Markierung von humanen mesenchymalen Stammzellen mit unterschiedlichen superparamagnetischen Eisenoxidpartikeln: Untersuchungen zur Markierungseffizienz, intrazellulären Verweildauer, Nachweisbar

H. Ittrich; C. Lange; H. Dahnke; C. Nolte-Ernsting; G. Krupski; G. Adam

doi:10.1055/s-2005-867769

RöFo - Fortschritte auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen und der bildgebenden Verfahren, Table of Contents

Markierung von humanen mesenchymalen Stammzellen mit unterschiedlichen superparamagnetischen Eisenoxidpartikeln: Untersuchungen zur Markierungseffizienz, intrazellulären Verweildauer, Nachweisbar

H Ittrich ¹, C Lange ¹, H Dahnke ¹, C Nolte-Ernsting ¹, G Krupski ¹, G Adam ¹

¹Universitätsklinikum Hamburg Eppendorf, Abt. für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Hamburg

Abstract

Ziele: In-vitro-Untersuchungen zur Markierungseffizienz und intrazellulären Verweildauer von magnetisch markierten humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSC) mit unterschiedlichen superparamagnetischen Eisenoxidpartikeln sowie Nachweisbarkeit und Quantifizierung im 3.0T-MRT. Methode: HMSC wurden 24h mit 4 verschiedenen Suspensionen (1:30–1:30.000) von 5(U)SPIOs unterschiedlicher Größe, Hüllen- und Kernzusammensetzung inkubiert: Partikelaufnahme, intrazelluläre Verweildauer sowie Visualisierung und Quantifizierung in einem klinischen 3.0T-MRT wurden in einem Beobachtungszeitraum von 5 Wochen mittels Histologie (Berliner Blau), atomarer Absorptionsspektrometrie und MR-Relaxometrie an Zell-Gel-Phantomen (5×10^4 hMSCs) erfasst. Ergebnis: Eine effektive Markierung von hMSC konnte histologisch mit Resovist sowie zitratumhüllten USPIOs (CMF7,CMF3) nachgewiesen werden. Der mittlere intrazelluläre Eisengehalt lag nach Inkubation bei 5.1/1.8, 1.9/1.4 und 1.5/1.0 pg/Zelle (Resovist,CMF7,CMF3), verglichen mit 0.58/0.34 und 0.43/0.30 pg/Zelle (Endorem- und Kobaltferrit-Partikel, jeweils 1:30/1:300) sowie 0.01 pg/Zelle (nichtmarkierte hMSC). Resovist, gefolgt von CMF7 und CMF3, zeigte eine lange intrazelluläre Persistenz. Eine Detektion von 5×10^4 markierten hMSC war bis zu 5 (Resovist, CMF7 and CMF3) bzw. 3 Wochen (Endorem, Kobaltferrit) möglich. Die MR-Relaxometrie zeigte bei abnehmendem zellulären Eisengehalt einen proportionalen Anstieg der T2*-Relaxationszeit sowie eine enge Korrelation von zellulärem Eisengehalt und R2*-Relaxationsraten (1/T2*). Schlussfolgerung: Die Effizienz einer Markierung von hMSCs mit (U)SPIOs hängt entscheidend von Größe, Hüllen- und Kernbeschaffenheit der verwendeten Partikel ab. Durch die protrahierte intrazelluläre Partikelpersistenz sowie die Möglichkeit der Detektion und Quantifizierung des Fe-Gehaltes mittels MR-Relaxometrie steht ein langes diagnostisches Zeitfenster zum Stammzell-Tracking zur Verfügung, welches Perspektiven für eine Verlaufsbeobachtung USPIO-markierter Zellen in-vivo eröffnet.

Korrespondierender Autor: Ittrich H

Universitätsklinikum Hamburg Eppendorf, Abt. für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Martinistrasse 52, 20246, Hamburg

E-Mail: ittrich@uke.uni-hamburg.de

Key words

USPIO - Stammzellen - Labeling - MRT