一位约翰·霍普金斯大学的医学科学家花了30年的时间研究如何将化学标签放入细胞中以跟踪它们在活组织中的运动，他发现某些自我更新的干细胞具有内置的示踪剂——由糖制成——当注射到小鼠大脑中时，这些示踪剂无需添加化学“标签”就能完成这项工作. The finding, 由干细胞制成，广泛用于多发性硬化症和其他神经退行性疾病的实验性治疗, was a welcome surprise, the investigators say.

“有一个完整的科学领域致力于化学和基因细胞标记, because otherwise, 我们无法看到经过特殊和昂贵的工程改造的治疗细胞去了哪里，也无法看到它们是否到达了体内修复或替换病变组织的预定位置,” says Jeff Bulte, Ph.D., 约翰霍普金斯大学医学院放射学和放射学教授，约翰霍普金斯细胞工程研究所细胞成像主任.

If confirmed with subsequent experiments, the new study should, Bulte says, 精简和推进脑部疾病的恢复性研究, 由于大脑及其血脑屏障的敏感性，被认为是最难追踪治疗的器官.

In Bulte’s experience, he says, 标记用于任何器官的人体临床试验的治疗细胞是一个昂贵且困难的过程, 需要广泛的安全性研究，并让科学家团队专注于寻找更好的方法来追踪被多发性硬化症和其他神经退行性疾病损害的治疗细胞.

For such research, 长期以来，科学家们一直在使用所谓的间充质间质细胞, 在骨髓中发现的一种干细胞，可以发育成多种类型的细胞, and also reduce inflammation.

In the new proof-of principle study described Feb. 7 in Nature Biomedical Engineering, Bulte和他的研究小组发现，这些间充质间质细胞含有高浓度的甘露糖, 它与葡萄糖类似，可以通过基于磁共振成像(MRI)的标准成像方法轻松成功地发现。.

Bulte的团队在《全球十大外围足球平台》杂志上发表了另一项研究后，产生了使用糖作为示踪剂的想法 Nature Communications 这表明某些肿瘤细胞失去了大量的糖分子，很容易被核磁共振仪检测到. Yue Yuan, Ph.D., a researcher in Bulte’s lab, 他们发现干细胞中含有丰富的甘露糖——大约是普通细胞中甘露糖含量的两到三倍.

Because the cells of mammals generally lack a high sugar content, Bulte and his team reasoned, 注射天然含有大量糖的干细胞可能很容易在脑组织的背景下被发现.

For their study, Bulte的团队将四种类型的人类细胞注射到活老鼠的大脑中, including mesenchymal stem cells. For each cell type, the researchers injected 300,000 cells.

Then, 在两周的时间里，研究人员使用核磁共振成像来追踪他们在哪里发现了注射细胞簇.

他们发现间充质干细胞的MRI信号比其他三种注射细胞类型高约60%, and was easily seen on MR images up to two weeks after injection. Interestingly, they say, only live cells produced an MRI signal, 创造了使用该技术测定移植细胞存活率的机会, as well as tracking.

Bulte的团队正在计划进一步的研究，以确定细胞糖分子是否可以用于检测干细胞向其他细胞类型的分化.

“It’s extraordinary to find, 在我开始研究标记细胞领域30年后, 大脑中的这些间充质干细胞根本不需要进行化学标记来进行追踪, and there may be better, easier ways to track these cells in the brain,” says Bulte.

本研究由Pearl and Yueh-Heng Yang基金会和美国国立卫生研究院(R56 NS098520和P41 EB024495)资助。.

In addition to Bulte and Yuan, 在约翰霍普金斯大学期间为这项研究做出贡献的科学家包括王丛晓, Shreyas Kuddannaya, Jia Zhang, Dian R. Arifin, Zheng Han, Piotr Walczak and Guanshu Liu.

Bulte是NovaDip Biosciences SA、nanomemedigene LLC和superbranch的有偿顾问. 这些安排已由约翰霍普金斯大学根据其利益冲突政策进行审查和批准.