in-vivo-dual-substrate-bioluminescent-imaging

<em>In vivo</em> Dual Substrate Bioluminescent Imaging

Our understanding of how and when breast cancer cells transit from established primary tumors to metastatic sites has increased at an exceptional rate ...

Mesenchymal stem cells (MSCs) can differentiate into osteogenic, adipogenic, chondrogenic, myocardial, or neural lineages when exposed to specific stimuli, making them attractive for tissue repair and regeneration. We have used reporter gene-based imaging technology to track MSC transplantation or implantation in vivo. However, the effects of lentiviral transduction with the fluc-mrfp-ttk triple-fusion vector on the transcriptional profiles of MSCs remain unknown. In this study, gene expression differences between wild-type and transduced hMSCs were evaluated using an oligonucleotide human microarray. Significance Analysis of Microarray identified differential genes with high accuracy; RT-PCR validated the microarray results. Annotation analysis showed that transduced hMSCs upregulated cell differentiation and antiapoptosis genes while downregulating cell cycle, proliferation genes. Despite transcriptional changes associated with bone and cartilage remodeling, their random pattern indicates no systematic change of crucial genes that are associated with osteogenic, adipogenic, or chondrogenic differentiation. This correlates with the experimental results that lentiviral transduction did not cause the transduced MSCs to lose their basic stem cell identity as demonstrated by osteogenic, chondrogenic, and adipogenic differentiation assays with both transduced and wild-type MSCs, although a certain degree of alterations occurred. Histological analysis demonstrated osteogenic differentiation in MSC-loaded ceramic cubes in vivo. In conclusion, transduction of reporter genes into MSCs preserved the basic properties of stem cells while enabling noninvasive imaging in living animals to study the biodistribution and other biological activities of the cells.

Transcriptional profiling of human mesenchymal stem cells transduced with reporter genes for imaging.

Mesenchymaler Stammzellen (MSCs) k&ouml;nnen differenzieren sich in osteogenen, Adipogenic, faserreiche, Myokardinfarkt oder neuronale &Uuml;bertragungslinien wenn auf bestimmte Reize, macht sie attraktiv f&uuml;r die Reparatur von Gewebe und Regeneration ausgesetzt. Wir haben Reporter-gen-basierten-imaging-Technologie verwendet, um MSC-Transplantation oder Implantation in-vivo zu verfolgen. Jedoch bleiben die Auswirkungen der Lentivirale Transduktion mit dem Fluc-Mrfp-Ttk-Triple-Fusion-Vektor auf die transkriptionelle Profile der MSCs unbekannt. In dieser Studie wurden Gen-Ausdruck-Unterschiede zwischen Wildtyp und transduzierten hMSCs mit einem menschlichen Oligonukleotid-Microarray ausgewertet. Bedeutung Analyse von Microarray identifiziert differenzielle Gene mit hoher Genauigkeit; RT-PCR &uuml;berpr&uuml;ft die Microarray-Ergebnisse. Anmerkung-Analyse zeigte, dass transduzierten hMSCs herraufreguliert Zelle Differenzierung und Antiapoptosis-gen w&auml;hrend Herunterregulierung Zellzyklus, Verbreitung Gene. Trotz transkriptionelle &Auml;nderungen, die Knochen und Knorpel Umbau zugeordnet, ihre Zufallsmuster gibt keine systematische &Auml;nderung der entscheidende Gene, die zugeordnet sind osteogenen, Adipogenic oder faserreiche Differenzierung. Diese korreliert mit den experimentellen Ergebnissen dieser Lentivirale Transduktion nicht verursacht transduzierten MSCs, ihre grundlegenden Stammzell-Identit&auml;t zu verlieren, wie demonstriert osteogenen, faserreiche und Adipogenic Differenzierung-assays mit transduzierten sowohl Wildtyp MSCs, obwohl eine gewisse Ver&auml;nderungen eingetreten. Histologische Analyse zeigte osteogenen Differenzierung im MSC geladen Keramik W&uuml;rfel in-vivo. Abschlie&szlig;end erhalten die Transduktion Reporter Gene in MSCs die grundlegenden Eigenschaften der Stammzellen gleichzeitig nicht-invasive Bildgebung bei lebenden Tieren die Bioverteilung und anderen biologischen Aktivit&auml;ten der Zellen zu studieren.

Transkriptionelle Profilerstellung menschlicher mesenchymaler Stammzellen transduzierten mit Reporter-gen f&uuml;r die Bildverarbeitung.

This study demonstrates proof of concept for delivery and expression of compacted plasmid DNA in the central nervous system. Plasmid DNA was compacted with polyethylene glycol substituted lysine 30-mer peptides, forming rod-like nanoparticles with diameters between 8 and 11 nm. Here we show that an intracerebral injection of compacted DNA can transfect both neurons and glia, and can produce transgene expression in the striatum for up to 8 weeks, which was at least 100-fold greater than intracerebral injections of naked DNA plasmids. Bioluminescent imaging (BLI) of injected animals at the 11th postinjection week revealed significantly higher transgene activity in animals receiving compacted DNA plasmids when compared to animals receiving naked DNA. There was minimal evidence of brain inflammation. Intrastriatal injections of a compacted plasmid encoding for glial cell line-derived neurotrophic factor (pGDNF) resulted in a significant overexpression of GDNF protein in the striatum 1-3 weeks after injection.

Long-term transgene expression in the central nervous system using DNA nanoparticles.

Diese Studie zeigt Beweismaterial f&uuml;r Lieferung und Ausdruck der komprimierten Plasmid-DNA in das zentrale Nervensystem. Plasmid-DNA wurde mit Polyethylenglykol ersetzt Lysin 30-Mer Peptide, verdichtet Stab-wie Nanopartikel mit Durchmessern zwischen 8 und 11 nm bilden. Hier zeigen wir, dass eine intrazerebrale Injektion von komprimierte DNA Neuronen und Glia bioaktiven kann und Transgenexpression im Striatum f&uuml;r bis zu 8 Wochen produzieren, das war zumindest 100-fold gr&ouml;&szlig;er als intrazerebrale Injektionen nackte DNA Plasmide. Phosphoreszierende Imaging (BLI) injizierten Tiere auf der 11. postinjection Woche ergab signifikant h&ouml;here Aktivit&auml;t der Transgene Tiere empfangen DNA Plasmide im Vergleich zu Tieren empfangen nackte DNA verdichtet. Es gab minimale Hinweise auf Gehirnentz&uuml;ndung. Intrastriatal-Injektionen eine komprimierte Plasmid-Codierung f&uuml;r Gliazelle Linie-derived Neurotrophic Factor (pGDNF) ergab eine signifikante eine &Uuml;berexpression von GDNF Protein im Striatum 1-3 Wochen nach der Injektion.

Langfristige Transgenexpression in das zentrale Nervensystem mit DNA-Nanopartikeln.

Dilated cardiomyopathy (DCM) is a major cause of mortality and morbidity in cardiac patients. Aging is often an ignored etiology of pathological conditions. Quantification of DCM and aging associated cardiac structural remodeling is important in guiding and evaluating therapeutic interventions. Diffusion tensor magnetic resonance imaging (DTMRI) has recently been used for nondestructive characterization of three-dimensional myofiber structure. In this study, we explored the potential of DTMRI in delineating microscopic structural remodeling in aging and DCM hearts. Six month (n = 10) and nine month old (n = 11) DCM (TO-2) hamsters and their age-matched controls (F1 beta) were characterized. Both aging and DCM hearts showed increased diffusivity and decreased diffusion anisotropy. DTMRI images of DCM hearts also revealed a subgroup of imaging pixels characterized by decreased radial diffusivity and increased FA. The location of these pixels showed qualitative agreement with regions of calcium deposition determined by X-ray CT imaging. Histological analysis confirmed expanded extracellular space in aging and DCM hearts as well as substantial calcium deposition in DCM hearts. These results suggest that DTMRI may provide a noninvasive technique to delineate structural remodeling associated with aging and DCM progression at the tissue and cellular level without the use of an exogenous contrast agent.

Ex vivo diffusion tensor MRI reflects microscopic structural remodeling associated with aging and disease progression in normal and cardiomyopathic Syrian hamsters.

Dilatative Kardiomyopathie (DCM) ist eine der Hauptursachen f&uuml;r Mortalit&auml;t und Morbidit&auml;t bei Herzpatienten. Altern ist oft ein ignorierter &Auml;tiologie der pathologischen Bedingungen. Quantifizierung der DCM und Alterung zugeordneten kardiale strukturellen Umbau ist wichtig bei der F&uuml;hrung und Bewertung therapeutische Interventionen. Diffusion Tensor Magnetresonanz-Bildgebung (DTMRI) wurde vor kurzem f&uuml;r zerst&ouml;rungsfreie Charakterisierung von dreidimensionalen Myofiber Struktur verwendet. In dieser Studie untersucht wir das Potenzial des DTMRI in Abgrenzung mikroskopische strukturellen Umbau in Altern und DCM-Herzen. Sechs Monate (n = 10) und neun Monate alt (n = 11) DCM (an-2) Hamster und ihre altersbezogenen Steuerelemente (F1 Beta) gekennzeichnet wurden. Alterung und DCM Herzen zeigte erh&ouml;hte Diffusionsverm&ouml;gen und verringerte sich um Verbreitung Anisotropie. DTMRI Bilder von DCM Herzen zeigte auch eine Untergruppe der bildgebenden Pixel zeichnet sich durch verminderte radial Diffusionsverm&ouml;gen und erh&ouml;hte FA. Die Lage des diese Pixel zeigte qualitative Vereinbarung mit Regionen von Kalzium-Ablagerungen, die durch R&ouml;ntgen-CT-Bildgebung bestimmt. Histologische Analyse best&auml;tigt erweitert extrazellul&auml;ren Raum in Altern und DCM-Herzen sowie erhebliche Kalzium Ablagerung in DCM Herzen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass DTMRI eine nicht-invasive Technik, um abzugrenzen, strukturelle Umbau Zusammenhang mit Alterung und DCM Fortschreiten auf Gewebe und zellul&auml;re Ebene ohne den Einsatz von einem exogenen Kontrastmittel bieten kann.

Ex Vivo Verbreitung reflektiert Tensor MRI mikroskopische strukturellen Umgestaltung im Zusammenhang mit Alterung und Fortschreiten der Krankheit in normalen und Lentiginose syrischen Hamster.

Hepatocellular carcinoma (HCC) is frequently a lethal disease and one of the few malignancies that is still increasing in incidence around the world. Better animal models are highly desired to investigate the molecular basis of HCC and to develop novel therapeutic strategies. Alpha-fetoprotein (Afp) gene is expressed in fetal liver, silenced soon after birth, and highly re-expressed in hepatocellular carcinomas (HCC). We aimed to take advantage of the dramatic re-expression of the Afp gene in HCC to develop a hepatocarcinogenesis reporter (HCR) mouse model for dual-modality, longitudinal in vivo imaging of liver tumor development, and progression.

Alpha-fetoprotein-thymidine kinase-luciferase knockin mice: a novel model for dual modality longitudinal imaging of tumorigenesis in liver.

Hepatozellul&auml;res Karzinom (HCC) ist h&auml;ufig eine t&ouml;dliche Krankheit und einer f&uuml;r die wenigen Krebserkrankungen, die noch in auftreten auf der ganzen Welt zunimmt. Bessere Tiermodellen gew&uuml;nscht hoch auf die molekulare Grundlage von HCC zu untersuchen und neue therapeutische Strategien zu entwickeln. Fetoprotein (Afp)-Gen ist in der fetalen Leber ausgedr&uuml;ckt, zum Schweigen gebracht, bald nach der Geburt und hoch in hepatozellul&auml;ren Karzinomen (HCC) &uuml;bersetzt. Wir wollten die dramatischen Re-expression im Afp-gen im HCC zu einem Hepatocarcinogenesis-Reporter (HCR)-Mausmodell f&uuml;r Dual-Modalit&auml;t, l&auml;ngs in-vivo Bildgebung der Leber Tumor Entwicklung und Fortschreiten entwickeln nutzen.

Alpha-fetoprotein-Thymidin Kinase-Luciferase knockin M&auml;use: ein neuartiges Modell f&uuml;r dual Modalit&auml;t l&auml;ngs Bildgebung der Tumorentstehung in Leber.

Article	Year
Transcriptional profiling of human mesenchymal stem cells transduced with reporter genes for imaging. Physiological genomics\| PubMed ID: 19116247	2009
Long-term transgene expression in the central nervous system using DNA nanoparticles. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy\| PubMed ID: 19223866	2009
Ex vivo diffusion tensor MRI reflects microscopic structural remodeling associated with aging and disease progression in normal and cardiomyopathic Syrian hamsters. NMR in biomedicine\| PubMed ID: 19434665	2009
Alpha-fetoprotein-thymidine kinase-luciferase knockin mice: a novel model for dual modality longitudinal imaging of tumorigenesis in liver. Journal of hepatology\| PubMed ID: 21354236	2011

Joseph Molter

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