• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제38권5호
• /
• pp.399-404
• /
• 2006

Noninvasive molecular targeting in living subjects is highly demanded for better understanding of such diverse topics as the efficient delivery of drugs, genes, or radionuclides for the diagnosis or treatment of diseases. Progress in molecular biology, genetic engineering and polymer chemistry provides various tools to target molecules and cells in vivo. We used chitosan as a polymer, and $^{99m}Tc$ as a radionuclide. We developed $^{99m}Tc-galactosylated$ chitosan to target asialoglycoprotein receptors for nuclear imaging. We also developed $^{99m}Tc-HYNIC-chitosan-transferrin$ to target inflammatory cells, which was more effective than $^{67}Ga-citrate$ for imaging inflammatory lesions. For an effective delivery of molecules, a longer circulation time is needed. We found that around 10% PEGylation was most effective to prolong the circulation time of liposomes for nuclear imaging of $^{99m}Tc-HMPAO-labeled$ liposomes in rats. Using various characteristics of molecules, we can deliver drugs into targets more effectively. We found that $^{99m}Tc-labeled$ biodegradable pullulan-derivatives are retained in tumor tissue in response to extracellular ion-strength. For the trafficking of various cells or bacteria in an intact animal, we used optical imaging techniques or radiolabeled cells. We monitored tumor-targeting bacteria by bioluminescent imaging techniques, dentritic cells by radiolabeling and neuronal stem cells by sodium-iodide symporter reporter gene imaging. In summary, we introduced recent achievements of molecular nuclear imaging technologies in targeting receptors for hepatocyte or inflammatory cells and in trafficking bacterial, immune and stem cells using molecular nuclear imaging techniques.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
• /
• 제41권3호
• /
• pp.226-233
• /
• 2007

목적: 광학과 핵의학 및 자기공명 분자영상 기술은 생체내에서 리포터 유전자의 발현을 비침습적으로 평가할 수 있다. 한가지 이상의 유전자 발현을 영상화 할 수 있는 복합분자영상은 유전자의 발현과 유전자 치료 후 효능의 평가를 다양한 방법으로 반복하여 평가할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 핵의학 영상이 가능한 NIS와 광학 영상이 가능한 EGFP 두가지 유전자를 동시에 발현하는 HepG2-Retro-PNRGW (PGKp-NIS-RSVp-EGFP-WPRE) plasmid를 이용한 간암 세포주(HepG2-NE)를 구축하고, NIS와 EGFP 리포터 유전자의 기능 발현을 체내에서 광학영상과 핵의학 영상으로 확인하고자 하였다. 재료 및 방법: pcDNA-NIS로 부터 NIS 유전자를 분리하여 pRetro-PN vector를 만든 후, pLNRGW (LTR-NeoR-RSV-EGFP-WPRE)로부터 RSV-EGFP-WPRE 조각을 분리하여 최종적으로 NIS와 EGFP 유전자가 동시에 발현할 수 있는 pRetro-PNRGW vector를 구축하였다. 구축된 vector를 이용하여 Retro-PNRGW retrovirus를 생산하였으며, 이를 HepG2 세포에 감염시켜 HepG2-NE 세포주를 만들었다. 이 세포주의 NIS 유전자의 발현은 역전사효소 중합효소 연쇄반응으로 mRNA 발현을 확인하였고, EGFP 유전자의 발현은 형광현미경을 통하여 EGFP 단백질이 발현하는 녹색형광을 관찰함으로써 확인하였다. 이중 리포터 유전자 중 NIS 유전자의 기능은 세포에서 방사능 옥소의 섭취량과 유출량의 측정을 통해서 확인하였다. 이렇게 만들어진 세포를 누드마우스에 이식하여 형광 영상, I-123을 이용한 감마카메라 영상과 I-124를 이용한 소동물용 PET 영상을 획득하였다. 결과: NIS와 EGFP의 이중 리포터 유전자를 가지고 있는 HepG2 세포주가 성공적으로 만들어졌다. 세포의 약 50% 정도가 형광 현미경 아래에서 관찰되었다. NIS 유전자의 발현은 역전사효소 중합효소 연쇄반응 실험을 통해서 확인하였고, NIS가 발현된 세포의 방사능옥소 섭취량은 대조군에 비하여 약 9배 정도 높게 나타났다. 방사능옥소 유출량 실험에서는 약 9분에 반 정도의 옥소가 유출되는 것이 확인되었다. 구축된 세포주를 이식한 후 획득한 형광 영상, 감마카메라과 소동물용 PET 영상에서는 반대쪽의 대조군 세포를 이식한 것에 비하여 뚜렷한 형광신호가 보였고, 더 높은 방사능옥소 섭취가 확인되었다. 결론: NIS와 EGFP의 이중 리포터 유전자를 가지는 간암 세포주가 성공적으로 구축되었고, 소동물에서 두 유전자를 각각 치료용 리포터 유전자와 영상 리포터 유전자로의 사용이 가능할 것이라고 생각된다.