19F-磁共振成像用于外泌体示踪

温脑

 背景介绍

细胞外囊泡（Extracellular vesicles, EVs）在细胞通信中发挥重要作用，了解EVs在体内的生物学行为十分必要，在EVs活体示踪方法中，用化学染料标记外泌体有引起EVs膜以及生物学行为改变的风险，相较而言，磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）是一种更加安全的生物成像技术。19F在人体内的含量很少，基本不会在成像过程中产生背景信号，本研究中作者设计并开发了一种简单有效的策略，选择用PERFECTA作为19F-MRI探针，利用EVs的天然生物发生途径生成超氟EVs，用于19F-MRI体内成像。
 

研究内容


制备PERFECTA-EVs
制备PERFECTA脂质乳剂，37°C下处理细胞（MSCs细胞及B16-F10细胞），获得PERFECTA-EVs（PERFECTA-EVsMSCs及PERFECTA-EVsB16-F10）。

PERFECTA乳剂组成及PERFECTA-EVs的产生过程PERFECTA-EVs作为稳定的19F-MRI成像工具

对EVs进行表征鉴定，包括形态、粒径分布、zeta电位和表面标志物等，结果显示，装载PERFECTA前后EVs上述指标变化不显著，即PERFECTA对EVs无明显影响。
19F-NMR（nuclear magnetic resonance, NMR）检测PERFECTA-EVs及对照组，两组体系中均加三氟乙酸（trifluoroacetic acid, TFA），可观察到对照组仅在TFA对应位置出现信号，PERFECTA-EVs组在TFA及PERFECTA对应位置均出现信号。EDS-STEM（energy-dispersive X-ray spectroscopy）对PERFECTA处理后收集的EVs进行检测，结果显示19F原子与EVs共定位。以上结果表明，PERFECTA标记EVs可用于19F-MRI成像。

PERFECTA-EVs表征鉴定PERFECTA-EVs体外试验

将细胞与浓度递增的PERFECTA-EVs孵育，进行细胞活性检测试验，结果显示PERFECTA-EVs对细胞活性没有明显影响。此外，PERFECTA-EVs很容易被细胞内化。共聚焦显微镜观察结果显示，PERFECTA-EVs存在于细胞核周围的细胞质中。

PERFECTA-EVsMSCs体外试验本研究的一个目标是通过19F-MRI使EVsMSCs靶向肿瘤可视化，为此，用体模（phantoms）对成像特性（T1弛豫时间、T2弛豫时间等）进行测试，以判断体内成像的适用性。

通常认为，相对较短的T1时间和较长的T2时间适用于成像目的，根据检测结果PERFECTA-EVMSCs成为更优的选择，后续检测结果也显示出良好的影像信噪比。

PERFECTA-EVsMSCs成像特性构建异种移植瘤模型（小鼠）用于后续实验，尾静脉注射PERFECTA-EVsMSCs，48h后进行观察，可以清楚地观察到来自PERFECTA-EVsMSCs的氟信号主要集中在肿瘤和骨髓，而在注射PERFECTA乳剂的对照组中未检测到信号，信噪比检测结果证实了这种差异。

取小鼠组织，19F-NMR体外定量氟含量，两组小鼠胰腺、肾、肺中均未检出氟信号，肝中均出现显著信号，而脾脏中均检出较弱信号。PERFECTA-EVsMSCs组肿瘤组织中检测到明显信号，而PERFECTA乳剂处理组无信号。

PERFECTA-EVsMSCs成像特性主要结论


本研究中，作者建立了19F-MRI进行外源EVs体内成像的创新方法，用生物相容性的PERFECTA乳剂孵育靶细胞，获得可用于19F-MRI体内追踪的PERFECTA-EVs。19F-MRI的优势是高度特异性且没有内源背景噪声，能更有效地揭示EVs靶向调控机制。
理论上来说，这一方法可用于追踪任意细胞来源EVs在体内的生物学行为。目前基于EVs的新疗法不断增加，该方法可用于检测EVs新疗法的效果，实时监测特定疾病状态及其对特定治疗的反应。

Sancho-Albero M, Ayaz N, Sebastian V, Chirizzi C, Encinas-Gimenez M, Neri G, Chaabane L, Luján L, Martin-Duque P, Metrangolo P, Santamaría J, Baldelli Bombelli F. Superfluorinated Extracellular Vesicles for In Vivo Imaging by 19F-MRI. ACS Appl Mater Interfaces. 2023 Feb 13. DOI: 10.1021/acsami.2c20566. Epub ahead of print. PMID: 36780137.

来源：https://www.bilibili.com/read/cv22016453
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