Markierung von Lymphozyten zur Untersuchung der Zellwanderung in vivo

Ziele: Die in vitro Markierung von Zellen, mit anschließendem in vivo monitoring (cell trafficking), eröffnet in der medizinischen Grundlagenforschung eine wichtige Möglichkeit um pathologische Vorgänge und neue Therapieansätze wie Immuntherapien oder Stammzelltherapien zu untersuchen. Grundsätzlich kann die Markierung über verschiedene Wege erfolgen: mit Eisenpartikeln zur Darstellung im Magnetresonanz-Tomographen, mit radioaktiven Isotopen zur Untersuchung mit nuklearmedizinischen Methoden, wie der Positronen-Emissions-Tomographie (PET), oder mit Fluoreszenzfarbstoffen für die optische Bildgebung. Methode: Im Rahmen dieser Studien wurde die in vitro Markierung von CD4+ Th1-Zellen mit [Cu-64]PTSM und Eisenpartikeln untersucht. Die Inkubationszeiten waren 3 Stunden für die Kupfermarkierung und 6 Stunden für die Markierung der Zellen mit Eisenpartikeln. Neben der Markierungseffizienz wurde auch die Viabilität der Zellen mit Trypanblau und deren Funktionalität durch einen ELISA-Test zur Bestimmung von Interferon (IFN-γ) überprüft. Bei den radioaktiv markierten Zellen wurde zudem der Gehalt an phosphoriliertem Histon H2AX-γ untersucht, welches ein Mass für DNA-Doppelstrangbrüche darstellt Ergebnis: Die Markierung der Zellen mit Eisenpartikeln zeigte keinen signifikanten Einfluss auf die Viabilität und Funktion der Zellen. Eine Internalisierung der Eisenpartikeln in die Zellen wurde wegen der kurzen Inkubationszeiten nicht erreicht. Das KM (Resovist®) wurde stabil von außen an die Zellen gebunden. Die Markierung von 1×106 Th1-Zellen mit 20µCi Cu-64 reduzierte die Viabilität der Zellen von 95% auf etwa 89%, drei Stunden nach der Markierung, und auf etwa 50% 24 Stunden nach der Markierung. Die Funktionalität (IFN-γ Expression) reduzierte sich bei den Cu-64 markierten Zellen um etwa 50% gegenüber den Kontroll-Zellen. Bei den radioaktiv markierten Zellen war ein deutlicher Anstieg (Faktor 10 gegenüber nicht markierten Zellen) des Histons H2AX-γ nachzuweisen. Schlussfolgerung: Erste in vivo Studien mit Cu-64 markierten Zellen und einem Entzündungsmausmodell haben im Kleintier-PET gezeigt, dass wenige tausend Zellen in vivo verfolgt und in den einzelnen Lymphknoten nachgewiesen werden können. Weitere Studien müssen zeigen, ob die DNA-Strangbrüche auf eine Zerstörung der Zellfunktion hinweisen oder lediglich ein Indiz für Reparaturvorgänge sind. Weiterhin muss die Stabilität der Markierung mit SPIOS in nachgewiesen werden.

Korrespondierender Autor: Bantleon R

Radiologische Klinik, Radiologische Diagnostik, Waldhörnlestrasse 22, 72072 Tübingen

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Key words

Zellmarkierung - Th1-Zellen - Vergleich PET/MR