Membranselektive Fluoreszenzmarkierung für in-vitro und in-vivo Zelldetektion

Ziel: Der Vorteil der optischen Bildgebung gegenüber konventionellen Verfahren z.B. MRT liegt im hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR). Ziel dieser Studie war es daher, eine membranselektive Zellmarkierung mit Fluorochromen durchzuführen und die Möglichkeit einer optischen Zelldetektion in-vitro und in-vivo zu untersuchen.

Methoden: Tumorzellen (HT1080– Fibrosarkom sowie CLL 185- Bronchialcarcinom) wurden mit membran-selektiven Carbocyanin-fluorochromen (DiO, DiL and DiR, Molecular Probes, Inc, Eugene) markiert. Diese Substanzen fluoreszieren im grünen, roten und nahinfraroten Spektrum (Ex/Em: 484/501 nm, 549/565 nm sowie 750/780 nm). Der Einfluss der Markierung auf die Zellvitalität und Zellproliferation sowie die Dauer der Fluorochromretention wurden in vitro untersucht. Die Detektionsgrenze von markierten Tumorzellen wurde in einem Zellphantom bestimmt. Die Anwendbarkeit der Methode in-vivo wurde in einem Tumor-Xenograft-Modell evaluiert.

Ergebnisse: Die Zellvitalität wurde durch die Markierung nicht beeinflusst. Die Markierung hatte keinen relevanten Einfluss auf die Zellproliferation. Die Fluoreszenz der markierten Zellen verminderte sich mit jeder Zellpassage, war jedoch noch 8. Tage nach Zellmarkierung detektierbar. Weniger als 5000 markierter Zellen konnten in einem Zellphantom mit einem Mehrkanal-Fluoreszenzscanner detektiert werden. Während DiO und DiL eine Zelldetektion in den oberflächlichen Schichten (2mm) erlaubte, konnten DiR-markierten Zellen in tieferen Gewebeschichten visualisiert werden (6mm). Alle Fluorochrome lieferten eine sehr effiziente Zellmarkierung mit SNR bei den Untersuchungen in-vivo zwischen 50 und 150.

Schlussfolgerungen: Membran-selektive Zellmarkierung mit lipophilen Fluorochromen ist eine effektive Methode zur Zellmarkierung. Ein optisches „cell tracking“ sollte mit diesem Verfahren möglich sein.