Количественная визуализация «горячих точек» трансплантированных стволовых клеток с помощью суперпарамагнитных трассеров и магнитной визуализации частиц (MPI)

Магнитное мечение стволовых клеток позволяет неинвазивно выявлять их с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). Однако большинство исследований с использованием МРТ ограничивалось визуализацией локальной приживаемости клеток, поскольку другие источники эндогенного гипоинтенсивного контраста затрудняют интерпретацию системного распределения клеток во всём организме. Кроме того, отслеживание клеток методом МРТ по своей природе не позволяет проводить количественную оценку. В настоящей работе изучена возможность применения магнитной визуализации частиц (MPI) — нового томографического метода, предназначенного для неинвазивной визуализации «горячих точек» и количественной оценки стволовых клеток с использованием трассеров на основе суперпарамагнитных оксидов железа (SPIO). Нервные и мезенхимальные стволовые клетки, различающиеся размером клеточного тела, метили тремя различными составами SPIO, включая два препарата, ранее применявшихся в клинических исследованиях отслеживания клеток методом МРТ (Feridex® и Resovist®). Измерения методом магнитной спектроскопии частиц (MPS) продемонстрировали линейную зависимость между сигналом MPI и содержанием железа в широком диапазоне концентраций — как для однородных растворов свободных частиц, так и для частиц, поглощённых клетками и агрегировавших внутри них. Общий сигнал MPI составлял от 1×10⁻³ до 3×10⁻⁴ А·м²/г Fe, что соответствовало 2×10⁻¹⁴–1×10⁻¹⁵ А·м² на клетку; это указывает на возможность количественного определения числа клеток методом MPI, аналогично применению радиотрейсеров в ядерной медицине или фторсодержащих трассеров при ¹⁹F-МРТ. После трансплантации меченных SPIO клеток в головной мозг мышей их можно было легко выявлять методом MPI; порог обнаружения составлял около 5×10⁴ клеток. Совмещение изображений MPI и МРТ продемонстрировало отличное соответствие между гипоинтенсивными участками на МРТ и очагами повышенного сигнала на MPI. Рассчитанное соотношение тканевого сигнала MPI при имплантации 100 000 и 50 000 клеток составило 2,08. Таким образом, MPI может быть дополнительно разработана как количественный и легко интерпретируемый неинвазивный метод визуализации клеток на основе трассеров, предпочтительно в сочетании с МРТ как дополнительным методом анатомической визуализации.