Engineered mitochondrial ferritin as a magnetic resonance imaging reporter in mouse olfactory epithelium

doi:10.1371/journal.pone.0072720

.2013年8月30日；8（8）：e72720。

doi:10.1371/journal.pone.0072720。 2013年电子收集。

小鼠嗅上皮线粒体铁蛋白的磁共振成像报告

比斯特拉·奥尔丹诺娃¹, T凯文·希钦斯, 克林顿·S·罗宾逊, 埃里克·T·阿伦斯

附属机构

采购管理信息： 24023635
PMCID公司：项目经理3758330
内政部： 10.1371/日志.pone.0072720

小鼠嗅上皮线粒体铁蛋白的磁共振成像报告

比斯特拉·奥尔丹诺娃等。公共科学图书馆一号. 2013.

.2013年8月30日；8（8）：e72720。

doi:10.1371/journal.pone.0072720。 2013年电子收集。

作者

比斯特拉·奥尔丹诺娃¹, 凯文·希钦斯, 克林顿·S·罗宾逊, 埃里克·T·阿伦斯

附属

¹美国宾夕法尼亚州匹兹堡卡内基梅隆大学生物科学系；美国宾夕法尼亚州匹兹堡卡内基梅隆大学匹兹堡核磁共振生物医学研究中心。

采购管理信息： 24023635
PMCID公司：项目经理3758330
内政部： 10.1371/日志.pone.0072720

摘要

我们报道了MRI报告基因的设计及其在无创分子成像中的应用。我们修饰了线粒体铁蛋白，使其定位在细胞质中。我们证实了这种工程蛋白在细胞中的有效加工，并证明了哺乳动物细胞中的高铁负荷。记者的细胞内定位表现为明显的簇群，可提供强大的MRI对比度。我们使用这个新的报告人在体内和体外成像小鼠上皮中天然嗅觉神经元的基因表达。这个健壮的MRI报告员可以促进嗅觉分子机制的研究，监测鼻内基因治疗的传递，以及活体受试者的广泛细胞追踪和基因表达研究。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争利益：提交人声明，不存在相互竞争的利益。

数字

**图1。MRI报告基因的构建及其表达。**
(A类)线粒体铁蛋白（FTMT）基因在巨细胞病毒（CMV）启动子下表达，线粒体靶向先导完整。底部，线粒体靶向先导从等基因FTMT结构中截短，以实现细胞质定位（cytoFTMT）。(B类)用表达这两种结构的腺病毒载体转导48小时后，Western blotting显示FTMT在U2OS细胞中的表达。

**图2。U2OS细胞的共焦图像显示转基因报告者与蛋白质加工途径中的细胞器共定位。**
(A类)线粒体靶向完整的FTMT（绿色）定位于细胞线粒体（红色）。(B类)细胞FTMT（绿色）形成聚集体，与线粒体（红色）低水平共定位。(C类)相比之下，L*H铁蛋白嵌合体（绿色）呈弥漫性细胞质分布。(D类)FTMT（绿色）不与溶酶体（红色）共定位。(E类)cytoFTMT（绿色）不与溶酶体（红色）共定位。(F类)cytoFTMT（红色）未保留在高尔基体（绿色）中。细胞核被赫斯特蓝染色。比例尺 = 20微米。

**图3。铁蛋白报告器有效地装载铁，对细胞无毒。**
(A类)表达铁蛋白转基因并在富含铁的介质中生长的U2OS细胞的电感耦合等离子体发射光谱（ICP-ES）。表达所有铁蛋白的细胞比lacZ对照组和无载体（NV）对照组的铁含量显著增加。细胞FTMT转基因比FTH负载更多的铁（方差分析===================================================================0.00008，然后进行Tukey检验以进行均值比较）。(B类)细胞毒性试验显示U2OS细胞中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）酶活性。溶解的细胞具有100%的毒性。阳性对照（+）是用细胞毒性生物碱喜树碱孵育的细胞。表达所有转基因（铁蛋白和lacZ对照）的细胞彼此之间没有显著差异。

**图4。MRI显示小鼠嗅上皮（OE）细胞FTMT报告子的表达。**
(A类)体内117µm各向同性分辨率的MRI显示嗅球（OB）和MRI报告基因表达部位OE（箭头）的低强度。(B类)体内不同小鼠的矢状切片显示报告细胞FTMT侧的低强度程度（箭头），而lacZ对照侧的对比度没有变化（星号）。(C类)轴向和冠状体外50µm各向同性分辨率的MRI。箭头指向cytoFTMT报告方。对侧接种lacZ对照，对照组无变化。(D类)体外另一只小鼠的矢状切片显示报告细胞FTMT侧的低强度程度（箭头），eGFP对照侧的对比无变化（星号）。

**图5。MRI报告细胞FTMT在小鼠嗅上皮（OE）的嗅觉感觉神经元（OSN）中表达，细胞投射到达嗅球（OB）。**
(A类)报告细胞FTMT（绿色）在OE中显示点状分布（箭头），并在嗅觉标记蛋白（OMP）阳性细胞中表达（红色）。(B类)箭头指向表达OSN的细胞FTMT（绿色）的投影，该投影到达OB的肾小球层。OMP（红色）标记描绘了来自OE的肾小球和OSN轴突。细胞核被赫斯特蓝染色。比例尺 = 20微米。(C类)显示OE对侧对照侧eGFP表达。比例尺 = 100微米。插页显示了OE的细节，绿色单元格具有OSN形态。比例尺 = 20微米。(D类)表达eGFP的OSN到达OB的肾小球层。比例尺 = 50微米。插页显示了OSN的肾小球和突触末端的细节（箭头）。比例尺 = 20微米。细胞核被赫斯特蓝染色。

**图6。接种了cytoFTMT报告细胞的组织没有显示出明显的毒性，并积累了铁。**
(A类)显示包括小鼠嗅上皮（OE）和嗅球（OB）在内的切片的苏木精伊红（H&E）染色，右侧显示MRI报告者，左侧显示eGFP。比例尺==================================================================200微米(B类)插入内容显示了OE的更多细节，细胞形态正常，无明显毒性。比例尺 = 50微米。(C类)包括OB和OE部分的Perls铁染色。星号位于隔膜的控制eGFP侧。比例尺 = 200微米。(D类)插页显示了感觉神经元层铁积累（蓝色）的放大视图。比例尺 = 50微米。

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