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目的:构建以慢病毒为载体的酪氨酸酶(TYR)报告基因,转染SD大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs),并筛选混合克隆,探讨TYR报告基因细胞水平的光声成像(photoacoustic imaging,PAI)、核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)、以及正电子发射断层显像(positron emission tomography,PET)的可行性。方法:提取SD大鼠股骨骨髓细胞,采用贴壁培养法纯化骨髓间充质干细胞(MSCS),流式细胞仪鉴定干细胞特异性抗体CD45和CD90,CD31和CD44。构建以慢病毒为载体的TYR报告基因(Lentiviral TYR,LV-TYR)并转染MSCs(MOI=3),嘌呤霉素筛选稳定转染的混合克隆(TYR-MSCs)作为实验组,正常MSCs作为阴性对照组。应用Western Blot(WB)、酶标仪吸光度检测法、黑色素Masson-Fontana染色检测各组细胞目的基因TYR的表达。比较不同组、不同浓度细胞的PAI以及MRI成像结果。制备黑色素特异性探针18F-5-氟-N-(2-(二乙氨基)乙基)吡啶甲酰胺(18F-5-fluoro-N-(2-(Diethylamino)ethyl)picolinamid,18F-5-FPN),对不同组细胞进行细胞摄取和阻断实验。结果:成功提取并纯化SD大鼠MSCs,流式细胞鉴定CD90和CD44阳性,CD45和CD31阴性。LV-TYR成功转染MSCs,嘌呤霉素筛选混合克隆。Western Blot、酶标仪吸光度检测法、黑色素Masson-Fontana染色显示TYR-MSCs能表达目的基因TYR,而MSCs无TYR表达。TYR-MSCs组有明显的PAI信号,加酪氨酸(tyrosine)预处理的TYR-MSCs的PAI信号较未预处理的TYR-MSCs信号强。MRI细胞显像显示加三氯化铁(FeCl3)或Tyrosine预处理的TYR-MSCs显示了较高的T1信号,且信号的强度随细胞浓度的增加而增加。同时加FeCl3和Tyrosine的TYR-MSCs组T1信号最强。加FeCl3的MSCs组T1信号有轻度增加。细胞摄取实验结果表明TYR-MSCs对18F-5-FPN的摄取在60min时最高,细胞摄取值为7.86±0.85%(n=3),阻断实验表明,19F-5-FPN能阻断细胞摄取18F-5-FPN。结论:本研究通过慢病毒为载体转染TYR报告基因至大鼠MSCs并构建稳定转染TYR的MSCs细胞系。通过对TYR-MSCs进行PAI、MRI显像以及核素细胞摄取实验,从体外细胞水平证实转染TYR的MSCs可以进行多模态显像,为干细胞在体示踪提供了理论基础。目的:探索应用TYR单一报告基因进行在体正电子发射断层显像(positron emission tomography,PET)、核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)、以及光声成像(photoacoustic imaging,PAI)以监测心肌梗死模型干细胞移植的可行性。方法:采用左侧开胸结扎SD大鼠左冠状动脉建立永久性心梗模型,结扎后半小时在心梗区周围注射大鼠携带TYR报告基因的大鼠骨髓间充质干细胞(TYR-MSCs),以相同方法注射未转染的MSCs作为对照组。72 h后处死部分大鼠行心肌细胞HE染色以及心脏TTC染色。当天、第6 d、第13 d、第20 d、第27 d行18F-FDG心肌代谢显像鉴定建模成功率。建模后第1 d、第7 d、第14 d、第21 d、第28 d行18F-5-FPN探针的PET成像、MRI成像以及光声成像活体示踪干细胞。结果:结扎冠脉法建模成功率为70%,HE染色可见心梗区域心肌细胞坏死、水肿、变性、空泡形成、心肌纤维断裂以及淋巴细胞浸润等。正常心肌细胞排列整齐,血管丰富。TTC染色可见梗死区域心肌呈白色,平均梗死面积为38.1%±7.3%(n=3)。18F-FDG心肌代谢显像可见心梗区域有放射性分布缺损。18F-5-FPN PET成像可见干细胞移植区有明显局限放射性分布浓聚,其随时间延长放射性分布轻度减低,第1d至第28d从1.78±0.22%ID/g下降至1.62±0.13%ID/g(n=8),无统计学差异(P>0.05)。MRI显像T2*WI序列成像可见干细胞移植区信号减低,心梗区域和周围正常心肌的对比度逐渐增加,第1 d至第28 d对比度从59.18±4.9增加至80.5±8.8(n=8),有统计学差异(P<0.05)。光声成像可见干细胞移植区明显光声信号,但是信号值第1 d至第28 d从472.6±48.1下降至283.4±49.2,有统计学差异(P<0.05)。结论:TYR报告基因可用于活体PET、MRI和PAI多模态显像以示踪干细胞,在体显像显示移植了TYR-MSCs的大鼠心梗区域在28 d内均有PET、MRI、PAI信号。但MRI信号和PAI信号随时间衰减明显,PET信号衰减不明显。