Molecular imaging is used to improve the disease diagnosis, prognosis, monitoring of treatment in living subjects. Numerous molecular targets have been developed for various cellular and molecular processes in genetic, metabolic, proteomic, and cellular biologic level. Molecular imaging modalities such as Optical Imaging, Magnetic Resonance Imaging (MRI), Positron Emission Tomography (PET), Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT), and Computed Tomography (CT) can be used to visualize anatomic, genetic, biochemical, and physiologic changes in vivo. For in vivo cell imaging, certain cells such as cancer cells, immune cells, stem cells could be labeled by direct and indirect labeling methods to monitor cell migration, cell activity, and cell effects in cell-based therapy. In case of cancer, it could be used to investigate biological processes such as cancer metastasis and to analyze the drug treatment process. In addition, transplanted stem cells and immune cells in cell-based therapy could be visualized and tracked to confirm the fate, activity, and function of cells. In conventional molecular imaging, cells can be monitored in vivo in bulk non-invasively with optical imaging, MRI, PET, and SPECT imaging. However, single cell imaging in vivo has been a great challenge due to an extremely high sensitive detection of single cell. Recently, there has been great attention for in vivo single cell imaging due to the development of single cell study. In vivo single imaging could analyze the survival or death, movement direction, and characteristics of a single cell in live subjects. In this article, we reviewed basic principle of in vivo molecular imaging and introduced recent studies for in vivo single cell imaging based on the concept of in vivo molecular imaging.
Stem cells are the foundational cells for every organ and tissue in our body. Cell-based therapeutics using stem cells in regenerative medicine have received attracting attention as a possible treatment for various diseases caused by congenital defects. Stem cells such as induced pluripotent stem cells (iPSCs) as well as embryonic stem cells (ESCs), mesenchymal stem cells (MSCs), and neuroprogenitors stem cells (NSCs) have recently been studied in various ways as a cell-based therapeutic agent. When various stem cells are transplanted into a living body, they can differentiate and perform complex functions. For stem cell transplantation, it is essential to determine the suitability of the stem cell-based treatment by evaluating the origin of stem, the route of administration, in vivo bio-distribution, transplanted cell survival, function, and mobility. Currently, these various stem cells are being imaged in vivo through various molecular imaging methods. Various imaging modalities such as optical imaging, magnetic resonance imaging (MRI), ultrasound (US), positron emission tomography (PET), and single-photon emission computed tomography (SPECT) have been introduced for the application of various stem cell imaging. In this review, we discuss the principles and recent advances of in vivo molecular imaging for application of stem cell research.
It is becoming more and more clear that each cell, even those of the same type, has a unique identity. This sophistication and the diversity of cell types in tissue are what are pushing the necessity for spatially distributed omics at the single-cell (SC) level. Single-cell chemical assessment, which also provides considerable insight into biological, clinical, pharmacodynamic, pathological, and toxicity studies, is crucial to the investigation of cellular omics (genomics, metabolomics, etc.). Mass spectrometry (MS) as a tool to image and profile single cells and subcellular organelles facilitates novel technical expertise for biochemical and biomedical research, such as assessing the intracellular distribution of drugs and the biochemical diversity of cellular populations. It has been illustrated that ambient mass spectrometry (AMS) is a valuable tool for the rapid, straightforward, and simple analysis of cellular and sub-cellular constituents and metabolites in their native state. This short review examines the advances in ambient mass spectrometry (AMS) and ambient mass spectrometry imaging (AMSI) on single-cell analysis that have been authored in recent years. The discussion also touches on typical single-cell AMS assessments and implementations.
Local protein synthesis mediates precise spatio-temporal regulation of gene expression for neuronal functions such as long-term plasticity, axon guidance and regeneration. To reveal the underlying mechanisms of local translation, it is crucial to understand mRNA transport, localization and translation in live neurons. Among various techniques for mRNA analysis, fluorescence microscopy has been widely used as the most direct method to study localization of mRNA. Live-cell imaging of single RNA molecules is particularly advantageous to dissect the highly heterogeneous and dynamic nature of messenger ribonucleoprotein (mRNP) complexes in neurons. Here, we review recent advances in the study of mRNA localization and translation in live neurons using novel techniques for single-RNA imaging.
Lee, So-Yeong;Jang, Soo-Hwa;Cho, Myung-Haing;Kim, Young-Min;Cho, Keun-Chang;Ryu, Pan Dong;Gong, Myoung-Seon;Joo, Sang-Woo
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.19
no.9
/
pp.904-910
/
2009
The development of effective cellular imaging requires a specific labeling method for targeting, tracking, and monitoring cellular/molecular events in the living organism. For this purpose, we studied the cellular uptake of isocyanide-functionalized silver and gold nanoparticles by surface-enhanced Raman scattering (SERS). Inside a single mammalian cell, we could monitor the intracellular behavior of such nanoparticles by measuring the SERS spectra. The NC stretching band appeared clearly at ${\sim}2,100cm^{-1}$ in the well-isolated spectral region from many organic constituents between 300 and 1,700 or 2,800 and $3,600cm^{-1}$. The SERS marker band at ${\sim}2,100cm^{-1}$ could be used to judge the location of the isocyanide-functionalized nanoparticles inside the cell without much spectral interference from other cellular constituents. Our results demonstrate that isocyanide-modified silver or gold nanoparticle-based SERS may have high potential for monitoring and imaging the biological processes at the single cell level.
Park Sang-Wook;Heo Min-Suk;Lee Sam-Sun;Choi Soon-Chul;Park Tae-Won;You Dong-Soo
Journal of Korean Academy of Oral and Maxillofacial Radiology
/
v.29
no.1
/
pp.149-159
/
1999
Purpose: The purpose of this study was to evaluate cervical lymph node metastasis of oral squamous cell carcinoma patients by MRI film and neural network system. Materials and Methods: The oral squamous cell carcinoma patients(21 patients. 59 lymph nodes) who have visited SNU hospital and been taken by MRI. were included in this study. Neck dissection operations were done and all of the cervical lymph nodes were confirmed with biopsy. In MR images. each lymph node were evaluated by using 6 MR imaging criteria(size. roundness. heterogeneity. rim enhancement. central necrosis, grouping) respectively. Positive predictive value. negative predictive value. and accuracy of each MR imaging criteria were calculated. At neural network system. the layers of neural network system consisted of 10 input layer units. 10 hidden layer units and 1 output layer unit. 6 MR imaging criteria previously described and 4 MR imaging criteria (site I-node level II and submandibular area. site II-other node level. shape I-oval. shape II-bean) were included for input layer units. The training files were made of 39 lymph nodes(24 metastatic lymph nodes. 10 non-metastatic lymph nodes) and the testing files were made of other 20 lymph nodes(10 metastatic lymph nodes. 10 non-metastatic lymph nodes). The neural network system was trained with training files and the output level (metastatic index) of testing files were acquired. Diagnosis was decided according to 4 different standard metastatic index-68. 78. 88. 98 respectively and positive predictive values. negative predictive values and accuracy of each standard metastatic index were calculated. Results: In the diagnosis of using single MR imaging criteria. the rim enhancement criteria had highest positive predictive value (0.95) and the size criteria had highest negative predictive value (0.77). In the diagnosis of using single MR imaging criteria. the highest accurate criteria was heterogeneity (accuracy: 0.81) and the lowest one was central necrosis (accuracy: 0.59). In the diagnosis of using neural network systems. the highest accurate standard metastatic index was 78. and that time. the accuracy was 0.90. Neural network system was more accurate than any other single MR imaging criteria in evaluating cervical lymph node metastasis. Conclusion: Neural network system has been shown to be more useful than any other single MR imaging criteria. In future. Neural network system will be powerful aiding tool in evaluating cervical node metastasis.
Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) has greatly advanced our understanding of cellular heterogeneity by profiling individual cell transcriptomes. However, cell dissociation from the tissue structure causes a loss of spatial information, which hinders the identification of intercellular communication networks and global transcriptional patterns present in the tissue architecture. To overcome this limitation, novel transcriptomic platforms that preserve spatial information have been actively developed. Significant achievements in imaging technologies have enabled in situ targeted transcriptomic profiling in single cells at single-molecule resolution. In addition, technologies based on mRNA capture followed by sequencing have made possible profiling of the genome-wide transcriptome at the 55-100 ㎛ resolution. Unfortunately, neither imaging-based technology nor capture-based method elucidates a complete picture of the spatial transcriptome in a tissue. Therefore, addressing specific biological questions requires balancing experimental throughput and spatial resolution, mandating the efforts to develop computational algorithms that are pivotal to circumvent technology-specific limitations. In this review, we focus on the current state-of-the-art spatially resolved transcriptomic technologies, describe their applications in a variety of biological domains, and explore recent discoveries demonstrating their enormous potential in biomedical research. We further highlight novel integrative computational methodologies with other data modalities that provide a framework to derive biological insight into heterogeneous and complex tissue organization.
Kim, Dai Hyun;Ahn, Hyo Hyun;Sun, Woong;Rhyu, Im Joo
Applied Microscopy
/
v.46
no.3
/
pp.134-139
/
2016
Detailed structural and molecular imaging of intact organs has incurred academic interest because the associated technique is expected to provide innovative information for biological investigation and pathological diagnosis. The conventional methods for volume imaging include reconstruction of images obtained from serially sectioned tissues. This approach requires intense manual work which involves inevitable uncertainty and much time to assemble the whole image of a target organ. Recently, effective tissue clearing techniques including CLARITY and ACT-PRESTO have been reported that enables visualization of molecularly labeled structures within intact organs in three dimensions. The central principle of the methods is transformation of intact tissue into an optically transpicuous and macromolecule permeable state without loss of intrinsic structural integrity. The rapidly evolving protocols enable morphological analysis and molecular labeling of normal and pathological characteristics in large assembled biological systems with single-cell resolution. The deep tissue volume imaging will provide fundamental information about mutual interaction among adjacent structures such as connectivity of neural circuits; meso-connectome and clinically significant structural alterations according to pathologic mechanisms or treatment procedures.
Complex cell-to-cell communication underlies the basic processes essential for homeostasis in the given tissue architecture. Obtaining quantitative gene-expression of cells in their native context has significantly advanced through single-cell RNA sequencing technologies along with mechanical and enzymatic tissue manipulation. This approach, however, is largely reliant on the physical dissociation of individual cells from the tissue, thus, resulting in a library with unaccounted positional information. To overcome this, positional information can be obtained by integrating imaging and positional barcoding. Collectively, spatial transcriptomics strategies provide tissue architecture-dependent as well as position-dependent cellular functions. This review discusses the current technologies for spatial transcriptomics ranging from the methods combining mechanical dissociation and single-cell RNA sequencing to computational spatial re-mapping.
Tracking the fate of individual cells and their progeny through lineage tracing has been widely used to investigate various biological processes including embryonic development, homeostatic tissue turnover, and stem cell function in regeneration and disease. Conventional lineage tracing involves the marking of cells either with dyes or nucleoside analogues or genetic marking with fluorescent and/or colorimetric protein reporters. Both are imaging-based approaches that have played a crucial role in the field of developmental biology as well as adult stem cell biology. However, imaging-based lineage tracing approaches are limited by their scalability and the lack of molecular information underlying fate transitions. Recently, computational biology approaches have been combined with diverse tracing methods to overcome these limitations and so provide high-order scalability and a wealth of molecular information. In this review, we will introduce such novel computational methods, starting from single-cell RNA sequencing-based lineage analysis to DNA barcoding or genetic scar analysis. These novel approaches are complementary to conventional imaging-based approaches and enable us to study the lineage relationships of numerous cell types during vertebrate, and in particular human, development and disease.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.