Obrazowanie losu komórki po zastosowaniu terapii komórkowej
Narastające zainteresowanie terapią komórkową zostało wywołane założeniem, że przeszczepiane komórki mogłyby być stosowane w celach regeneracyjnych jako aktywny lek lub nośnik leku. Bez względu na docelowe zastosowanie, kluczowym aspektem jest zdolność skutecznego dostarczania tych komórek do docelowego organu oraz monitorowanie ich losu w celu zrozumienia mechanizmów działania terapii komórkowej. Pomimo, że obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) jest potężnym narzędziem w diagnozowaniu klinicznym i badaniach biologicznych, cechuje je ograniczona czułość w zakresie śledzenia losu komórek. Aby rozwiązać ten problem, finansowany ze środków UE projekt ENCITE ("European network for cell imaging and tracking expertise") postawił sobie za cel udoskonalenie istniejących metod oraz opracowanie nowych, opartych na rezonansie magnetycznym (MR) i obrazowaniu optycznym w celu monitorowania losu komórki. W rezultacie celem projektu była możliwość zastosowania tych technik w środowisku klinicznym i zastosowanie ich w leczeniu udaru oraz chorób neurologicznych, chorób układu krążenia, układu mięśniowo-szkieletowego, jak również cukrzycy i raka. Wśród celów projektu znajdowało się również zwiększenie liczby genów reporterowych dostępnych dla potrzeb badania MRI oraz opracowanie nieinwazyjnych metod obrazowania służących do wykrywania takich procesów jak migracja, różnicowanie, rozmnażanie się i śmierć komórek. Partnerzy zainteresowani byli stworzeniem nowych odczynników, takich jak nanocząsteczki tlenku żelaza, paramagnetyczne zespoły metali i związki zawierające fluor, które mogłyby zwiększyć czułość i specyficzność oznakowania komórki. Przedstawiono nowy, oparty na gadolinie (Gd) czynnik reportera obrazowania, aby zapewnić imponujące, siedmiokrotne zwiększenie czułości w porównaniu z innymi czynnikami dostępnymi na rynku. Opracowano również nowe techniki oznaczania komórek, włącznie z internalizacją fotochemiczną (PCI) cechującą się minimalnym poziomem zakłócenia migracyjnych i funkcjonalnych właściwości komórek. Opracowano pionierskie, nieliniowe modalności obrazowania umożliwiające wykrywanie struktury i funkcji tkanki za pomocą mikroskopii wielofotonowej. Światło wzbudzane przez włókna kolagenowe i wiązki aktomiozynowe (generacja drugiej harmonicznej) zostało połączone ze światłem generacji trzeciej harmonicznej z adipocytów, ścieżek nerwowych, erytrocytów i powierzchni kolagenowych rozdzielających tkanki, a następnie wykryte metodą mikroskopii wielofotonowej. Po raz pierwszy technologię tę z powodzeniem zastosowano w ramach projektu ENCITE do mapowania szlaków inwazji komórek rakowych w czasie metastazy. Technologia ta została z powodzeniem wykorzystana do mapowania dróg inwazji komórek rakowych podczas tworzenia przerzutów. Walidacja tych metod obrazowania na etapie przedklinicznym wiązała się z opracowaniem narzędzi, które ułatwiłyby monitorowanie migracji, integracji, statusu funkcjonalnego oraz różnicowania się przeszczepionych komórek macierzystych. Oznaczenie wysepek trzustkowych za pomocą nadparamagnetycznych nanocząsteczek tlenku żelaza umożliwiło udane obrazowanie tych komórek w modelu zwierzęcym za pomocą rezonansu magnetycznego, przedstawiając potencjał jaki niosą ze sobą te techniki dla stosowania w leczeniu pacjentów chorych na cukrzycę typu 1. Narzędzia opracowane w ramach projektu ENCITE byłyby wykorzystywane do monitorowania wszelkich rezultatów stosowania terapii komórkowej, włącznie z funkcją organu. Inne zastosowania dotyczą monitorowania reakcji immunologicznych zachodzących po zastosowaniu immunoterapii raka.
