MR-basiertes Cell tracking: Rasche Detektion und Quantifizierung von Zellen nach Markierung mit superparamagnetischen Nanopartikeln und simultane Analyse der Zellvitalität

Ziele: Die Inkorporation magnetischer Nanopartikel (mit oder ohne Transfektionsagenzien) kann zu Zellveränderungen incl. Apoptose führen. Da Zellen für ein Cell tracking vital sein müssen, sind vor der MR-Bildgebung entsprechende Analysen erforderlich. Ziel der Studie war die rasche Detektion magnetisch markierter Zellen incl. mit der Option zur simultanen Erfassung der Zellvitalität. Methode: Zellen wurden in vitro mit SPIO (Resovist®, Schering, Berlin) oder USPIO (SHU 555 C, Schering) beladen. Magnetisch markierte Zellen wurden mikroskopisch verifiziert. Anschließend wurden die Zellen flowzytometrisch mit zwei verschiedenen Geräten analysiert: Sysmex XE-2100 (Sysmex Europe GmbH) und FACScan (Becton-Dickinson). Zur Quantifizierung markierter Zellen wurde für Sysmex (Routine Cellcounter) eine Software entwickelt. MRI der Zellen erfolgte in einem hydrophilen Gel auf Polyacrylatbasis nach Positionierung in einem wassergefülltem Phantom an einem 3T Ganzkörper MRT (Achieva, Philips Medical Systems) und einer T/R Kopfspule. Das Protokoll umfasste T2-gewichtete Bildgebung mittels TSE-Sequenzen (TR/TE=5,400/99ms; 1 Akquisition; Schichtdicke 3mm). Die nicht-wasserunterdrückte MRS-Relaxometrie (VOI=1.2×1 x 1cm) mit TR/TE(1–9) 2000/32, 50, 75, 100, 140, 200, 280, 400, 700ms erfolgte mit je vier Signalmittelungen. Ergebnis: Die zelluläre Akkumulation von SPIO/USPIO führte zur Zunahme der Granularität der Zellen. Dies ließ sich flowzytometrisch (durch Veränderung der forward scatter/side scatter Eigenschaften) messen. SPIO bzw. USPIO beladene Zellen konnten quantifiziert und funktionell analysiert werden (z.B. Stress, Proliferation, Apoptose bzw. Zellvitalität, Expressionsmuster). Aus den MRS-Daten wurden durch exponentielle Anpassung die T2-Zeiten der Proben bestimmt. Schlussfolgerung: Mittels Flowzytometrie können mit magnetischen Nanopartikeln – ohne Fluorochromkonjugat – beladene Zellen rasch quantifiziert werden. Dazu können auch in Routinelabors etablierte „Cellcounter“ verwendet werden. Mithilfe der FACS-Analyse gelang die simultane Messung der Zellvitalität.

Korrespondierender Autor: Böhm I

Radiologische Universitätsklinik, Sigmund-Freud Str. 25, 53105 Bonn

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