목적: Firefly luciferase (이하 Fluc)는 분자영상 분야에 가장 널리 쓰이는 리포터 유전자 중 하나이다. 발광반응의 기질로 사용되는 D-luciferin 은 가격이 비싸고 실험동물의 무게에 비례해서 기질을 주입 하므로 마우스나 렛트와 같은 소동물을 대상으로 전임상 연구가 이루어지고 있다. 본 실험실에서는 중동물인 토끼의 관절강에 D-luciferin을 국소 주입하여 발광영상을 획득하였다. 대상 및 방법: 연골세포를 일주일 동안 배양한 후 Fluc 아데노바이러스에 감염시켰다. 감염된 연골세포를 토끼의 관절강에 주입 또는 이식하였다. 착상된 무릎의 관절강부위에 D-luciferin을 국소 주입한 후 본 실험실서 보유하고 있는 CCD 카메라가 장착된 실시간 영상장비를 이용하여 날짜 별로 분자영상을 획득하였다. 결과: 착상되어진 토끼의 관절강 부위에 기질을 국소주입하여 영상을 성공적으로 획득하였다. 연골세포 주입 및 이식 후 1일째부터 토끼의 관절강에서 빛이 방출되었으며 토끼의 관절강에 주입하는 것보다 이식하는 방법이 강한 빛을 방출함을 알 수 있었다. 또한 7일째까지 토끼의 관절강에 연골세포를 이식한 것이 주입한 것보다 총 광량이 5배에서 10배까지 강하게 나타남을 확인하였고 9일째에는 약 10배정도 강하게 나타났다. 결론: 중동물인 토끼를 이용하여 Fluc을 발현하는 연골세포를 주입 또는 이식한 관절강에 D-luciferin을 국소 주입하여 영상을 성공적으로 획득하였으며, 이러한 결과를 통해 중동물에 소량의 D-luciferin 국소주입하여도 발광영상을 얻는데 충분함을 알 수 있었다.
Purpose: Luciferase is one of the most commonly used reporter enzymes in the field of in vivo optical imaging. D-luciferin, the substrate for firefly luciferase has very high cost that allows this kind of experiment limited to small animals such as mice and rats. In this current study, we validated local injection of D-luciferin in the articular capsule for bioluminescence imaging in rabbits. Materials and Methods: Chondrocytes were cultured and infected by replication-defective adenoviral vector encoding firefly luciferase (Fluc). Chondrocytes expressing Fluc were injected or implanted in the left knee joint. The rabbits underwent optical imaging studies after local injection of D-luciferin at 1, 5, 7, 9 days after cellular administration. We sought whether optimal imaging signals was could be by a cooled CCD camera after local injection of D-luciferin. Results: Imaging signal was not observed from the left knee joint after intraperitoneal injection of D-luciferin (15 mg/kg), whereas it was observed after intraarticular injection. Photon intensity from the left knee joint of rabbits was compared between cell injected and implanted groups after intraarticular injection of D-luciferin. During the period of imaging studies, photon intensity of the cell implanted group was 5-10 times higher than that of the cell injected group. Conclusion: We successfully imaged chondrocytes expressing Fluc after intraarticular injection of D-luciferin. This technique may be further applied to develop new drugs for knee joint disease.
