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Method Article
Die Nahinfrarot-Photoimmuntherapie (NIR-PIT) ist eine aufstrebende krebstherapeutische Strategie, die ein Antikörper-Photoabsorber-Konjugat (IR700Dye) und NIR-Licht verwendet, um Krebszellen zu zerstören. Hier stellen wir eine Methode vor, um die Antitumorwirkung von NIR-PIT in einem Mausmodell für pleural disseminierten Lungenkrebs und malignes Pleuramesotheliom mittels Biolumineszenzbildgebung zu bewerten.
Die Wirksamkeit der Photoimmuntherapie kann mit einem orthotopen Mausmodell genauer beurteilt werden als mit einem subkutanen. Ein Pleuraverbreitungsmodell kann zur Bewertung von Behandlungsmethoden für intrathorakische Erkrankungen wie Lungenkrebs oder malignes Pleuramesotheliom verwendet werden.
Die Nahinfrarot-Photoimmuntherapie (NIR-PIT) ist eine kürzlich entwickelte Krebsbehandlungsstrategie, die die Spezifität von tumoranvisierenden Antikörpern mit der Toxizität kombiniert, die durch einen Photoabsorber (IR700Dye) nach Exposition gegenüber NIR-Licht verursacht wird. Die Wirksamkeit von NIR-PIT wurde unter Verwendung verschiedener Antikörper berichtet; die therapeutische Wirkung dieser Strategie wurde jedoch nur in wenigen Berichten in einem orthotopischen Modell gezeigt. In der vorliegenden Studie zeigen wir ein Beispiel für die Wirksamkeitsbewertung des pleural disseminierten Lungenkrebsmodells, das mit NIR-PIT behandelt wurde.
Krebs bleibt trotz jahrzehntelanger Forschung eine der Hauptursachen für die Sterblichkeit. Ein Grund dafür ist, dass Strahlentherapie und Chemotherapie hochinvasive Techniken sind, die ihren therapeutischen Nutzen einschränken können. Zell- oder molekular-zielgerichtete Therapien, bei denen es sich um weniger invasive Techniken handelt, erhalten erhöhte Aufmerksamkeit. Die Photoimmuntherapie ist eine Behandlungsmethode, die die therapeutische Wirkung durch die Kombination von Immuntherapie und Phototherapie synergistisch verstärkt. Die Immuntherapie verbessert die Tumorimmunität, indem sie die Immunogenität der Tumormikroumgebung erhöht und die immunregulatorische Unterdrückung reduziert, was zur Zerstörung von Tumoren im Körper führt. Die Phototherapie zerstört Primärtumoren mit einer Kombination aus Photosensibilisatoren und Lichtstrahlen, und tumorspezifische Antigene, die aus den Tumorzellen freigesetzt werden, verbessern die Tumorimmunität. Tumore können selektiv mit Photosensibilisatoren behandelt werden, da sie spezifisch und selektiv für die Zielzellen sind. Die Modalität der Phototherapie umfasst photodynamische Therapie (PDT), photothermische Therapie (PTT) und photochemische Therapien1.
Die Nahinfrarot-Photoimmuntherapie (NIR-PIT) ist eine kürzlich entwickelte Methode der Antitumor-Phototherapie, die photochemisch basierte Therapie und Immuntherapiekombiniert 1,2. NIR-PIT ist eine molekular zielgerichtete Therapie, die auf spezifische Zelloberflächenmoleküle durch die Konjugation eines Nahinfrarot-Siliziumphthalocyaninfarbstoffs, IRdye 700DX (IR700), zu einem monoklonalen Antikörper (mAb) abzielt. Die Zellmembran der Zielzelle wird bei Bestrahlung mit NIR-Licht (690 nm)zerstört 3.
Das Konzept der gezielten Lichttherapie durch Kombination herkömmlicher Photosensibilisatoren und Antikörper oder gezielter PDT ist über drei Jahrzehnte alt4,5. Frühere Studien haben versucht, konventionelle PDT-Wirkstoffe anzusprechen, indem sie mit Antikörpern konjugiert wurden. Der Erfolg war jedoch begrenzt, da diese Konjugate aufgrund der Hydrophobie der Photosensibilisatoren in der Leber eingeschlossen waren6,7. Darüber hinaus unterscheidet sich der Mechanismus von NIR-PIT völlig von dem der herkömmlichen PDT. Herkömmliche Photosensibilisatoren erzeugen oxidativen Stress, der aus einer Energieumwandlung resultiert, die Lichtenergie absorbiert, in einen angeregten Zustand verrenkt, in den Grundzustand übergeht und Apoptose verursacht. NIR-PIT verursacht jedoch eine schnelle Nekrose, indem es die Zellmembran direkt zerstört, indem Es Photosensibilisatoren auf der Membran durch eine photochemische Reaktion aggregiert8. NIR-PIT ist der herkömmlichen zielgerichteten PDT in vielerlei Hinsicht überlegen. Herkömmliche Photosensibilisatoren haben niedrige Extinktionskoeffizienten, die die Bindung einer großen Anzahl von Photosensibilisatoren an ein einzelnes Antikörpermolekül erfordern, was möglicherweise die Bindungsaffinität verringert. Die meisten herkömmlichen Photosensibilisatoren sind hydrophob, was es schwierig macht, die Photosensibilisatoren an Antikörper zu binden, ohne ihre Immunreaktivität oder In-vivo-Zielakkumulation zu beeinträchtigen. Herkömmliche Photosensibilisatoren absorbieren typischerweise Licht im sichtbaren Bereich und reduzieren die Gewebepenetration.
Mehrere Studien zu NIR-PIT, die auf intrathorakische Tumoren wie Lungenkrebs und maligne Pleuramesotheliomzellen (MPM) abzielen, wurden berichtet9,10,11,12,13,14,15,16,17. Allerdings haben nur wenige Berichte die Wirksamkeit von NIR-PIT in pleural disseminierten MPM- oder Lungenkrebsmodellen9,10,11,12beschrieben. Subkutane Tumor-Xenograft-Modelle gelten als Standard-Tumormodelle und werden derzeit häufig verwendet, um die Antitumoreffekte neuer Therapien zu bewerten18. Die mikroumgebung des subkutanen Tumors ist jedoch nicht freizügig für die Entwicklung einer geeigneten Gewebestruktur oder eines Zustands, der einen echten malignen Phänotyp19, 20,21,22richtig rekapituliert . Idealerweise sollten orthotopische Krankheitsmodelle für eine genauere Beurteilung der Antitumorwirkungen erstellt werden.
Hier demonstrieren wir eine Methode zur Wirksamkeitsbewertung in einem Mausmodell für pleural disseminierten Lungenkrebs, das mit NIR-PIT behandelt wurde. Ein Pleuraverbreitungsmausbau-Mausmodell wird durch Injektion von Tumorzellen in die Brusthöhle generiert und mittels Luciferase-Lumineszenz bestätigt. Die Maus wurde mit einer intravenösen Injektion von mAb behandelt, konjugiert mit IR700 und NIR-Bestrahlung in die Brust. Die therapeutische Wirkung wurde mittels Luciferase-Lumineszenz evaluiert.
Alle In-vivo-Experimente wurden in Übereinstimmung mit dem Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortierressourcen des Nagoya University Animal Care and Use Committee durchgeführt (Genehmigung #2017-29438, #2018-30096, #2019-31234, #2020-20104). Sechs Wochen alte homozygote athymische Nacktmäuse wurden im Animal Center der Nagoya University gekauft und gepflegt. Bei der Durchführung des Verfahrens an Mäusen wurden sie mit Isofluran betäubt (Einführung: 4-5%, Erhaltung 2-3%); die Pfote wurde mit einer Pinzette gedrückt, um die Tiefe der Anästhesie zu bestätigen.
1. Konjugation von IR700 mit mAb
2. Generierung eines Pleura-Verbreitungsmodells
3. Messung der Biolumineszenz
HINWEIS: Die für die Datenerfassung verwendete Software ist in der Materialtabelleaufgeführt.
4. Diffuse Lumineszenz-Bildgebungstomographie (DLIT)
HINWEIS: Die für die Datenerfassung verwendete Software ist in der Materialtabelleaufgeführt.
5. NIR-PIT für in vivo Pleuraverbreitungsmodell
Der Anti-Podoplanin-Antikörper NZ-1 wurde mit IR700 konjugiert, um NZ-1-IR700 zu erzeugen. Wir haben die Bindung von NZ-1 und IR700 auf einer SDS-PAGE bestätigt (Abbildung 8). Luciferase-exprimierendes H2373 (H2373-luc) wurde hergestellt, indem maligne Mesotheliomzellen (H2373) mit einem Luciferase-Gen10transfiziert wurden.
Wir betäubten 8-12 Wochen alte weibliche homozygote athymische Nacktmäuse und injizierten 1 × 105 H237...
In dieser Studie demonstrierten wir eine Methode zur Messung der therapeutischen Wirkung von NIR-PIT auf das Pleuraverbreitungsmodell von MPM. Hochselektive Zelltötung wurde mit NIR-PIT durchgeführt; so wurde das normale Gewebe kaum geschädigt23,24,25. Bei dieser Art der selektiven Zelltötung erwies sich NIR-PIT in disseminierten Modellen9,...
Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.
Nichts
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.25w/v% Trypsin-1mmol/l EDTA 4Na Solution with Phenol Red | Wako | 209-016941 | for cell culture |
1mL syringe | TERUMO | SS-01T | for mice experiment |
30G needle | Nipro | 1907613 | for mice experiment |
BALB/cSlc-nu/nu | Japan SLC | ||
Collidal Blue Staining Kit | Invitrogen | LC6025 | use for gel protein staining |
Coomassie (bradford) Plus protein assay | Thermo Fisher Scientific Inc (Waltham, MA, USA) | PI-23200 | for measuring the APC concentration |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Wako | 043-07216 | use for conjugation of IR700 |
D-Luciferin (potassium salt) | Cayman Chemical | 14681 | for bioluminescence imaging and DLIT |
GraphPad Prism7 | GraphPad software | for statistical analysis | |
Image Studio | Li-Cor Biosciences | for analyzing 700 nm fluorescent image | |
IRDye 700DX Ester Infrared Dye | LI-COR Bioscience (Lincoln, NE, USA) | 929-70011 | |
isoflurane | Wako | 095-06573 | for mice anesthesia |
IVIS Spectrum CT | PerkinElmer | for capturing bioluminescent image and DLIT | |
Living Image | PerkinElmer | for analyzing bioluminescent image and DLIT | |
Na2HPO4 | SIGMA-ALDRICH (St. Louis, MO, USA) | S9763 | use for conjugation of IR700 |
NIR Laser | Changchun New Industries Optoelectronics Technology | MRL-III-690R | for NIR irradiation |
Novex WedgeWell 4 to 20%, Tris-Glycine, 1.0 mm, Mini Protein Gel, 12 well | Invitrogen | XP04202BOX | use for SDS-PAGE |
NuPAGE LDS Sample Buffer (x4) | Invitrogen | NP0007 | use for SDS-PAGE |
Optical power meter | Thorlabs (Newton, NJ, USA) | PM100 | for measuring the output of the NIR laser |
PBS(-) | Wako | 166-23555 | |
Pearl Trilogy imaging system | Li-Cor Biosciences | for capturing 700 nm fluorecent image | |
Penicilin-Streptomycin Solution (x100) | Wako | 168-23191 | for cell culture |
Puromycin Dihydrochloride | ThermoFisher | A1113803 | for luciferase transfection |
RediFect Red-Fluc-Puromycin Lentiviral Prticles | PerkinElmer | CLS960002 | for luciferase transfection |
RPMI-1640 with L-glutamine and Phenol Red | Wako | 189-02025 | for cell culture |
Sephadex G25 column (PD-10) | GE Healthcare (Piscataway, NJ, USA) | 17-0851-01 | use for conjugation of IR700 |
UV-1900i | Shimadzu | for measuring the APC concentration |
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