インドシアニン緑と結合した酸化鉄ナノ粒子を使用したアテローム硬化性プラークのマクロファージの活性化可能な蛍光イメージング

背景と目的：マクロファージは、不安定なアテローム性動脈硬化プラークの形成における重要な要因であり、マクロファージイメージングを通じて特定される可能性があります。生体適合性試薬で構成されるインドシアニン緑（ICG）（IONP-ICG）と共役した酸化鉄ナノ粒子（IONP）の活性化可能な蛍光プローブが、アテローム性動脈硬化プラークに存在するマクロファージを視覚化できるかどうかをテストしました。 方法：さまざまな数のICG分子と共役化されたIONPベースのプローブが合成されました。6週齢の自発的な高脂血症（SHL）マウスに14週間、西部または正常な食事を与えられ、IONP-ICG（55.8mg Fe/kg）を静脈内注射しました。48時間後に大動脈を採取し、アテローム性動脈硬化型プラークを含む大動脈を画像化しました。 結果：IONP-ICG溶液を使用したファントムイメージング研究により、IONP-ICG溶液に界面活性剤を添加すると蛍光活性化が得られることが実証されました。マクロファージとIONP-ICGとのインキュベーションにより、IONP-ICGおよび近赤外蛍光（NIRF）活性化の内在化が行われました。NIRFイメージング研究では、激しい蛍光シグナルが主にアテローム硬化性プラークの縁ではっきりと見え、プラーク内で比較的弱いシグナルが明らかであり、アテローム硬化性プラークでのNIRF信号の検出可能性を示しています。NIRFの定量的評価では、より多くのICG分子と結合したプローブの投与により、NIRFシグナルが大幅に増加し、ICG分子の数が多いプローブが機密性の高いNIRF検出に効果的であることを示しています。低コレステロール正常食を投与されたSHLマウスは、西洋食を与えられたマウスと比較して、NIRFシグナルが有意に低いことを示しました。組織学的に、アテローム性動脈硬化プラークのNIRFシグナルは、マクロファージの位置と強く相関しており、IONP-ICGを使用したNIRFマクロファージイメージングの可能性を示唆しています。 結論：活性化可能なNIRFプローブ、IONP-ICGを使用して、アテローム性動脈硬化プラークにおけるマクロファージの局在化が達成される場合があります。

BACKGROUND AND AIMS: Macrophages are key factors in the formation of unstable atherosclerotic plaques, which may be identified through macrophage imaging. We tested whether activatable fluorescence probes of iron oxide nanoparticles (IONPs) conjugated with indocyanine green (ICG) (IONP-ICG), consisting of biocompatible reagents, can visualize macrophages present in atherosclerotic plaques. METHODS: IONP-based probes conjugated with different numbers of ICG molecules were synthesized. Six-week-old spontaneously hyperlipidemic (SHL) mice were fed either a Western or normal diet for 14 weeks, and were intravenously injected with IONP-ICG (55.8 mg Fe/kg). Aortas were harvested 48 h later, and aortas containing atherosclerotic plaques were imaged. RESULTS: Phantom imaging studies using IONP-ICG solution demonstrated that the addition of surfactants to IONP-ICG solutions yielded fluorescence activation. Incubation of macrophages with IONP-ICG led to internalization of IONP-ICG and near infrared fluorescence (NIRF) activation. In NIRF imaging studies, intense fluorescence signals were clearly visible primarily at the margins of atherosclerotic plaques, and relatively weak signals were evident inside the plaques, demonstrating the feasibility of detection of NIRF signals at atherosclerotic plaques. In the quantitative evaluation of NIRF, administration of a probe conjugated with more ICG molecules led to a significant increase in the NIRF signal, indicating that probes with greater numbers of ICG molecules are effective for sensitive NIRF detection. SHL mice given a low-cholesterol normal diet showed a significantly lower NIRF signal compared with mice given the Western diet. Histologically, NIRF signals in atherosclerotic plaques strongly correlated with the location of macrophages, suggesting the possibility of NIRF macrophage imaging using IONP-ICG. CONCLUSIONS: Localization of macrophages in atherosclerotic plaques may be achieved using the activatable NIRF probe, IONP-ICG.