Research Abstract

想像図からリアルタイムMRIへ:貪食細胞のマウス脳内への移動を生きたままで追跡する

From cartoon to real time MRI: in vivo monitoring of phagocyte migration in mouse brain

2014年11月11日 Scientific Reports 4 : 6997 doi: 10.1038/srep06997 (2014)

最近の研究で、免疫細胞が多くの神経関連疾患の発生に重要な役割を担うことが分かりつつある。免疫細胞は、恒常性の目印となる因子群のレベルに異常がないか、脳の微小血管系を常時監視している。異常があった場合、免疫反応が始まり、中枢神経系(CNS)内のミクログリアの動員、または末梢からの細胞の浸潤、あるいはその両者が起こる。しかし、正常状態・疾病状態での免疫細胞の動態には、不明な点が多い。それは、生きた組織内での細胞の動きを、低侵襲で長期にわたって可視化することが難しかったためである。今回、CNS内の細胞移動を単一細胞レベルで連続的に追跡する目的で、高感度生体MRI(磁気共鳴イメージング)技術を開発した。MRIと超常磁性酸化鉄粒子(SPIO)の血管内投与を組み合わせることで、末梢の貪食細胞が、正常およびリポ多糖投与マウスの脳内部に移行する様子を追跡できた。また、MRIのタイムラプス動画により、生きた動物脳内での細胞移動の様子を示すことにも成功した。タイムラプスMRIでは、コントロールマウス脳内でゆっくりと動いている細胞の可視化・追跡も可能である。SPIOを利用した高感度MRI細胞追跡技術は、脳内の免疫細胞の動態とCNSの恒常性維持機構について、新たな視座を提供する。

Supplementary Video 1

森 勇樹1,2, 陳 挺1,2, 藤澤 徹也3, 小橋 昌司3, 大野 工司4, 吉田 慎一5, 多胡 善幸5, 駒井 豊6, 畑 豊3 & 吉岡 芳親1,2

  1. 大阪大学 免疫学フロンティア研究センター 生体機能イメージング
  2. 情報通信研究機構・大阪大学 脳情報通信融合研究センター
  3. 兵庫県立大学大学院 工学研究科
  4. 京都大学 化学研究所
  5. 株式会社カネカ バイオテクノロジー開発研究所
  6. 大阪大学 免疫学フロンティア研究センター 1細胞1分子イメージング

Recent studies have demonstrated that immune cells play an important role in the pathogenesis of many neurological conditions. Immune cells constantly survey the brain microvasculature for irregularities in levels of factors that signal homeostasis. Immune responses are initiated when necessary, resulting in mobilisation of the microglial cells resident in the central nervous system (CNS) and/or of infiltrating peripheral cells. However, little is known about the kinetics of immune cells in healthy and diseased CNS, because it is difficult to perform long-term visualisation of cell motility in live tissue with minimal invasion. Here, we describe highly sensitive in vivo MRI techniques for sequential monitoring of cell migration in the CNS at the single-cell level. We show that MRI combined with intravenous administration of super-paramagnetic particles of iron oxide (SPIO) can be used to monitor the transmigration of peripheral phagocytes into healthy or LPS-treated mouse brains. We also demonstrate dynamic cell migration in live animal brains with time-lapse MRI videos. Time-lapse MRI was used to visualise and track cells with low motility in a control mouse brain. High-sensitivity MRI cell tracking using SPIO offers new insights into immune cell kinetics in the brain and the mechanisms of CNS homeostasis.

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