Susceptibility Weighted Image for Stem Cell Tracking in Rat Photothrombotic Infarction

To the detect of SPIO-labelled hMSC, in vitro study on various cell concentration and in vivo molecular magnetic resonance imaging(MRI) technique using T2, $T2^*$ and SWI are compared with pathology. Cell concentration was $1.56{\times}10^4$, $3.13{\times}10^4$, $6.25{\times}10^4$, $1.25{\times}10^5$, $2.5{\times}10^5$, $5{\times}10^5\;cells/m{\ell}$ and for control $5{\times}10^5\cells/m{\ell}$. MRI technique using T2, $T^2$ and SWI. Photothrombotic infarction was located 2.5mm from bregma right, posterior. Cell injected through the tail vein of rat for 8 rats. MRI performed pre injection and post injection of 1, 3, 7 and 14days and sacrifice for pathology. MRI analysed on quantitatively. In vitro result, SWI was highest CNR as compared with $T2^*WI$, T2WI and $2.5{\times}10^5\;cells/m{\ell}$ cell concentration. In vivo result among the T2WI, $T2^WI$, SWI, T2WI is highest CNR between normal and infarction. CNR in normal-SPIO and infarction-SPIO is high score in SWI. Therefore, T2WI is good distinguish between normal and infarction, SWI are well detect SPIO-labelled hMSC from normal and infarction. Nowaday, SWI are mostly used on hemorrhage, calcification etc. in clinically, but for the future, stem cell therapy is commonly application at all disease which is good observing tool for SPIO-labelled stem cells.

흰쥐 광 혈전 뇌경색 모델에서 줄기세포 추적을 위한 자화강조영상

사람 중간엽 줄기세포(hMSCs)를 초상자성산화철(SPIO)로 표지하여, 체외에서 세포 농도에 따른 신호의 변화를 알아보고, 흰쥐 광 혈전 뇌경색 모델에 이식하여 자기공명영상 기법 중, T2강조영상과 $T2^*$강조영상 그리고 자화강조영상의 줄기세포 검출능을 분석하고, 병리 소견과 비교하고자 하였다. 체외실험은 SPIO(Feridex I.V.$^{(R)}$)로 표지한 줄기세포 $1.56{\times}10^4$, $3.13{\times}10^4$, $6.25{\times}10^4$, $1.25{\times}10^5$, $2.5{\times}10^5$, $5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$, SPIO로 표지 하지 않은 $5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$의 세포를 Control로 준비하여 $0.5m{\ell}$튜브에 담아 T2WI, $T2^*WI$, SWI sequence로 자기공명영상을 얻었다. 체내실험은 8마리의 흰쥐를 대상으로 정수리점(bregma)에서 우측으로 2.5mm, 뒤쪽으로 2.5mm 부위에 광 혈전 뇌경색을 만들고, SPIO-hMSC $2.5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$, $1m{\ell}$을 꼬리 정맥에 주입하여 실험하였다. 자기공명영상은 주입 전과 주입 후 1, 3, 7 그리고, 14일째 T2WI, $T2^*$WI, SWI 영상을 얻고 정량적으로 평가하였다. 자기공명영상검사 후 흰쥐는 조직검사를 위해 희생시켰다. 체외실험 결과 CNR은 SWI, $T2^*WI$, T2WI 순으로의 높게 나왔고, 세포 농도에 따라서는 $2.5{\times}10^5$ 개/$m{\ell}$의 농도에서 가장 높게 나왔다. 체내실험에서 normal, infarction, SPIO 상호간의 CNR을 분석해본 결과 normal-infarction의 CNR은 T2WI가 가장 높게 나왔고, normal-SPIO 그리고 infarction-SPIO에서 CNR은 SWI, $T2^*WI$, T2WI순으로 나왔다. 따라서 흰쥐를 이용한 실험에서 T2WI sequence는 infarction을 잘 표현해 주고, SWI는 SPIO로 표지한 줄기세포를 normal과 infarction으로 부터 잘 구별해 주었다. 현재 임상에서 SWI는 출혈, 석회화 병변등을 쉽게 찾아내는 sequence로 사용 되고 있지만 향후에 줄기세포 치료가 인간의 질병을 치료하는 주요방안으로 자리 잡을 때에도 이식된 줄기 세포를 관찰 할 수 있는 좋은 도구가 될 것으로 기대 된다.