Molekulare Bildgebung und magnetische Zellmarkierung: Differenzierung intra- und extrazellulärer superparamagnetischer Eisenoxidpartikel

Ziele: Magnetische Zellmarkierung und MR Cell Imaging spielen eine wichtige Rolle bei der experimentellen Überprüfung der Akkumulation superparamagnetischer Eisenoxidnanopartikel (SPIO/USPIO). Für den qualitativen bzw. quantitativen Nachweis des Eisens wäre es hilfreich, Eisenoxidpartikel innerhalb und außerhalb der Zelle differenzieren zu können. Ziel der Studie war die Unterscheidung extra- von intrazellulärem Eisen. Methode: Humane mononukleäre Zellen (PBMC) wurden mittels Dichtegradientenzentrifugation (1,077g/ml) aus dem peripheren Blut isoliert und anschließend mit SPIO (Ferumoxide, Ferucarbotran), USPIO (AMI-227, SHU 555C), Fe3+ bzw. superparamagnetischen anti-CD3 mAb (T-Zellrezeptor) M-450 Partikeln (Dynal, Hamburg) in verschiedenen Konzentrationen unter Standardbedingungen inkubiert. Die magnetische Zellmarkierung wurde mittels Spektrophotometrie, MR-Relaxometrie, Licht- und Elektronenmikroskopie überprüft. Ergebnis: Licht- bzw. elektronenmikroskopisch ließ sich die extra- bzw. intrazelluläre Lokalisation der Eisenoxidpartikel direkt visualisieren. Endozytotisch aufgenommene Nanopartikel sind dem Nachweis durch eine Berliner-Blau-Reaktion allenfalls partiell zugänglich. Eine positive Reaktion deutet daher auf extrazelluläre Eisenoxidnanopartikel bzw. zeigt die Antikörper-vermittelte Bindung an Rezeptoren auf der Zelloberfläche (z.B. nach Bindung der anti-CD3 mAb M-540 Partikel an den CD3-Rezeptor auf T-Lymphozyten) an. Nach Aufspaltung der Zellen (chemisch, physikalisch) wird die Berliner-Blau-Reaktion in Zellen mit endozytotisch akkumulierten Nanopartikeln positiv und kann mittels Spektrophotometrie gemessen und die Eisenkonzentration anhand einer Standardkurve berechnet werden. Schlussfolgerung: Mit den dargestellten Verfahren ist eine Unterscheidung extra- von intrazellulären Eisenoxidpartikeln möglich. Derartige Untersuchungen wurden bislang nicht beschrieben. Korrespondierender Autor: Böhm IB Radiologische Universitätsklinik, Sigmund-Freud Str. 25, 53105, Bonn E-Mail: ingrid.boehm@ukb.uni-bonn.de