MRT-Zelltracking

Longitudinales Tracking markierter MSC mittels MRT 

Mesenchymale Stammzellen (MSC) eröffnen vielversprechende Möglichkeiten in der regenerativen Medizin. Doch eine klinische Anwendung von MSC ist nur dann effizient möglich, wenn Forschungsergebnisse über das Verhalten und den Effekt der Zellen im zu regenerierenden Organ vorliegen. Zellen können vor ihrer Verabreichung in den Körper markiert und auf verschiedene Weise in vivo nachverfolgt werden. Die Zellmarkierung mit superparamagnetischem Eisenoxid (SPIO) ermöglicht die Verfolgung der MSC mittels Magnetresonanztomographie (MRT).

 

Untersuchungen in vitro:

Kommerziell erhältliche SPIO Produkte wurden zunächst auf ihre Markierungseffizienz, eventuelle biologische Effekte sowie ihre Darstellbarkeit im MRT untersucht.

Die Ergebnisse dieser Studie wurden in Cell Transplantation veröffentlicht:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24330785

Linke Abbildung: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von SPIO-markierten MSC. Der an die SPIO Partikel gekoppelte Farbstoff Rhodamin stellt sich rötlich dar.
Mittlere Abbildung: Lichtmikroskopische Aufnahme von SPIO-markierten MSC. Die Preußisch Blau-Färbung färbt SPIO hierbei blau und zeigt deutlich die intrazelluläre Präsenz der Markierungsstoffe.

Rechte Abbildung: In vitro- MRT-Darstellung von MSC, die mit 3 verschiedenen SPIO markiert wurden (Spalte 2-4) sowie unmarkierten MSC (Spalte 1) von 5 Schafen (Reihe 1-5). Die markierten MSC erzeugen im MRT hypointense, also schwarze Signale in unterschiedlicher Intensität.

Aktuell werden weitere in vitro Studien zur Darstellbarkeit SPIO-markierter MSC in Sehnengewebe und in MRT-Geräten mit unterschiedlicher Feldstärke durchgeführt.

 

Untersuchungen in vivo:

Die Verfolgbarkeit der SPIO-markierten MSC wird in Projekten zur Knorpel- und Sehnenregeneration in vivo genutzt. Nach der lokalen Applikation markierter Zellen werden die Tiere in regelmäßigen Abständen im MRT untersucht und so der Verbleib der MSC nachvollzogen. Das gewonnene Wissen kann dabei helfen, zellbasierte Therapien besser zu begreifen und zu optimieren. Diese Methode wird sowohl in Projekten zur Knorpelregeneration als auch zur Sehnenregeneration angewendet:

 

Abbildung: Frontale MRT-Aufnahme des Kniegelenks eines Schafes im Osteoarthrose-Modell vor (links) und nach (rechts) der Applikation SPIO-markierter Zellen. Die markierten Zellen stellen sich im MRT hypointens, also schwarz dar (Pfeil).

 

Abbildung: Transversale Aufnahmen des Röhrbeinbereiches eines Pferdes mit Erkrankung der Oberflächlichen Beugesehne vor (links) und nach (rechts) der Applikation SPIO-markierter Zellen. Die markierten Zellen stellen sich innerhalb der geschädigten Sehne wiederum hypointens, also schwarz dar (Pfeil).

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25506789

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26880932

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27392888