류마티스 관절염 동물 모델에서 활성 대식세포 표적 18F-FEDAC PET을 이용한 관절염 평가

Abstract

목적: 류마티스 관절염 (RA)은 만성적 활막염에 의한 비가역적 연골 및 골 파괴가 특징적이며, 질병의 조기 발견 및 비침습적 모니터링은 RA의 적절한 관리를 위해 중요하다. 18F-FEDAC (N-Benzyl-N-methyl-2-[7,8-dihydro-7-(2-18F-fluoroethyl)-8-oxo-2-phenyl-9H-purin-9-yl]acetamide)은 translocator protein (TSPO)에 대한 radioligand로서, TSPO는 RA 초기 단계에 관여하는 활성화 대식세포에서 발현이 증가한다. 본 연구에서 대표적인 RA 동물 모델인 collagen-induced arthritis (CIA) 모델을 이용하여 관절염의 진단 및 모니터링에 대한 18F-FEDAC의 적용 가능성을 평가했다. 또한, 관절염 평가 연구에 가장 널리 사용되는 18F-FDG와 비교하여 무증상 관절염의 발견에 대한 18F-FEDAC의 적용 가능성을 평가했다.<br/> 연구방법: In vitro 실험을 위해, lipopolysaccharide (LPS)를 처리하여 RAW 264.7 마우스 대식세포를 활성화시켰다. 활성화된 대식세포에서 TSPO mRNA의 발현 수준은 정량적 중합 효소 연쇄 반응 (qPCR)에 의해 측정되었고 대조군과 비교하였다. 활성화된 대식세포에서의 TSPO 단백질의 발현 수준은 Western blotting 분석 (WB)으로 측정하였고, 대조군과 비교하였다. In vitro cell uptake 및 18F-FEDAC의 특이적 결합을 감마 카운터를 사용하여 평가하였다. In vivo 실험을 위해 DBA/1 마우스로부터 CIA를 유도하였고 관절염의 발현 및 임상적 중증도 점수를 정기적으로 확인하였다. 18F-FEDAC 및 18F-FDG 양성자 방출 단층 촬영 (PET)을 두 시점 (면역 접종 후 23일 및 37 일)에 시행하였으며 관절의 섭취를 standardized uptake value (SUV)와 target-to-background ratio (TBR) 로서 평가하였다. 18F-FEDAC 및 18F-FDG의 시간에 따른 변화 및 관절에서의 섭취를 CIA군과 대조군 간 비교 평가하였다. 18F-FEDAC 및 18F-FDG 섭취와 임상적 관절염 점수와의 상관성을 평가하였다. 촬영 종료 후 희생한 동물의 조직 염색을 통해 대식세포 및 TSPO 발현을 평가하였다.<br/> 결과: qPCR 결과에 따르면, 활성화 대식세포에서 TSPO mRNA의 발현 수준은 대조군보다 3.8 배 높았다. WB 결과에 따르면, 활성화 대식세포에서 TSPO 단백질의 발현 수준은 대조군보다 3.0 배 높았다. 활성화 대식세포에서의 18F-FEDAC의 세포 섭취는 대조군에서의 섭취보다 2.0 배 높았다. 또한, 활성화 대식세포에서의 18F-FEDAC의 흡수는 TSPO specific ligand인 PK11195에 의해 성공적으로 차단되어 TSPO에 대한 특이적 결합을 증명하였다. CIA 모델에서 첫번째 면역 접종 후 26 일째에 관절의 종창이 나타나기 시작하였으며 시간이 지남에 따라 관절염은 악화되었다. 군 별로 비교하였을 때, 면역 접종 후 23 일째 CIA군에서의 18F-FEDAC 섭취는 임상적 관절염 발현이 발현하기 전이지만 정상군에 비해 유의하게 높았으며 (p <0.001), 18F-FDG 섭취는 정상군과 유의한 차이가 없었다 (p=ns). 면역 접종 후 37 일째 CIA군에서의 18F-FEDAC 섭취는 정상군보다 여전히 높았으며 (p=0.028 for SUV