Bright ferritin for long-term MR imaging of human embryonic stem cells
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: A non-invasive imaging technology that can monitor cell viability, retention, distribution, and interaction with host tissue after transplantation is needed for optimizing and translating stem cell-based therapies. Current cell imaging approaches are limited in sensitivity or specificity, or both, for in vivo cell tracking. The objective of this study was to apply a novel ferritin-based magnetic resonance imaging (MRI) platform to longitudinal tracking of human embryonic stem cells (hESCs) in vivo. METHODS: Human embryonic stem cells (hESCs) were genetically modified to stably overexpress ferritin using the CRISPR-Cas9 system. Cellular toxicity associated with ferritin overexpression and manganese (Mn) supplementation were assessed based on cell viability, proliferation, and metabolic activity. Ferritin-overexpressing hESCs were characterized based on stem cell pluripotency and cardiac-lineage differentiation capability. Cells were supplemented with Mn and imaged in vitro as cell pellets on a preclinical 3 T MR scanner. T1-weighted images and T1 relaxation times were analyzed to assess contrast. For in vivo study, three million cells were injected into the leg muscle of non-obese diabetic severe combined immunodeficiency (NOD SCID) mice. Mn was administrated subcutaneously. T1-weighted sequences and T1 mapping were used to image the animals for longitudinal in vivo cell tracking. Cell survival, proliferation, and teratoma formation were non-invasively monitored by MRI. Histological analysis was used to validate MRI results. RESULTS: provided significant T1-induced bright contrast on in vitro MRI, with no adverse effect on cell viability, proliferation, pluripotency, and differentiation into cardiomyocytes. Transplanted hESCs displayed significant bright contrast on MRI 24 h after Mn administration, with contrast persisting for 5 days. Bright contrast was recalled at 4-6 weeks with early teratoma outgrowth. CONCLUSIONS: The bright-ferritin platform provides the first demonstration of longitudinal cell tracking with signal recall, opening a window on the massive cell death that hESCs undergo in the weeks following transplantation before the surviving cell fraction proliferates to form teratomas.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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