdomsstedet for at indlede en indirekte terapeutisk respons. En indirekte terapeutisk reaktion kan forårsage ændringer i mikromiljøet på sygdomsstedet ved at frigive faktorer, der ville reparere eller behandle sygdommen5. Disse tilgange til stamcelleterapier kunne evalueres ved ikke-invasiv billeddannelse af radioaktivt mærkede stamceller. Ikke-invasiv billeddannelse kunne korrelere optagelsen af de radioaktivt mærkede celler på sygdomsstedet med et terapeutisk respons for at dechiffrere det direkte versus indirekte terapeutiske respons.
 Derudover udvikles immuncellebaserede terapier til behandling af forskellige kræftformer ved hjælp af CAR T-celle 6,7,8,9,10 og dendritisk celleimmunterapi 11,12. Mekanisk er T-celler i CAR T-celleimmunterapi 6,7,8,9,10 konstrueret til at udtrykke en epitop, der binder til et specifikt antigen på tumorer, der skal behandles. Disse konstruerede CAR T-celler binder ved administration til det specifikke antigen, der er til stede på tumorcellerne gennem en epitop-antigeninteraktion. Efter binding gennemgår de bundne CAR T-celler aktivering og prolifererer derefter og frigiver cytokiner, hvilket signalerer værtsens immunsystem til at angribe tumoren, der udtrykker det specifikke antigen. I modsætning hertil er dendritiske celler i tilfælde af dendritiske celleterapier11,12 konstrueret til at præsentere et specifikt kræftantigen på deres overflade. Disse konstruerede dendritiske celler, når de administreres, hjem til lymfeknuderne og binder til T-cellerne i lymfeknuderne. T-cellerne, efter binding til de specifikke kræftantigener på de administrerede dendritiske celler, gennemgår aktivering / proliferation og initierer et immunrespons fra værten mod tumoren, der udtrykker det specifikke antigen. Derfor er vurderingen af handel med administrerede CAR T-celler til et tumorsted9,10 og homing af dendritiske celler til lymfeknuderne11,12 mulig ved billeddannelse af radioaktivt mærkede CAR T-celler og dendritiske celler for at bestemme effekten af immunterapi. Desuden kan ikke-invasiv cellehandel bidrage til bedre at forstå det terapeutiske potentiale, afklare det direkte versus indirekte terapeutiske respons og forudsige og overvåge det terapeutiske respons af både stamcelle- og immuncellebaserede terapier.
Forskellige billeddannelsesmetoder til cellehandel er blevet undersøgt 3,4,9,10,12, herunder optisk billeddannelse, magnetisk resonansbilleddannelse (MRI), computertomografi med en fotonemission (SPECT) og positronemissionstomografi (PET). Hver af disse teknikker har sine egne fordele og ulemper. Blandt disse er PET den mest lovende modalitet på grund af dens kvantitative karakter og høje følsomhed, som er afgørende for pålidelig kvantificering af celler i billeddannelsesbaseret cellehandel 3,4,9,10.
Den positronemitterende radioisotop 89Zr, med en halveringstid på 78, 4 timer, er egnet til cellemærkning. Det tillader PET-billeddannelse af cellehandel i over 1 uge og produceres let af bredt tilgængelige, lavenergi medicinske cyklotroner 13,14,15,16,17. Derudover er en passende funktionaliseret, p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamin (DFO-Bn-NCS) chelator kommercielt tilgængelig til syntese af en 89 Zr-mærket, klar til brug, cellemærkningssynthon, [89 Zr] Zr-p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamin, også kendt som [89Zr] Zr-DBN 18,19,20,21,22,23,24,25. Princippet om [89 Zr] Zr-DBN-medieret cellemærkning er baseret på en reaktion mellem primære aminer af cellemembranproteiner og isothiocyanatdelen (NCS) af [89Zr] Zr-DBN for at producere en stabil kovalent thiourea-binding.
[89Zr] Zr-DBN-baseret cellemærkning og billeddannelse er blevet offentliggjort for at spore en række forskellige celler, herunder stamceller 18,23,25, dendritiske celler18, kardiopoietiske stamceller19, decidual stromale celler 20, knoglemarvsafledte makrofager 20, mononukleære celler i perifert blod 20, Jurkat / CAR T-celler 21, hepatocytter 22,24 og hvide blodlegemer 25. Følgende protokol indeholder trinvise metoder til forberedelse og celleradiomærkning med [89Zr] Zr-DBN og beskriver ændringer, der kan være nødvendige i radiomærkningsprotokollen for en bestemt celletype. For større klarhed er metoden til celleradiomærkning præsenteret her opdelt i fire sektioner. Det første afsnit omhandler forberedelsen af [89 Zr]Zr-DBN ved chelatering af 89Zr med DFO-Bn-NCS. Det andet afsnit beskriver fremstillingen af en biokompatibel formulering af [89Zr]Zr-DBN, der let kan anvendes til celleradiomærkning. Det tredje afsnit dækker de trin, der er nødvendige for forkonditionering af celler til radioaktiv mærkning. Forkonditioneringen af celler involverer vask af cellerne med proteinfri fosfatbufret saltvand (PBS) og HEPES-bufret Hanks afbalanceret saltopløsning (H-HBSS) for at fjerne eksterne proteiner, som kan forstyrre eller konkurrere med reaktionen af [89Zr] Zr-DBN med primære aminer til stede på celleoverfladeproteinerne under radiomærkning. Det sidste afsnit indeholder trin, der er involveret i den faktiske radioaktive mærkning af cellerne og kvalitetskontrolanalyse.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA</td>
			<td>A996-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alpha Minimum Essential Medium</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA</td>
			<td>12571063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anion exchange column</td>
			<td>Macherey-Nagel, Inc., D&#252;ren, Germany</td>
			<td>731876</td>
			<td>Chromafix 30-PS-HCO3&#160;SPE 45 mg cartridge</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conical centrifuge tubes (15 mL)</td>
			<td>Corning Inc., Glendale, AZ, USA</td>
			<td>352096</td>
			<td>Falcon 15 mL high-clarity polypropylene (PP) conical centrifuge tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dendritic cells</td>
			<td>The American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA</td>
			<td>CRL-11904</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DFO-Bn-NCS</td>
			<td>Macrocyclics, Inc., Plano, TX, USA</td>
			<td>B-705</td>
			<td>p-SCN-Bn-Deferoxamine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Inc., St. Louis, MO</td>
			<td>276855</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dose calibrator</td>
			<td>Mirion Technologies (Capintec), Inc., Florham Park, NJ, USA</td>
			<td>5130-3234</td>
			<td>CRC -55tR Dose Calibrator&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#8217;s modified Eagle&#8217;s medium&#160;</td>
			<td>The American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA</td>
			<td>30-2002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum (FBS)</td>
			<td>The American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA</td>
			<td>30-2020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hanks Balanced Salt solution (HBSS)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA</td>
			<td>14025092</td>
			<td>For preparation of H-HBSS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric Acid (trace metal basis grade)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA</td>
			<td>A508P212</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Melanoma cells</td>
			<td>The American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA</td>
			<td>CRL-6475</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Inc., St. Louis, MO</td>
			<td>34860</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge tube</td>
			<td>Eppendorf, Hamburg, Germany</td>
			<td>30108442</td>
			<td>Protein LoBind microcentrifuge tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Murine GM-CSF</td>
			<td>R&#38;D Systems, Inc., Minneapolis, MN USA</td>
			<td>415-ML-010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA</td>
			<td>15140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline without Ca2+ and Mg2+</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA</td>
			<td>10010023</td>
			<td>For washing cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline</td>
			<td>Covidien LLC, Mansfield, MA, USA</td>
			<td>1020</td>
			<td>0.9% Sterile Saline Solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaker&#160;</td>
			<td>Eppendorf, Hamburg, Germany</td>
			<td>T1317</td>
			<td>Thermomixer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica gel-rad-TLC paper sheet&#160;</td>
			<td>Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, USA</td>
			<td>SGI0001</td>
			<td>iTLC-SG</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

positron emission tomography imaging of cell trafficking: a method of cell radiolabeling

Stamcelle- og kimære antigenreceptor (CAR) T-celleterapier fremstår som lovende behandlinger til organregenerering og som immunterapi til forskellige kræftformer. På trods af at der er gjort betydelige fremskridt på disse områder, er der stadig mere at lære for bedre at forstå farmakokinetikken og farmakodynamikken af de administrerede terapeutiske celler i det levende system. Til ikke-invasiv in vivo-sporing af celler med positronemissionstomografi (PET) er der udviklet en ny [89 Zr] Zr-p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamin ([89 Zr] Zr-DBN) -medieret celleradiomærkningsmetode ved hjælp af 89Zr (t1/2 78,4 timer). Denne protokol beskriver en [89Zr] Zr-DBN-medieret, klar til brug, radiomærkning synthon til direkte radiomærkning af forskellige celler, herunder mesenkymale stamceller, afstamningsstyrede kardiopoietiske stamceller, leverregenererende hepatocytter, hvide blodlegemer, melanomceller og dendritiske celler. Den udviklede metode muliggør ikke-invasiv PET-billeddannelse af cellehandel i op til 7 dage efter administration uden at påvirke arten eller funktionen af de radioaktivt mærkede celler. Derudover beskriver denne protokol en trinvis metode til radiosyntese af [89 Zr] Zr-DBN, biokompatibel formulering af [89 Zr] Zr-DBN, forberedelse af celler til radioaktiv mærkning og endelig radiomærkning af celler med [89Zr] Zr-DBN, herunder alle de indviklede detaljer, der er nødvendige for en vellykket radiomærkning af celler.

De repræsentative resultater præsenteret i dette manuskript blev samlet fra de tidligere [89Zr] Zr-DBN syntese og celle radiomærkning undersøgelser 18,19,22,23,24,25. Kort fortalt kan 89Zr med succes kompleksiseres med DFO-Bn-NCS på ~30-60 min ved 25-37 °C ved hjælp af 7,5-15 μg DFO-Bn-NCS (<stro...

Watch this Scientific Journal Video about Positron Emission Tomography Imaging of Cell Trafficking: A Method of Cell Radiolabeling at JoVE.com

Positron Emission Tomography Imaging of Cell Trafficking: A Method of Cell Radiolabeling

Præsenteret her er en protokol til radiolabelceller med en positronemissionstomografi (PET) radioisotop, 89 Zr (t1/2 78,4 h), ved hjælp af en brugsklar radiomærkningssynthon, [89 Zr] Zr-p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamin ([89Zr] Zr-DBN). Radioaktive mærkningsceller med [89Zr] Zr-DBN tillader ikke-invasiv sporing og billeddannelse af administrerede radioaktivt mærkede celler i kroppen med PET i op til 7 dage efter administration.

Positronemissionstomografi Imaging af cellehandel: En metode til celleradiomærkning

Stem cell and chimeric antigen receptor (CAR) T-cell therapies are emerging as promising therapeutics for organ regeneration and as immunotherapy for ...

Denne protokol beskriver en trinvis metode til radioaktiv mærkning af celler og zirconium-89-DBN og dens ikke-invasive sporing af PET. Denne teknik giver også en pålidelig og stabil metode til radioaktiv mærkning af celler ved en kovalent konjugering af zirconium-89-DBN til de primære midler til celleoverfladeproteinerne. Læger og forskere, der arbejder med celleterapier til neurologiske sygdomme og forskellige kræftformer, vil finde denne protokol medvirkende til at forstå farmakokinetikken af cellebaserede terapier via ikke-invasiv PET-billeddannelse.Den detaljerede protokol giver vejledning til nye brugere til at lære og vedtage denne radiomærkningsteknik. Yderligere noder, der er inkluderet i de kritiske trin, hjælper med fejlfinding af problemer for en ny bruger. Til at begynde med skal du forberede en søjle med ca. 100 milligram hydroxamatharpiks og aktivere den ved at vaske søjlen med otte ml ren vandfri acetonitril efterfulgt af en skylning med fem til seks ml luft.Før to ml 0,5 normal saltsyre til søjlen. Efter at have passeret en yderligere skylning på fem til seks ml luft, lægges opløsningen indeholdende både zirconium-89 og naturligt yttrium langsomt til hydroxamatharpiksen. Vask det ubundne naturlige yttrium fra hydroxamatharpiksen med 20 ml af to normale saltsyre efterfulgt af 10 ml deioniseret vand.For at undgå zirconium i form af zirconium-89 hydrogenphosphat tilsættes 0,5 ml 1,2 molær dikaliumphosphatkaliumdihydrogenphosphatbuffer til kolonnen og lad den sidde på søjlen i 30 minutter. Tilsæt yderligere 1,5 ml 1,2 molær buffer for at eluere zirconium fra søjlen. Tag derefter omkring 120 mikroliter zirconium-89 hydrogenphosphat formuleret i bufferen og neutralisere opløsningen med HEPES-KOH og kaliumcarbonat for at opnå en pH på 7.528.Tilsæt fire mikroliter frisklavet fem millimolære DFO-Bn-NCS til omkring 285 mikroliter neutraliseret zirconium-89 hydrogenphosphat. Og bland opløsningen ved pipettering. Efter isolering af zirconium fra yttrium tilsættes 0,5 ml af en molær oxalsyre til kolonnen og lad den sidde på søjlen i et minut for at eluere zirconium i form af zirconium-89 oxalat.Tilsæt yderligere 2,5 ml af en molær oxalsyre til søjlen. For at omdanne zirconium-89 oxalat til zirconium-89 chlorid, vask anionbytterkolonnen med seks ml acetonitril, efterfulgt af en skylning med fem til seks ml luft. Vask derefter kolonnen med 10 ml saltvand efterfulgt af endnu en skylning af luft.Læg langsomt opløsningen indeholdende zirconium-89-oxalat på den aktiverede anionbytterkolonne, før du vasker den igen med luft. Vask derefter kolonnen med 50 ml deioniseret vand for at fjerne den ubundne oxalation. For at undgå zirconium i form af zirconium-89-chlorid tilsættes 0,1 ml af en normal saltsyre til kolonnen og lad den sidde på søjlen i et minut.Eluer zirconium fra kolonnen med yderligere 0,4 ml af en normal saltsyre. Tør det undvigede zirconium-89-chlorid i et V-formet hætteglas ved at placere det i en varmeblok ved 65 grader Celsius under en jævn strøm af nitrogengas i 10 til 30 minutter, og rekonstituer derefter det tørrede zirconium-89-chlorid i vand. Forbered 500 mikroliter cellesuspension med ca. 6 millioner celler i 500 mikroliter HEPES-bufret HBSS i et 1,5 ml mikrocentrifugerør og tilsæt ca. 100 mikroliter af det formulerede zirconium-89-DBN.Zirconium-89-DBN og cellesuspensionen blandes ved forsigtigt at pipettere opløsningen op og ned med en mikropipette. Inkuber cellerne og zirconium-89-DBN-blandingen på en ryster ved omkring 550 RPM ved 25 til 37 grader Celsius i 30 til 45 minutter til cellemærkning. Udfør radioaktiv TLC på celle radiomærkning reaktion ved hjælp af frisklavet radioaktivt TLC opløsningsmiddel.Beregn procentdelen af radioaktivitet ved Rf er lig med 0,01 til 0,02 ved hjælp af ligningen vist på skærmen. I et separat 1,5 ml mikrocentrifugerør blandes omkring 100 mikroliter af det formulerede zirconium-89-DBN med ca. 500 mikroliter HEPES-bufret HBSS for at bruge det som en ikke-cellekontrol til baggrundskorrektion. Beregn procentdelen af radioaktivitet ved Rf lig med 0,01 til 0,02 ved hjælp af ligningen vist på skærmen, og beregn derefter den effektive celleradiomærkning ved at trække de to beregnede radioaktivitetsprocenter.Efter bekræftelse af afslutningen af radiomærkning tilsættes 600 mikroliter kølet cellepassende komplet medium for at udføre slukningen af radiomærkningsreaktionen. Centrifuger cellerne ved 96 G i 10 minutter ved fire grader Celsius. Og kassér supernatanten.De pelleterede celler resuspenderes forsigtigt i 500 mikroliter af det afkølede medium ved at pipettere mediet op og ned med en mikropipette. Cellerne centrifugeres ved 96 G i 10 minutter ved fire grader Celsius, og supernatanten kasseres. Beregn derefter den endelige radiomærkningseffektivitet efter alle vasker ved hjælp af ligningen vist på skærmen.For at sikre kvaliteten af de radioaktivt mærkede celler skal du visuelt inspicere den endelige suspension af radioaktivt mærkede celler, og hvis der ikke er klumper til stede, skal du udføre en trypanblå udelukkelseslevedygtighedstest ved hjælp af 0,4% trypanblå opløsning fremstillet i PBS inden for en time efter radiomærkning og vasketrinnene. Chelateringseffektiviteten af DFO-Bn-NCS for zirconium-89 under anvendelse af zirconium-89 hydrogenphosphat og zirconium-89-chlorid er forskellige målt ved radioaktiv TLC. Stabiliteten af forskellige celler radioaktivt mærket med zirconium-89 over syv dage er vist her.Tilbageholdelsen af zirconium-89 radioaktivitet af radioaktivt mærkede celler viste sig at være stabil i alle de undersøgte celler, med en ubetydelig efflux observeret over syv dage efter mærkning. Celle radiomærkning effektivitet i forskellige celletyper med zirconium-89-DBN er vist i denne tabel. Celleradiomærkningseffektiviteten varierer fra 20 til 50% som et ukorrigeret udbytte observeret i den radioaktivt mærkede cellepille efter vask.Det mest kritiske trin i denne protokol er tilsætning af DFO-Bn-NCS til chelationsblandingen og kvalitetsvurderingen af radioaktivt mærkede celler. Anvendelsen af denne teknik vil bidrage til at forstå farmakokinetikken af cellebaserede terapier. Det ville også rejse spørgsmål om ethvert klinisk behov for at ændre clearance profil af celleterapier.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

A Method of Targeted Cell Isolation via Glass Surface Functionalization

En metode til målrettet Cell Isolation via Glass overfladefunktionalisering

One of the limiting factors to the adoption and advancement of personalized medicine is the inability to develop diagnostic tools to probe individual ...

A Mimic of the Tumor Microenvironment: A Simple Method for Generating Enriched Cell Populations and Investigating Intercellular Communication

En Mimic af tumor mikromiljø: En simpel metode til at generere berigede Cell Befolkninger og Undersøgelse intercellulær kommunikation

Understanding the early heterotypic interactions between cancer cells and the surrounding non-cancerous stroma is important in elucidating the events ...

Live-imaging of Breast Epithelial Cell Migration After the Transient Depletion of TIP60

Live imaging bryst epitelcelle migration efter forbigående nedbrydningen af TIP60

The wound-healing assay is efficient and one of the most economical ways to study cell migration in vitro. Conventionally, images are taken at the ...

Long-term Live-cell Imaging to Assess Cell Fate in Response to Paclitaxel

Langsigtet Live-celle Imaging for at vurdere celle skæbne i svar til Paclitaxel

Live-cell imaging is a powerful technique that can be used to directly visualize biological phenomena in single cells over extended periods of time. Over ...

Fluorescence Molecular Tomography for In Vivo Imaging of Glioblastoma Xenografts

Fluorescence Molecular Tomography for In Vivo Imaging of Glioblastoma Xenografts

Fluorescens molekylære tomografi for In Vivo billeddannelse af glioblastom Xenografts

Tumorigenicity is the capability of cancer cells to form a tumor mass. A widely used approach to determine if the cells are tumorigenic is by injecting ...

Multimodal Bioluminescent and Positronic-emission Tomography/Computational Tomography Imaging of Multiple Myeloma Bone Marrow Xenografts in NOG Mice

Multimodal en bioluminescerende og Positron-emissions-tomografi/edb tomografi billeddannelse af myelomatose knoglemarv Xenografts i NOG mus

Multiple myeloma (MM) tumors engraft in the bone marrow (BM) and their survival and progression are dependent upon complex molecular and cellular ...

Live-Cell Imaging Assays to Study Glioblastoma Brain Tumor Stem Cell Migration and Invasion

Live-celle Imaging Assays til undersøgelse glioblastom hjerne Tumor stamcelle Migration og Invasion

Glioblastoma (GBM) is an aggressive brain tumor that is poorly controlled with the currently available treatment options. Key features of GBMs include ...

Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorithm

Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorithm

Håndtering af respiratoriske bevægelsesgenstande i 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomografi ved hjælp af en Amplitude-baseret optimal respiratorisk gating algoritme

Positron emission tomography (PET) combined with X-ray computed tomography (CT) is an important molecular imaging platform that is required for accurate ...

Quantifying the Brain Metastatic Tumor Micro-Environment using an Organ-On-A Chip 3D Model, Machine Learning, and Confocal Tomography

Kvantificering af hjernen metastatisk tumor mikro-miljø ved hjælp af en organ-on-a chip 3D-model, machine learning, og konfokal tomografi

Brain metastases are the most lethal cancer lesions; 10-30% of all cancers metastasize to the brain, with a median survival of only ~5-20 months, ...

Dynamic Imaging of Chimeric Antigen Receptor T Cells with [18F]Tetrafluoroborate Positron Emission Tomography/Computed Tomography

Dynamic Imaging of Chimeric Antigen Receptor T Cells with [18F]Tetrafluoroborate Positron Emission Tomography/Computed Tomography

Dynamisk billeddannelse af kimære antigenreceptor-T-celler med [18F]tetrafluorborat positronemissionstomografi/computertomografi

T cells genetically engineered to express chimeric antigen receptors (CAR) have shown unprecedented results in pivotal clinical trials for patients with B ...