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細胞追跡のためのZr標識T細胞の検出限界：臨床PET/CTおよびPET/MRIを用いたin vitroイメージングアプローチ
Detection limit of Zr-labeled T cells for cellular tracking: an in vitro imaging approach using clinical PET/CT and PET/MRI.
PMID: 32666311 DOI: 10.1186/s13550-020-00667-5.
抄録
目的:
イメージングを用いて生体内の細胞を追跡することは、新規細胞治療の薬理学、有効性、安全性を理解するための非侵襲的な情報を提供することができます。ジルコニウム-89(t=78.4h)を用いて[Zr]Zr(オキシネート)を合成し、陽電子放射断層撮影法(PET)を用いて細胞を追跡することが可能となりました。本研究では、臨床PET/CT及びPET/MRIを用いて、[Zr]Zr(oxinate)で直接標識したJurkat T細胞のin vivo PETイメージングにおける検出限界を推定するためのin vitroアプローチを行った。
PURPOSE: Tracking cells in vivo using imaging can provide non-invasive information to understand the pharmacology, efficacy, and safety of novel cell therapies. Zirconium-89 (t = 78.4 h) has recently been used to synthesize [Zr]Zr(oxinate) for cell tracking using positron emission tomography (PET). This work presents an in vitro approach to estimate the detection limit for in vivo PET imaging of Jurkat T cells directly labeled with [Zr]Zr(oxinate) utilizing clinical PET/CT and PET/MRI.
方法:
Jurkat T細胞を様々な濃度の[Zr]Zr（オキシネート）で標識し、異なる細胞特異的活性（0.43-31.91kBq/10細胞）を発生させた。異なる濃度の標識された細胞懸濁液（10、10、および10細胞）を、6ウェルプレート上に播種し、ゲルマトリックスとして1cm立方ウェルを有する3×3立方ウェルプレートに播種した。プレートを、臨床PET/CTおよびPET/MRIスキャナ上で30分間イメージングした。各ウェル内の総活性を、ＰＥＴ画像上の各ウェル上に関心のある体積を描くことによって決定した。総細胞関連活性は、ウェルカウンターを使用して測定し、イメージングデータと相関させた。非特異的シグナルのシミュレーションは、検出に対する非特異的放射能の影響をモデル化するために実行されました。
METHODS: Jurkat T cells were labeled with varying concentrations of [Zr]Zr(oxinate) to generate different cell-specific activities (0.43-31.91 kBq/10 cells). Different concentrations of labeled cell suspensions (10, 10, and 10 cells) were seeded on 6-well plates and into a 3 × 3 cubic-well plate with 1 cm cubic wells as a gel matrix. Plates were imaged on clinical PET/CT and PET/MRI scanners for 30 min. The total activity in each well was determined by drawing volumes of interest over each well on PET images. The total cell-associated activity was measured using a well counter and correlated with imaging data. Simulations for non-specific signal were performed to model the effect of non-specific radioactivity on detection.
結果:
このインビトロモデルを使用して、比活性が27.8kBq/10細胞の場合、6ウェルプレート画像上で可視化することができる最小の細胞数は6.8×10でした。3 × 3 キュービックウェルでは、比活性が 15.4kBq/10 細胞の場合、3.3 × 10 細胞のプレートを画像上で検出することができました。
RESULTS: Using this in vitro model, the lowest cell number that could be visualized on 6-well plate images was 6.8 × 10, when the specific activity was 27.8 kBq/10 cells. For the 3 × 3 cubic-well, a plate of 3.3 × 10 cells could be detected on images with a specific activity of 15.4 kBq/10 cells.
結論:
その結果、[Zr]Zr(oxinate)で標識したJurkat T細胞を臨床PETシステム上で検出することが可能であることを示した。この結果は、PET/CTやPET/MRIを用いたin vivoでの検出は、細胞数、細胞あたりの特異的活性、標的体積内の細胞密度、非特異的シグナルの影響を受けるため、ベストケースのシナリオを提供するものである。この研究は、特に放射線感受性の高い細胞（例えば、T細胞）を使用する場合には、細胞あたりの放射線量を最小限に抑えながら、低細胞数の検出を必要とする患者の細胞標識研究に重要な意味を持っています。
CONCLUSION: The results show the feasibility of detecting [Zr]Zr(oxinate)-labeled Jurkat T cells on clinical PET systems. The results provide a best-case scenario, as in vivo detection using PET/CT or PET/MRI will be affected by cell number, specific activity per cell, the density of cells within the target volume, and non-specific signal. This work has important implications for cell labeling studies in patients, particularly when using radiosensitive cells (e.g., T cells), which require detection of low cell numbers while minimizing radiation dose per cell.