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Method Article
Présenté ici est un protocole pour l’appending peptide CD47 (pepCD47) aux endonts métalliques utilisant la chimie de polybisphosphonate. La fonctionnalisation des enprothents métalliques à l’aide de pepCD47 empêche l’attachement et l’activation des cellules inflammatoires améliorant ainsi leur biocompatibilité.
Les complications clés associées aux endos métalliques nus et aux endosseurs d’échappement de drogue sont la restenose en stent et la thrombose en stent tardive, respectivement. Ainsi, l’amélioration de la biocompatibilité des enprothents métalliques reste un défi de taille. Le but de ce protocole est de décrire une technique robuste de modification de surface métallique par peptides biologiquement actifs pour augmenter la biocompatibilité des implants médicaux de contact avec le sang, y compris les enprotes endovasculaires. CD47 est un marqueur immunologique spécifique aux espèces de soi et a des propriétés anti-inflammatoires. Des études ont montré qu’un peptide de 22 acides aminés correspondant au domaine Ig de CD47 dans la région extracellulaire (pepCD47), a des propriétés anti-inflammatoires comme la protéine pleine longueur. Les études in vivo chez les rats, et les études ex vivo dans les systèmes expérimentaux de lapin et de sang humain de notre laboratoire ont démontré que l’immobilisation pepCD47 sur les métaux améliore leur biocompatibilité en empêchant l’attachement et l’activation inflammatoires de cellules. Cet article décrit le protocole étape par étape pour la fonctionnalisation des surfaces métalliques et de l’attachement peptidique. Les surfaces métalliques sont modifiées à l’aide de bisphosphate de polyallylamine avec des groupes de thiol latents (PABT) suivis de la dépprotection des thiols et de l’amplification des sites thiol-réactifs par réaction avec la polyéthylènemine installée avec des groupes pyridyldithio (PEI-PDT). Enfin, pepCD47, incorporant des résidus terminals de cystéine reliés à la séquence du peptide central par un double espaceur 8-amino-3,6-dioxa-octanoyl, sont fixés à la surface métallique par des liaisons de disulfide. Cette méthodologie d’attachement peptidique à la surface métallique est efficace et relativement peu coûteuse et peut donc être appliquée pour améliorer la biocompatibilité de plusieurs biomatériaux métalliques.
L’intervention coronaire percutanée est la première ligne de thérapie pour traiter des maladies coronaires (CAO) et implique principalement enfiler les artères maladie. Cependant, la restenose en stent (ISR) et la thrombose stent sont des complications communes liées au déploiement de stent1. L’interaction sanguine à l’interface sang-stent se caractérise par une adsorption presque immédiate des protéines plasmatiques à la surface métallique, suivie de l’attachement et de l’activation des cellules plaquettaire et inflammatoire2. La libération des cytokines inflammatoires et des chimiokines des cellules inflammatoires activées conduit à la modification phénotypique des cellules musculaires lisses vasculaires (VSMC) dans le média tunica et déclenche leur migration centripète vers le compartiment intimal. La prolifération du VSMC activé dans l’intima a comme résultat l’épaississement intimal de couche, le rétrécissement de lumen et la restenosis in-stent3. Des endossés d’échappement de drogue (DES) ont été développés pour empêcher la prolifération de VSMC ; cependant, ces médicaments ont un effet cytotoxique hors cible sur les cellules endothéliales4,5. Par conséquent, la thrombose stent tardive est une complication commune liée au DES6,7. Les endoprothènes faits de polymères biodégradables, tels que le poly-L-lactide, se sont montrés très prometteurs dans les expériences animales et les premiers essais cliniques, mais ont finalement été rappelés lorsque l’utilisation clinique « réelle » a démontré leur infériorité par rapport à la3e génération des DES8. Par conséquent, il est nécessaire d’améliorer la biocompatibilité des enfiles métalliques nues pour de meilleurs résultats pour les patients.
CD47 est une protéine transmembrane omniprésente qui inhibe la réponse immunitaire innée lorsqu’elle est liée à son récepteur cognate Signal Regulatory Protein alpha (SIRPα)9. Le récepteur SIRPα a un domaine de motif inhibiteur de la tyrosine des cellules immunitaires (ITIM) et les événements de signalisation sur SIRPα - interaction CD47 aboutit finalement à la downregulation de l’activation des cellulesinflammatoires 10,11,12,13. La recherche dans notre laboratoire a prouvé que le CD47 recombinant ou son dérivé de peptide, correspondant au domaine ig d’acide aminé 22 de la région extracellulaire de CD47 (pepCD47), peut réduire la réponse immunisée d’hôte à une gamme de biomatériauxmédicalement pertinents 14,,15,,16. Récemment, nous avons démontré que le pepCD47 peut être immobilisé sur des surfaces en acier inoxydable et réduire considérablement la réponse pathophysiologique associée à la restenose. Il convient de noter que les surfaces modifiées pepCD47 sont favorables à des conditions d’utilisation pertinentes telles que le stockage à long terme et la stérilisation à l’oxyded’éthylène 17. À cette fin, pepCD47 peut être une cible thérapeutique utile pour répondre aux limitations cliniques des enfilents endovasculaires.
La stratégie pour l’attachement covalent du pepCD47 à une surface métallique implique une série de nouvelles modifications chimiques de la surface métallique. Les surfaces métalliques sont d’abord recouvertes de bisphosphonate de polyallylamine avec des groupes de thiol latents (PABT), suivies de la dépprotection des thiols et de l’attachement de la polyéthylèneeimine (Î.-P.-É.) aux groupes pyridyldithio installés (PDT). Les groupes PDT de l’Î.-P.-É. non consommés dans la réaction avec des thiols pabt déprotégés sont alors réagis avec pepCD47 incorporant des thiols dans les résidus terminals de cystéine, ayant pour résultat le pepCD47 liant à la surface de métal par l’intermédiaire d’un lien de disulfide14,,17,18. Nous avons utilisé un pepCD47 conjugué au fluorophore (TAMRA-pepCD47) pour déterminer la concentration d’intrants du peptide qui entraîne l’immobilisation maximale du peptide à la surface. Enfin, nous avons évalué la capacité anti-inflammatoire aiguë et chronique des surfaces métalliques enduites pepCD47, ex vivo, à l’aide de l’appareil de boucle Chandler, et de l’essai d’expansion de l’attachement monocyte/macrophage, respectivement.
Cet article fournit un protocole systématique pour l’attachement des peptides thiolated à la surface en métal ; déterminer la densité maximale d’immobilisation du peptide; et évaluer les propriétés anti-inflammatoires des surfaces métalliques enduites pepCD47 exposées au sang entier et aux monocytes isolés.
Tous les échantillons humains pour cette expérience ont été obtenus conformément à la CISR du Children’s Hospital de Philadelphie. Toutes les expériences sur les animaux ont été réalisées sur approbation de l’IACUC du Children’s Hospital de Philadelphie.
1. Revêtement des surfaces métalliques nues avec PEI-PDT
2. Fixation et évaluation qualitative/quantitative de la rétention conjuguée de pepCD47 de fluorophore sur la surface métallique utilisant la microscopie et la fluorimétrie de fluorescence
3. Attacher le pepCD47 humain aux surfaces modifiées de l’Î.-P.-É.
4. Enduire les surfaces modifiées de l’Î.-P.-É. et de la séquence brouillée (Scr)
5. Boucle chandler pour analyser l’attachement cellulaire aux surfaces métalliques
6. Analyser l’attachement cellulaire aux surfaces métalliques à l’aide du colorant CFDA
7. Fixation des monocytes et expansion du macrophage sur les surfaces métalliques modifiées et nues pepCD47
Les surfaces métalliques sont rendues thiol-réactives pour l’attachement au peptide par une série de modifications chimiques, comme l’illustre la figure 1. L’incubation pabt suivie d’un traitement PEI-PDT rend la surface métallique utilisable pour l’attachement au peptide. Peptide CD47 (pepCD47) contenant des résidus de cystéine à C-terminus joints à la séquence pepCD47 de base par un pont AEEAc double flexible est covalently attaché aux surfaces thiol-réactives par des ...
Nous démontrons et décrivons une stratégie chimique relativement nouvelle pour annexer les moieties thérapeutiques de peptide à une surface en acier inoxydable avec l’objectif global de réduire la réactivité de la surface avec les cellules inflammatoires trouvées dans le sang. La chimie du bisphosphonate décrite dans le ci-après implique la formation de liaisons coordonnées entre les oxydes métalliques et les groupes de bisphosphonate de PABT. L’épaisseur du monomère polybisphosphonate formé sur la su...
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
L’élaboration de protocoles et les études présentées dans le présent document ont été appuyées par le financement R01 des NIH (NBIB) (# EB023921) à la FI et au SJS, et par le financement R01 des NIH (NHLBI) (# HL137762) à if et RJL.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 M Tris-HCL | Invitrogen | 15567-027 | pH - 7.5 |
4% Glutaraldehyde | Electron Microscopy Sciences | 16539-07 | |
4% Sodium Citrate | Sigma | S5770 | |
ACK lysing buffer | Quality Biologicals | 118-156-721 | |
anti-CD45RA Ab (mouse anti-rat; clone OX-19) | Biolegend | 202301 | |
anti-CD5 Ab (mouse anti-rat; clone OX-19) | Biolegend | 203501 | |
anti-CD6 Ab (mouse anti-rat; clone OX-52) | BD Biosciences | 550979 | |
anti-CD68 Ab (mouse anti-rat; clone ED-1) | BioRad | MCA341 | |
anti-CD8a Ab (mouse anti-rat; clone OX-8) | Biolegend | 201701 | |
Chloroform Certified ACS | Fisher Chemical | C298-500 | |
Dimethyl Formammide (DMF) | Alfa Aesar | 39117 | |
Embra stainless steel grid | Electron Microscopy Sciences | E200-SS | stainless steel mesh mesh disks |
Ficoll Hypaque | GE Healthcare | 17-1440-02 | |
Glacial acetic acid | ACROS organic | 148930025 | |
goat anti-mouse IgG Alexa Fluor | ThermoFisher | A11030 | |
Heparin sodium | Sagent Pharmaceuticals | 402-01 | |
Human pepCD47 | Bachem | 4099101 | |
Isopropanol | Fisher Chemical | A426P-4 | |
Metal adapters | Leur Fitting | 6515IND | 1 way adapter 316 ss 1/4"-5/16" hoes end |
Methanol | RICCA chemical company | 4829-32 | |
Microscope | Nikon Eclipse | TE300 | |
Phosphate buffered saline (PBS) | Gibco | 14190-136 | |
Pottasium Bicarbonate (KHCO3) | Fisher Chemical | P184-500 | |
PVC tubes | Terumo-CVS | 60050 | 1/4" X 1/16 8' |
sodium cacodylate buffer with 0.1M sodium chloride | Electron Microscopy Sciences | 11653 | |
Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) | Bio-Rad laboratories | 161-0302 | |
Sodum actetate (C2H3NaO2) | Alfa Aesar | A13184 | |
Src peptide | Bachem | 4092599 | |
Stainless steel (AISI 304) cylinder-shaped samples with a lumen | Microgroup, Medway, MA | 20097328 | 1 cm X 6 mm OD |
Stainless steel foils (AISI 316L) | Goodfellow, Coraopolis, PA | 100 mm X 100 mm X 0.05 mm | |
Tetramethylrhodamine-conjugated pepCD47 (TAMRA-pepCD47) | Bachem | 4100277 | |
TMB (3,3’ ,5,5’ -tetramethylbenzidine) substrate and tris (2-carboxyethyl) phosphine hydrochloride (TCEP) | Thermo Scientific | PG82089 | |
Tween-20 | Bio-Rad laboratories | 170-6531 | |
Vybrant CFDA SE Cell Tracer Kit | Invitrogen | V12883 |
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