Name: positron emission tomography imaging of cell trafficking: a method of cell radiolabeling
Uploaded: 2023-10-27T14:20:00
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Este trabalho foi apoiado por NIH 5R21HL127389-02, NIH 4T32HL007111-39, NIH R01HL134664 e DOE DE-SC0008947 grants, Agência Internacional de Energia Atômica, Viena, Mayo Clinic Division of Nuclear Medicine, Department of Radiology, e Mayo Clinic Center for Regenerative Medicine, Rochester, MN. Todas as figuras foram criadas usando BioRender.com.

Células dendríticas e células de melanoma foram obtidas comercialmente18. Hepatócitos foram isolados do fígado de suínos após hepatectomia parcial laparoscópica22,24. Células-tronco foram isoladas de aspirados de medula óssea18,19,26. As células-tronco derivadas do tecido adiposo foram obtidas do Laboratório de Terapia Celular Humana, ...

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	<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>

A seguir estão etapas críticas no protocolo que precisam de otimização para uma marcação radiográfica celular eficaz. Nas etapas 1.2 e 1.3 do protocolo, dependendo do volume de [89 Zr]Zr(HPO 4)2 ou [89Zr]ZrCl4 empregado, um volume apropriado (microlitros) de base deve ser usado; A solução 1,0 M K2 CO 3 deve ser usada para a neutralização da solução de [89 Zr]Zr(HPO 4)2 e 1,0 M Na2 CO3 para a neutralização de ...

As terapias com células-tronco e receptores de antígenos quiméricos (CAR) estão ganhando popularidade e estão sob investigação ativa para o tratamento de várias doenças, como insuficiência miocárdica1,2, degeneração retiniana 2, degeneração macular 2, diabetes 2, infarto do miocárdio 3,4,5 e cânceres 6,7,8,9,10. Entre as duas abordagens plausíveis das terapias com células-tronco, as células-tronco podem ser diretamente enxertadas no local da doença para causar uma resposta terapêutica ou causar alterações no microambiente do sítio da doença sem aderir ao local da doença para iniciar uma resposta terapêutica indireta. Uma resposta terapêutica indireta poderia causar alterações no microambiente do sítio da doença, liberando fatores que reparariam ou tratariam a doença5. Essas abordagens de terapias com células-tronco poderiam ser avaliadas por imagens não invasivas de células-tronco radiomarcadas. Imagens não invasivas poderiam correlacionar a captação das células radiomarcadas no local da doença com uma resposta terapêutica para decifrar a resposta terapêutica direta versus indireta.
Além disso, terapias baseadas em células imunes estão sendo desenvolvidas para tratar vários cânceres usando imunoterapia com células T CAR 6,7,8,9,10 e células dendríticas 11,12. Mecanisticamente, na imunoterapia com células T CAR 6,7,8,9,10, as células T são projetadas para expressar um epítopo que se liga a um antígeno específico em tumores que precisam ser tratados. Estas células T CAR modificadas, após a administração, ligam-se ao antígeno específico presente nas células tumorais através de uma interação epítopo-antígeno. Após a ligação, as células T CAR ligadas sofrem ativação e, em seguida, proliferam e liberam citocinas, que sinalizam o sistema imunológico do hospedeiro para atacar o tumor que expressa o antígeno específico. Em contraste, no caso das terapias com células dendríticas11,12, as células dendríticas são projetadas para apresentar um antígeno específico do câncer em sua superfície. Essas células dendríticas projetadas, quando administradas, abrigam os gânglios linfáticos e se ligam às células T nos gânglios linfáticos. As células T, ao se ligarem aos antígenos específicos do câncer nas células dendríticas administradas, sofrem ativação/proliferação e iniciam uma resposta imune do hospedeiro contra o tumor que expressa esse antígeno específico. Assim, a avaliação do tráfego de células T CAR administradas para um sítio tumoral9,10 e o homing de células dendríticas para os linfonodos11,12 é possível por meio de imagens de células T CAR radiomarcadas e células dendríticas para determinar a eficácia da imunoterapia. Além disso, o tráfico de células não invasivas pode ajudar a compreender melhor o potencial terapêutico, esclarecer a resposta terapêutica direta versus indireta e prever e monitorar a resposta terapêutica de terapias baseadas em células-tronco e células imunes.
Diferentes modalidades de imagem para o tráfego celular têm sido exploradas3,4,9,10,12, incluindo imagens ópticas, ressonância magnética (RM), tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT) e tomografia por emissão de pósitrons (PET). Cada uma dessas técnicas tem suas próprias vantagens e desvantagens. Dentre estas, a PET é a modalidade mais promissora devido à sua natureza quantitativa e alta sensibilidade, essenciais para a quantificação confiável de células no tráfico celular baseado em imagens 3,4,9,10.
O radioisótopo emissor de pósitrons 89Zr, com meia-vida de 78,4 h, é adequado para marcação celular. Permite imagens de PET do tráfego celular por mais de 1 semana e é prontamente produzido por cíclotrons médicos de baixa energia amplamente disponíveis 13,14,15,16,17. Além disso, um quelante p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamine (DFO-Bn-NCS) adequadamente funcionalizado está comercialmente disponível para a síntese de um sintetizador de marcação celular marcado com 89 Zr, pronto para uso, [89 Zr]Zr-p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamine, também conhecido como [89Zr]Zr-DBN 18,19,20,21,22,23,24,25. O princípio da marcação celular mediada por [89 Zr]Zr-DBN é baseado em uma reação entre aminas primárias de proteínas da membrana celular e a porção de isotiocianato (NCS) de [89Zr]Zr-DBN para produzir uma ligação covalente estável de tiouréia.
[89Zr] A marcação e a imagem de células baseadas em Zr-DBN foram publicadas para rastrear uma variedade de células diferentes, incluindo células-tronco 18,23,25, células dendríticas18, células-tronco cardiopoéticas19, células estromais deciduais 20, macrófagos derivados da medula óssea 20, células mononucleares do sangue periférico 20, células T Jurkat/CAR 21, hepatócitos 22,24 e leucócitos 25. O protocolo a seguir fornece métodos passo a passo de preparação e marcação radiocelular com [89Zr]Zr-DBN e descreve mudanças que podem ser necessárias no protocolo de radiomarcação para um tipo específico de célula. Para maior clareza, o método de radiomarcação celular aqui apresentado é dividido em quatro seções. A primeira seção trata da preparação de [89 Zr]Zr-DBN por quelação de 89Zr com DFO-Bn-NCS. A segunda seção descreve a preparação de uma formulação biocompatível de [89Zr]Zr-DBN que pode ser prontamente usada para marcação radiocelular celular. A terceira seção aborda as etapas necessárias para o pré-condicionamento das células para radiomarcação. O pré-condicionamento das células envolve a lavagem das células com solução salina tamponada com fosfato livre de proteínas (PBS) e solução salina balanceada de Hanks tamponada com HEPES (H-HBSS) para remover proteínas externas, que podem interferir ou competir com a reação de [89Zr]Zr-DBN com aminas primárias presentes nas proteínas de superfície celular durante a radiomarcação. A seção final fornece as etapas envolvidas na marcação radioativa real das células e na análise do controle de qualidade.

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	<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

Terapias com células-tronco e receptores de antígenos quiméricos (CAR) estão emergindo como terapêuticas promissoras para regeneração de órgãos e como imunoterapia para vários tipos de câncer. Apesar de avanços significativos nessas áreas, ainda há muito a ser aprendido para melhor compreender a farmacocinética e farmacodinâmica das células terapêuticas administradas no sistema vivo. Para rastreamento in vivo não invasivo de células com tomografia por emissão de pósitrons (PET), um novo método de radiomarcação celular mediado por [89 Zr]Zr-p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamine ([89 Zr]Zr-DBN) foi desenvolvido utilizando 89Zr (t1/2 78,4 h). O presente protocolo descreve um sintetizador radiomarcador mediado por [89Zr]Zr-DBN, pronto para uso, para marcação direta de uma variedade de células, incluindo células-tronco mesenquimais, células-tronco cardiopoéticas guiadas por linhagem, hepatócitos em regeneração hepática, glóbulos brancos, células de melanoma e células dendríticas. A metodologia desenvolvida permite imagens PET não invasivas do tráfego celular por até 7 dias após a administração sem afetar a natureza ou a função das células radiomarcadas. Além disso, este protocolo descreve um método passo a passo para a radiossíntese de [89 Zr]Zr-DBN, formulação biocompatível de [89 Zr]Zr-DBN, preparação de células para radiomarcação e, finalmente, a radiomarcação de células com [89Zr]Zr-DBN, incluindo todos os detalhes intrincados necessários para o sucesso da radiomarcação de células.

Os resultados representativos apresentados neste manuscrito foram compilados dos estudos prévios de síntese de [89Zr]Zr-DBN e radiomarcação celular 18,19,22,23,24,25. Em resumo, 89Zr podem ser complexados com sucesso com DFO-Bn-NCS em ~30-60 min a 25-37 °C usando 7,5-15 μg de DFO-Bn-NCS (Ta...

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

Apresentamos aqui um protocolo para radiomarcar células com um radioisótopo de tomografia por emissão de pósitrons (PET), 89 Zr (t1/2 78,4 h), usando um sintetizador de radiomarcação pronto para uso, [89 Zr]Zr-p-isothiocyanatobenzyl-desferrioxamine ([89Zr]Zr-DBN). A radiomarcação de células com [89Zr]Zr-DBN permite rastreamento não invasivo e imagens de células radiomarcadas administradas no corpo com PET por até 7 dias após a administração.

Imagem por Tomografia por Emissão de Pósitrons do Tráfico Celular: Um Método de Radiomarcação Celular

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

Este protocolo descreve um método stepwise para radiomarcação de células e zircônio-89-DBN e seu rastreamento não invasivo por PET. Esta técnica também fornece um método confiável e estável para radiomarcação de células por uma conjugação covalente de zircônio-89-DBN ao meio primário das proteínas de superfície celular. Médicos e cientistas que trabalham com terapias celulares para doenças neurológicas e vários tipos de câncer acharão esse protocolo fundamental para entender a farmacocinética das terapias baseadas em células por meio de imagens PET não invasivas.O protocolo detalhado fornece orientação aos novos usuários para aprender e adotar esta técnica de radiomarcação. Nós adicionais incluídos nas etapas críticas ajudarão a solucionar problemas para um novo usuário. Para começar, prepare uma coluna com aproximadamente 100 miligramas de resina hidroxamato e ative-a lavando a coluna com oito mililitros de acetonitrila anidra pura seguida de uma lavagem com cinco a seis mililitros de ar.Passe dois mililitros de ácido clorídrico 0,5 normal para a coluna. Depois de passar uma descarga adicional de cinco a seis mililitros de ar, carregue lentamente a solução contendo zircônio-89 e ítrio natural na resina de hidroxamato. Lavar o ítrio natural não ligado da resina hidroxamato com 20 mililitros de dois ácidos clorídricos normais, seguidos de 10 mililitros de água deionizada.Para iludir o zircónio sob a forma de hidrogenofosfato de zircónio-89, adicione 0,5 mililitros de tampão fosfato de dipotássio de potássio 1,2 molar à coluna e deixe-a descansar na coluna durante 30 minutos. Adicione mais 1,5 mililitros de tampão 1,2 molar para eluir o zircônio da coluna. Em seguida, pegue cerca de 120 microlitros de hidrogenofosfato de zircônio-89 formulado no tampão e neutralize a solução com HEPES-KOH e carbonato de potássio para atingir um pH de 7,528.Adicione quatro microlitros de cinco milimolares DFO-Bn-NCS recém-preparados a cerca de 285 microlitros de hidrogenofosfato de zircônio-89 neutralizado. E misture a solução por pipetagem. Depois de isolar o zircónio do ítrio, adicionar 0,5 mililitros de ácido oxálico molar à coluna e deixá-lo descansar na coluna durante um minuto para eluir o zircónio sob a forma de oxalato de zircónio-89.Adicione mais 2,5 mililitros de ácido oxálico molar à coluna. Para converter o oxalato de zircônio-89 em cloreto de zircônio-89, lave a coluna de troca de ânions com seis mililitros de acetonitrila, seguida de uma lavagem com cinco a seis mililitros de ar. Em seguida, lave a coluna com 10 mililitros de soro fisiológico seguido de outra lavagem de ar.Lentamente, carregar a solução contendo oxalato de zircônio-89 na coluna de troca aniônica ativada antes de relavá-la com ar. Em seguida, lave a coluna com 50 mililitros de água deionizada para remover o íon oxalato não ligado. Para iludir o zircónio sob a forma de cloreto de zircónio-89, adicione 0,1 mililitros de um ácido clorídrico normal à coluna e deixe-a descansar na coluna durante um minuto.Eluir o zircônio da coluna com um adicional de 0,4 mililitros de um ácido clorídrico normal. Secar o cloreto de zircónio-89 escapado num frasco para injetáveis em forma de V, colocando-o num bloco de aquecimento a 65 graus Celsius sob um fluxo constante de gás azoto durante 10 a 30 minutos e, em seguida, reconstituir o cloreto de zircónio-89 seco em água. Preparar 500 microlitros de suspensão celular com aproximadamente 6 milhões de células em 500 microlitros de HBSS tamponado com HEPES em um tubo de microcentrífuga de 1,5 mililitro e adicionar aproximadamente 100 microlitros do zircônio-89-DBN formulado.Misture o zircônio-89-DBN e a suspensão celular pipetando suavemente a solução para cima e para baixo com uma micropipeta. Incubar as células e a mistura de zircônio-89-DBN em um agitador a cerca de 550 RPM a 25 a 37 graus Celsius por 30 a 45 minutos para marcação celular. Executar TLC radioativo na reação de marcação radioativa da célula usando solvente TLC radioativo recém-preparado.Calcule a porcentagem de radioatividade em Rf igual a 0,01 a 0,02 usando a equação mostrada na tela. Em um tubo de microcentrífuga separado de 1,5 mililitro, misture cerca de 100 microlitros do zircônio-89-DBN formulado com cerca de 500 microlitros de HBSS tamponado com HEPES para usá-lo como um controle sem célula para correção de fundo. Calcule a porcentagem de radioatividade em Rf igual a 0,01 a 0,02 usando a equação mostrada na tela e, em seguida, calcule a marcação efetiva da célula subtraindo as duas porcentagens de radioatividade calculadas.Após a confirmação da conclusão da radiomarcação, adicionar 600 microlitros de meio completo apropriado para células resfriadas para realizar a têmpera da reação de radiomarcação. Centrifugar as células a 96G durante 10 minutos a quatro graus Celsius. E descartar o sobrenadante.Ressuspenda suavemente as células peletizadas em 500 microlitros do meio resfriado, pipetando o meio para cima e para baixo com uma micropipeta. Centrifugar as células a 96G por 10 minutos a quatro graus Celsius e descartar o sobrenadante. Em seguida, calcule a eficiência final da marcação radiológica após todas as lavagens usando a equação mostrada na tela.Para garantir a qualidade das células radiomarcadas, inspecionar visualmente a suspensão final das células radiomarcadas e, se não houver aglomerações, realizar um teste de viabilidade de exclusão do azul de tripano usando solução de azul de tripano a 0,4% preparada em PBS dentro de uma hora após a marcação radiológica e as etapas de lavagem. A eficiência de quelação do DFO-Bn-NCS para zircônio-89 usando hidrogenofosfato de zircônio-89 e cloreto de zircônio-89 é diferente quando medida por CCD radioativo. A estabilidade de várias células radiomarcadas com zircônio-89 ao longo de sete dias é mostrada aqui.A retenção da radioatividade do zircônio-89 pelas células radiomarcadas mostrou-se estável em todas as células estudadas, com efluxo desprezível observado ao longo de sete dias após a marcação. As eficiências de radiomarcação celular em diferentes tipos celulares com zircônio-89-DBN são mostradas nesta tabela. A eficiência de marcação radiocelular varia de 20 a 50% como um rendimento não corrigido observado no pellet de células radiomarcadas após a lavagem.A etapa mais crítica deste protocolo é a adição de DFO-Bn-NCS à mistura quelante e a avaliação da qualidade das células radiomarcadas. A aplicação desta técnica ajudará a compreender a farmacocinética das terapias baseadas em células. Também levantaria questões sobre qualquer necessidade clínica de alterar o perfil de depuração das terapias celulares.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

A Method of Targeted Cell Isolation via Glass Surface Functionalization

Um método de isolamento celular alvejado via funcionalização da superfície de vidro

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

Pesquisa do câncer

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

A Mimic do microambiente do tumor: um método simples para geração de populações celulares enriquecidas e Investigando intercelular Comunicação

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

Imagens ao vivo de migração de células epiteliais da mama após o esgotamento de transiente de 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

A longo prazo viver-pilha de imagem para avaliar o destino da célula em resposta ao 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

Fluorescência Molecular Tomography para a imagem latente na Vivo de Glioblastoma 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

Imagem de tomografia computadorizada multimodal bioluminescentes e emissão positrônica Tomography/computacional de mieloma múltiplo Xenografts de medula óssea em camundongos NOG

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

Imagem latente da viver-pilha ensaios de migração de células-tronco do estudo Glioblastoma cerebral Tumor e invasão

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

Gerenciamento de artefatos de movimento respiratório em 18tomografias de emissão de pósitrons f-fluorodeoxyglucose usando um algoritmo de gating respiratório ideal baseado em amplitude

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

Quantificando o microambique do tumor metastático cerebral usando um modelo 3D de chip de órgão, aprendizado de máquina e tomografia confocal

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

Imagem dinâmica das células T do receptor de antígeno quimérico com [18F]Tetrafluoroborate Positron Emission Tomography/Tomografia Computadorizada

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