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プルシアンブルーナノ粒子標識間葉系幹細胞:細胞生存率、増殖、遊走、分化、細胞骨格、およびタンパク質発現のinvitroでの評価

要約

間葉系幹細胞(MSC)は、さまざまな人間の病気の治療に使用されてきました。この作用のメカニズムとこれらの細胞の運命をよりよく理解するために、移植された幹細胞の追跡に磁気共鳴画像法(MRI)が使用されてきました。プルシアンブルーナノ粒子(PBNP)は、細胞を標識して効果的なMRI造影剤として視覚化する能力があることが実証されています。この研究では、PBNPを使用して標識MSCの効率と生物学的効果を調査することを目的としました。最初に、PBNPを合成して特性評価しました。次に、iCELLigenceリアルタイム細胞分析システムは、PBNPがPBNP標識MSCの細胞生存率、増殖、および遊走活性を有意に変化させなかったことを明らかにしました。オイルレッドO染色とアリザリンレッド染色により、標識されたMSCも正常な分化能を持っていることが明らかになりました。ファロイジン染色は、細胞骨格に対するPBNPの悪影響を示さなかった。ウエスタンブロット分析は、PBNPもMSCのβ-カテニンとビメンチンの発現を変化させなかったことを示しました。 In vitro MRIでは、PBNPとインキュベートしたMSCのペレットは、明確なMRI信号の暗化効果を示しました。結論として、PBNPはMSCの標識に効果的に使用でき、MSCの生物学的特性に影響を与えることはありません。

背景

成体幹細胞の一種である間葉系幹細胞は、抗炎症性の再生能力を持ち、損傷した組織に移動して損傷した機能の回復を助けることができます[1]。それらは特定の微小環境下で複数の細胞型に分化することができ、成人および胎児の組織から容易に収集されます[2]。このように、間葉系幹細胞(MSC)は、これらの優れた特性により、再生医療や腫瘍治療に有望なツールとして使用されてきました[3、4]。しかし、体内に移植した後のMSCの運命は依然として不明であり、移植の効率とその運命、特性、および局在を評価するために、invivoでの非侵襲的MSC追跡が必要です[5]。最近、invitroおよびinvivoで間葉系幹細胞の構造的および機能的情報を研究するための効果的な技術としての磁気共鳴画像法(MRI)が広く得られています[6]。

過去数年間、複数のナノ粒子が、細胞の非侵襲的イメージングのための有望なツールとしてMSCを標識するために使用され、invivoおよびinvitroでの分布と運命を記録し、腫瘍の治療にも使用されました[7]。たとえば、超常磁性酸化鉄(SPIO)ナノ粒子と量子ドット(QD)は、長年にわたって細胞の標識に使用されてきました[8、9]。また、蛍光磁性ナノ粒子(FMNP)を使用してMSCを標識し、invivoでの胃癌細胞の標的イメージングと相乗的治療を実現しました[10]。これらの新しいラベルの場合、すべてが毒性用量を持ち、下流の細胞機能を混乱させる可能性があるため、細胞毒性の注意深く完全な分析が必要です[11]。たとえば、MRI造影酸化鉄ナノ粒子はROSの生成に起因し、細胞死を引き起こす可能性があります[12]。

最近、プルシアンブルーナノ粒子(PBNP)は、MRI造影剤になる可能性があることが実証されました[13、14、15]。実用的で、経済的で、安全で、環境にやさしい薬と見なされているプルシアンブルーは、米国食品医薬品局(FDA)の診療所で、放射線被曝を治療するために承認されています。重要なことに、PBNPは分散性が高く、血清などの生物学的模倣環境で1週間以内に凝集することなく安定しており[16]、実用的なアプリケーションでPBNPを再利用できる優れた光熱安定性を備えています[17]。たとえば、Liang etal。 [13]は、NIR領域で強い吸収を持つPBNPが、光音響イメージングを強化するための優れた造影剤として使用できることを最初に示しました。均一なサイズと優れたコロイド安定性を備えたPBNPは、低コストの化学薬品から簡単な方法で製造できます。

PBNPは、研究でMRI剤として一部の腫瘍細胞を標識するために使用されてきました[18]が、MSCでのPBNPの適用に関する研究はほとんど報告されていません。ここでは、PBNP標識間葉系幹細胞が正常な細胞生存率、増殖、遊走、細胞骨格、分化、およびinvitroでのタンパク質発現を示したことを報告します。これがinvivoでの現実であり、PBNP標識MSCの病巣内送達が細胞追跡の考え方と同じくらい重要であるかどうかを確認するには、さらなる作業が必要です。

メソッド

細胞培養

マウスMSCC3H10T1 / 2は、Nanjing KeyGenBiotechから入手しました。 Inc.細胞は、10%ウシ胎児血清(FBS; Israel)および1%ペニシリン-ストレプトマイシン(Hyclone、USA)を添加したダルベッコ改変イーグル培地(DMEM; Hyclone、USA)で、37°C​​、5%CO 2 飽和状態で、培地は3日ごとに交換されました。 4継代後、細胞を実験に使用しました。

PBNPの準備

通常の合成では、2.5 mmolのクエン酸(490 mg)を最初に20mLの1.0mM水性FeCl 3 に添加しました。 60°Cで攪拌しながら溶液。この溶液に、20mLの1.0mM水性K 4 を滴下しました。 [Fe(CN) 6 ] 60°Cで0.5ミリモルのクエン酸(98 mg)を含む溶液。透明な明るい青色の分散液がすぐに形成されました。 30分後、溶液を室温まで冷却し、室温でさらに5分間撹拌を続けました。次に、等量のエチルアルコールを分散液に加え、10,000 rpmで20分間遠心分離して、ナノ粒子のペレットを形成しました。後者は、等量のエチルアルコールの添加と遠心分離によって再び分離されました。

PBNPの特性評価

合成されたPBNPの赤外分光法は、赤外分光光度計(IR; Thermo Fisher Nicolet IS10)を使用して測定されました。合成されたPBNPの形態は、透過型電子顕微鏡(TEM; JEM 2100F)によって調べられました。 PBNPの磁場依存磁化は、振動試料型磁力計(VSM; Lakeshore 7307)を使用して研究されました。 X線回折(XRD)分析は、Bruker D8 ADVANCE A25X(XRD)を使用して実行されました。 PBNPの多分散性指数は、Zetasizer NanoZSによって決定されました。

PBNPの細胞内分布と標識C3H10T1 / 2細胞の超微細構造

透過型電子顕微鏡法(TEM)は、PBNPの細胞内分布を評価するために実行されました。培地を除去した後、細胞をPBSでリンスし、0.25%トリプシンで消化しました。次に、細胞を1.5 mL EPチューブに移して遠心分離しました(2000 rpm、5分)。次に、上清を除去し、細胞を0.25%グルタルアルデヒドと1%オスミウム酸で固定しました。細胞を再度すすいだ後、細胞を50%エタノール、70%エタノール、90%エタノール、90%アセトン、100%アセトンでそれぞれ20分間脱水しました。次に、細胞を4°Cで一晩包埋しました。次に、切片で3%酢酸ウラン-クエン酸塩二重染色を行った。最後に、TEMによって画像が収集されました。

走査型電子顕微鏡(SEM)は、標識されたC3H10T1 / 2細胞の超微細構造を評価するために行われました。培地を除去した後、細胞をPBSでリンスし、4°Cで一晩予冷した3%グルタルアルデヒドで固定しました。次に、細胞をPBSで2回リンスし、1%オスミウム酸4°Cで1時間固定しました。 C3H10T1 / 2細胞を再度すすいだ後、細胞を昇順アルコール(30%エタノール、50%エタノール、70%エタノール、80%エタノール、90%エタノール、95%エタノール、および100%エタノール)で2×脱水しました。それぞれ10分。次に、細胞を70%、80%、90%、95%、100%のアセトニトリル溶液にそれぞれ15分間浸しました。その後、真空乾燥と金のスプレーコーティングを行った。最後に、画像はSEMによって収集されました。

PBNPの細胞生存率分析

細胞生存率は、MTT(Sigma、USA)を使用して評価しました。細胞を1×10 3 で96ウェルプレートに播種しました 5%CO 2 を使用した37°Cでのウェルあたりの細胞数 雰囲気。一晩培養した後、培地をさまざまな濃度のPBNP(0、5、10、20、40、および80μg/ mL)を含む100μLの新鮮な培地と交換し、細胞をさらに1〜3日間培養しました。培地を除去し、細胞を20μLのMTT(5 mg / mL)とともに37°Cで4時間インキュベートしました。沈殿した紫色の染料の結晶を、150μLのジメチルスルホキシド(DMSO; Sigma-Aldrich、USA)に、穏やかに振とうして10分間溶解しました。マイクロプレートリーダーを使用して、490 nmの波長で光学密度(OD)値を測定しました。細胞の結果は、生存細胞の割合として表されました。

増殖アッセイ

MTT、MTS、WST-1、およびXTTとの比較により、RTCAは実験の全期間の分析を可能にし、細胞培養実験に悪影響を与える標識を必要としません[19]。そのため、xCELLigenceシステム(Roche / ACEA Biosciences)を使用して、細胞増殖をリアルタイムで測定しました。簡単に説明すると、細胞をE-Plate-16(ACEA Biosciences、Inc。San Diego、USA)に5×10 3 で播種しました。 150μLの完全培地でウェルあたりの細胞数。 24時間増殖させた後、培地をさまざまな濃度のPBNPを含む新鮮な培地と交換し、さらに96時間インキュベートしました。このシステムは、微小電極統合細胞培養プレートへの細胞接着によって生成された電気インピーダンスを測定し[20]、RTCA-DP装置によってリアルタイムで細胞数と生存率に関する定量的情報を提供しました[21]。細胞増殖は、次の4日間、15分ごとに定期的に測定されました。

細胞遊走のリアルタイムモニタリング

C3H10T1 / 2細胞遊走は、リアルタイム細胞浸潤および遊走(RT-CIM)アッセイシステム(ACEA Biosciences、Inc。San Diego、USA)を使用して測定しました。細胞は、膜を介して上部チャンバーから下部チャンバーに細胞が移動するため、センサーに接触して付着したときにインピーダンスを増加させて「セルインデックス」を読み取ることができます。簡単に言うと、細胞を4×10 4 の密度で上部チャンバーに播種しました。 さまざまな濃度のPBNPの存在下で無血清培地のウェルあたり。 CIMプレートの下部チャンバーには、10%FBSを含む165μLの完全培地を充填しました。細胞の移動は、RTCADP機器によって10分ごとに100時間監視されました。結果を反映するためにセルインデックス(CI)が使用されました。 CIの値は、生細胞がマイクロプレートウェルの生体適合性微小電極表面と相互作用して、細胞数、形状、および付着を効果的に測定する際の電気インピーダンスの変化から導き出されました。移行した細胞の数が多いほど、細胞指数は大きくなります。

トランスウェルアッセイによる細胞遊走の調査

さまざまな濃度のPBNPで48時間培養した後、密度が2×10 6 の細胞 セル/ cm 2 Transwellチャンバー(孔径8μm、BD FalconTM、米国)で、37°C​​、5%CO 2 で24時間培養しました。 。培養後、内部チャンバーを洗浄し、チャンバー底部の遊走細胞を固定し、0.1%クリスタルバイオレットで染色した。各ステップの後に、PBSで5分間3回洗浄しました。移動した細胞は、倒立位相差顕微鏡(CK2、オリンパス、日本)を使用してさまざまな視野で撮影されました。

インビトロ細胞分化

C3H10T1 / 2細胞標識または非標識PBNPは、脂肪細胞または骨細胞の2つの下流細胞系統に分化するように誘導されました。細胞が6ウェルプレートでコンフルエンスに達した後、細胞を骨形成誘導培地(10 nMデキサメタゾン、50μMアスコルビン酸、10mMβ-グリセロホスフェート、Sigmaを含む10%FBS / DMEM)または脂肪生成誘導培地(10% 1μMデキサメタゾン、0.5 mMイソブチルメチルキサンチン、10μMインスリン、Sigmaを含むFBS / DMEM。 3週間後、細胞をPBSで洗浄し、4%ポリオキシメチレンで固定し、アリザリンレッドまたはオイルレッドO(Sigma)で染色しました。誘導された細胞は、倒立位相差顕微鏡(CK2、オリンパス、日本)を使用してさまざまな視野で撮影されました。

F-アクチン可視化のための蛍光抗体法

MSCは、24ウェルプレートでさまざまな濃度のPBNPとともに48時間培養されました。細胞を4%パラホルムアルデヒドで10分間固定し、0.2%Triton-100で5分間透過処理し、PBS中の1%BSAで室温で30分間ブロックした後、ファロイジン(1:100、Thermo Fisher Scientific 、米国)およびDAPI(1:800、Thermo Fisher Scientific、米国)を室温で30分間。蛍光顕微鏡は、NISエレメントソフトウェアを備えたNikon eclipseTi-S顕微鏡で実行されました

ウエスタンブロット分析によるタンパク質発現

細胞のタンパク質発現は、ウエスタンブロット分析によって評価された。 MSCは、6ウェルプレート上でさまざまな濃度のPBNP(0、25、50μg / mL)を含む培地で24時間培養し、氷冷PBSで2回洗浄し、100μlのPIPAバッファー(Beyotime)でこすり落としました。プロテアーゼ阻害剤とオルトバナジン酸ナトリウム(Beyotime、中国)。 30分後、サンプルを14,000 rpmで10分間、4°Cで遠心分離し、BCAキット(Beyotime、中国)を使用してサンプルのタンパク質濃度を測定しました。同量のタンパク質を10%SDS-PAGEゲル(Beyotime、中国)で電気泳動し、PVDFメンブレン(GE Healthcare)に転写しました。メンブレンをTween20(TBST)を含むトリス緩衝生理食塩水中の5%ミルクで、室温で2時間ブロックした後、抗β-カテニン(1:1000、CST、米国)、抗ビメンチン(1:1000)とインキュベートしました。 、Abiocode)、および抗β-アクチン(1:1000、CST、USA)を4°Cで一晩。メンブレンを5分間ずつ3回洗浄した後、適切な二次抗体とともに室温で2時間インキュベートしました。信号はECLおよびECL-plus(Beyotime、中国)で検出され、強化された化学発光を使用してImageLab™ソフトウェアでMolecularImage®ChemiDoc™XRS +システム(Bio-Rad Inc.、米国)に露光されました。

MRIによる細胞標識効率の細胞イメージング調査

MSCをさまざまな濃度(25および50μg/ mL)のPBNPで処理し、コントロール細胞をPBNPを含まない完全培地で48時間培養し、PBSバッファーで3回洗浄し、トリプシン処理して収集し、1 mL1に包埋しました。 %( w / v )画像研究のためのアガロース溶液。さらに、50μg/ mLのPBNPで標識されたMSCは、14日間骨形成分化を誘導され、MRI信号の影響が調べられました。 T2強調画像は、TE =23 ms、TR =400 ms、NEX =2.0、スライス厚2 cm、FOV 20×20cm、マトリックスサイズ384×の反転回復グラディエントエコーシーケンスを使用して実行されました。 256。

統計分析

結果は、3回行った少なくとも3回の独立した実験の平均±SDとして表されました。一元配置分散分析(ANOVA)と学生の t を使用して、治療グループを比較しました。 テストが使用されました。 p <0.05は有意差として受け入れられました。

結果と考察

PBNPの特性評価

透過型電子顕微鏡(TEM)を実行して、直径20〜25 nmのPBNP(図1a)の特性を調べました。形態については、PBNPは立方体構造を示した。図1bは、合成されたPBNPの赤外分光法を示しています。 PBNPは、Fe 3+ の典型的な吸収ピークを示しました。 -CNは2085.23nm付近で、PBNPのCNと一致していました。磁場依存磁化測定は、PBNPの磁気特性を研究するためにさらに使用されました。図1cは、室温でのPBNPの磁化曲線を示しています。これは、PBNPの超常磁性を示しています。図1dは、200、220、400、および420の回折ピークを示しています。これは、PBNPのXRDパターンと裏付けられています。さらに、PBNPの多分散性指数は0.16であり、これは均一な粒子サイズ分布を示しています。

PBNPの特性評価。 a PBNPの形態。 b PBNPのUV-vis吸光度スペクトル。 c PBNPの磁場依存磁化。 d PBNPのXRDパターン

PBNPの細胞への取り込みと細胞毒性

MSCへのPBNPの細胞取り込みをさらに確認するために、PBNPの有無にかかわらず処理された上記のC3H10T1 / 2細胞の細胞微細形態が研究された。図2は、PBNPを使用した場合と使用しない場合の48時間のインキュベーション後のC3H10T1 / 2細胞のSEMおよびTEM画像を示しています。 SEM画像から、標識されたC3H10T1 / 2細胞の超微細構造は、対照のC3H10T1 / 2細胞と比較した場合に明らかな変化はありませんでした。 TEM画像から、PBNPとのインキュベーションを伴わない対照C3H10T1 / 2細胞は、明らかな細胞微細構造を有する典型的な細胞微細形態を示した。しかし、PBNPとのインキュベーション後、C3H10T1 / 2細胞の細胞質にPBNPのランダムな分布がはっきりと観察されました。そして、いくつかのPBNPは、細胞の細胞質内の小胞に局在しているように見えました。 PBNPのランダムな分布は、C3H10T1 / 2細胞の細胞質で観察されましたが、細胞内取り込みの正確なメカニズムは不明でした。 C3H10T1 / 2細胞におけるPBNPの内在化は、プルシアンブルー-ポリ(l-リジン)、金、銀、および金属酸化物を含むさまざまな無機ナノ粒子がエンドサイトーシスを介して細胞に容易に取り込まれます[15、22、23]。

さまざまな濃度のPBNPと48時間インキュベートした後の、C3H10T1 / 2細胞のSEMおよびTEM画像。 a SEM画像。 b TEM画像。 ↑、細胞内に分布するPBNP

MSCの細胞毒性と細胞生存率アッセイを評価するために、MTT法を実施しました。細胞を5%CO 2 の下で37°Cで1〜3日間インキュベートしました。 さまざまな濃度のPBNPがDMEMに懸濁されています。 3つの独立した試験が実施され、平均と標準偏差が報告されました。図3は、PBNP(5、10、20、40、80μg / mL)で処理されたMSCの生存率が、それぞれ24〜72時間でコントロール細胞と比較されたことを示しています。結果は、PBNPがMTTと同じ量のPBNPで処理された細胞に対して無毒であることを示しました。さらに、xCELLigence機器を使用したリアルタイム増殖アッセイを使用して、MSCの増殖曲線を調査しました。結果は、MSCの増殖曲線がこれらのPBNPの濃度によって有意に影響されなかったことを示し(図4a)、24、48、72、および96時間で処理した後、細胞生存率をカウントして図4bに示しました。これらの結果は、PBNPがMSCの増殖に影響を及ぼさないことを示唆しています。

MTT法で測定したさまざまな量のPBNPの存在下でのC3H10T1 / 2細胞の生存率

RT-CIMアッセイによって決定された様々な量のPBNPの存在下でのC3H10T1 / 2細胞の増殖。 a C3H10T1 / 2細胞の増殖曲線。 b 24、48、72、および96時間で処理した後のC3H10T1 / 2細胞の細胞生存率

セル移行機能

さまざまな濃度のPBNPで処理されたMSCの移行は、Transwellアッセイと新しい技術であるRT-CIMアッセイシステムを使用してテストされました。トランスウェルアッセイから、標識された細胞は遊走に明らかな変化を示さなかった。 RT-CIMアッセイシステムを使用することにより、細胞遊走がリアルタイムで監視され、より正確なデータが反映され、細胞遊走能力をより正確に予測できるようになりました。 RT-CIMアッセイシステムから、標識の開始時に、標識された細胞は標識されていない細胞よりもゆっくりと移動しました。しかし、72時間と96時間では、標識細胞と非標識細胞の間で細胞移動に有意差はなく、高濃度のPBNPがMSCの運動性に影響を与えなかったことを示しています(図5)。

さまざまな量のPBNPの存在下でのC3H10T1 / 2細胞の移動。 a RT-CIMアッセイによって決定されたC3H10T1 / 2細胞の移動。 b 12、24、48、72、および96時間で処理した後のC3H10T1 / 2細胞の細胞指数。 c Transwellアッセイで測定されたC3H10T1 / 2細胞の移動(倍率×200)

インビトロ細胞分化

標識および非標識MSCの多能性は、アリザリンレッドおよびオイルレッドO染色によって調査されました。図6は、標識されたMSCが、標識されていないMSCと同様に、脂肪細胞と骨細胞に正常に分化できることを示しています。これらの結果は、PBNPが細胞の分化能を妨害せず、標識されたMSCの多能性を維持したことを示唆しています。

PBNPの有無にかかわらず細胞のinvitro細胞分化。脂肪細胞のオイルレッドO染色と骨細胞のアリザリンレッド染色。ラベル付けから3週間後に画像を取得しました(倍率×200)

細胞骨格に対するラベリングPBNPの影響

MSCの細胞骨格に対するPBNPの影響を調査するために、F-アクチンの免疫蛍光アッセイを使用しました。ファロイジン染色では、標識されていないMSCと比較して、48時間標識した後、細胞骨格の赤いアクチンフィラメントに変化が見られません。標識細胞と非標識細胞のアクチンフィラメントの完全性と分布を48時間比較したところ、変化は見られませんでした(図7)。

さまざまな量のPBNPの存在下でのC3H10T1 / 2細胞の48時間の免疫蛍光(倍率×400)。 ↑、細胞骨格

ウエスタンブロット分析

Wntシグナル伝達経路は、細胞増殖、分化、アポトーシス、組織形成、および幹細胞の運命の調節に重要な役割を果たします[24]。したがって、β-カテニンはMSCの機能性タンパク質です。さらに、ビメンチンは間葉系バイオマーカーであり、MSCの機能性タンパク質でもあります[25]。これらの2つのタンパク質は、MSCの生物学的機能に関連しています。 β-カテニンとビメンチンの発現は、ウエスタンブロット分析によって評価されました。図8は、さまざまな濃度のPBNPで48時間処理したMSCのβ-カテニンとビメンチンの発現に、PBNPなしで処理したMSCの発現と比較して有意な変化がなかったことを示しています。これらの結果は、PBNPがMSCのβ-カテニンとビメンチンの発現を変化させることができないことを示しており、PBNPでの治療後のMSCの生物学的機能の安定性を示しました。

ウエスタンブロットは、PBNPの有無にかかわらず48時間処理されたMSCのβ-カテニンとビメンチンの発現を示しています。 β-カテニンとビメンチンのレベルは、ソフトウェアImageJによって定量化されました

In Vitro MRI

MSCは、他の幹細胞と同様に、再生医療の重要な供給源となっている骨、軟骨、脂肪、筋肉、心臓の細胞を分化させる可能性があります。また、MSCの移行と結果を追跡することは、欠陥修復における外因性MSCの役割と結果を評価するために非常に重要です。磁気共鳴画像法(MRI)は、臨床投与後のMSCの観察に役立ち、MRI造影剤が必要です。効果的なT2強調細胞MRI造影剤として使用されるPBNPの可能性が実証されており[14]、他のいくつかの研究でもPBNPの表面修飾がMRIでの性能を高めることが実証されています[17、26]。現在、PBNPラベリングはさまざまな細胞で使用されています。 Dumont etal。小児脳腫瘍のMRIおよび蛍光ベースの画像診断のための薬剤としてPBNPを説明しました[27]。ペレラら。消化管の腫瘍を早期に発見するためのガドリニウムを組み込んだPBNPを開発しました[28]。およびCano-Mejiaetal。神経芽細胞腫を治療するために、プルシアンブルーナノ粒子(PBNP)ベースの光熱療法(PTT)と抗CTLA-4チェックポイント阻害を組み合わせた[29]。ただし、PBNPでラベル付けされたMSCに関するレポートはめったにありません。さらに、PBNPを標識した後、MSCの細胞機能と生存率に悪影響があるかどうかは不明なままです

PBNPが細胞のT2強調MRI造影剤を増強する能力を持っているかどうかを調査するために、PBNPの有無にかかわらずMSCをインキュベートし、MRI信号効果を調べました。ラベリングの時間的安定性を監視し、MSCが分化したときにPBNPがイメージング機能を失うかどうかを調べるために、MSCをPBNPとインキュベートし、MSCを骨形成分化に14日間誘導してから、MRI信号の影響を調べました。図9に示すように、PBNPとインキュベートしたMSCのペレットは、明確なMRI信号の暗化効果を示し、ラベル付きMSCのSI値はラベルなしMSCと明らかな違いがありました。特に、標識されたMSCは、分化が誘導されたときに明確なMRI信号を暗くする効果も示しました。これらの結果は、PBNPがMSCの細胞イメージング用の効果的なT2造影剤として使用される可能性があり、細胞分化後も造影剤を長期間保持できることを示しています。

MSCのT2強調MRIファントム。 a 横断面。 b SI値の定量分析。 ** P <0.001vsコントロール

磁性ナノ粒子(MNP)で標識されたMSCの多くの公開データがありますが、MNPの適用はそれらの細胞毒性によって制限されていました。 MNPを標的組織に送達する場合、MNPの大部分は肝臓と脾臓に分布することが多いため、MNPの毒性を無視することはできません[30]。たとえば、Costa Cは、SPIONが神経細胞およびグリア細胞に対して細胞毒性を引き起こす可能性があることを発見しました[31]。上記のように、PBNPは検出可能な細胞毒性を示さず、細胞骨格、細胞形態、機能性タンパク質などのMSCの細胞特性に影響を与えませんでした。したがって、効果的なT2強調細胞MRI造影剤としてPBNPを使用することの強さは、細胞毒性の観点から実証されます。

結論

要約すると、間葉系幹細胞の追跡にPBNPを導入し、PBNPで標識された後のMSCの生存、移動の可能性、および細胞特性を研究しました。さらに、MSCの細胞MRIのための効果的なT2強調MRI造影剤としてのPBNPの可能性も示しました。 PBNPは、MSCのラベリングに効果的に使用でき、MSCの生物学的特性に影響を与えることはありません。この結論は、MSCのラベルの新しい道を切り開きました。

略語

DMEM:

ダルベッコの改良イーグル培地

DMSO:

ジメチルスルホキシド

FBS:

ウシ胎児血清

MRI:

磁気共鳴画像法

MSC:

間葉系幹細胞

NIR:

近赤外線

OD:

光学密度

PBNP:

プルシアンブルーナノ粒子

TEM:

透過型電子顕微鏡

VSM:

振動試料型磁力計


ナノマテリアル

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