A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
פפטידים ויראלי-derived מצמידים נוגדן-conjugates (ACs) היא גישה צובר תאוצה בשל הפוטנציאל להעברת מטענים מולקולרית עם הצטברות תאי הגידול מוגברת. ניצול שיטות נפוצות כדי להעריך את ההטיה פפטיד, AC הצטברות תאיים המטען ואת הגידול מיקוד, פרוטוקול זה מסייע החוקרים במהלך שלבי הפיתוח מפתח.
נוגדנים-conjugates (ACs) שונה עם פפטידים נגזר וירוס הם מחלקה פוטנציאל רב עוצמה של הגידול תא משלוח סוכני מטענים מולקולרית המשמשים לטיפול בסרטן והדמיה עקב הצטברות הסלולר מוגברת מעל ACs הנוכחי. במהלך המוקדמות AC במבחנה פיתוח, טכניקות פלורסצנטיות, radioimmunoassays מספיקים לקביעת לוקליזציה תאיים, הצטברות יעילות וספציפיות של תא המטרה. כיום, יש הסכמה כללית על שיטות מתוקננת להכנת תאים להערכת הצטברות תאיים AC ולוקליזציה. בדיקה ראשונית של ACs ששינה עם פפטידים נגזר וירוס הוא קריטי במיוחד אם נבנו כמה מועמדים. קביעת הצטברות תאיים על-ידי קרינה פלואורסצנטית עשויה להיות מושפעת האיתות רקע ACs על פני התא ומסבכים את הפרשנות של הצטברות. עבור radioimmunoassays, תאים בדרך כלל מטופלים הם fractionated ומדד הרדיואקטיביות בתאים תאים שונים. עם זאת, פירוק התא משתנה מתא לתא, לעיתים קרובות גרעינית, cytoplasmic תאים אינן מבודדות בצורה הולמת. זה יכול לייצר מטעה נתונים על מאפייני משלוח המטען. תוך ורידיות radiolabeled נגזר וירוס מהונדס פפטיד ACs בבית הגידול הנושאת עכברים ואחריו רדיונוקלידים הדמיה היא שיטה חזקה לקביעת המאפיינים משלוח פילוח של המטען הגידול בשלב ויוו פיתוח. אולם, זה קידום יחסית לאחרונה, כמה קבוצות העריכו נגזר וירוס מהונדס פפטיד ACs באופן זה. אנו מתארים את העיבוד של תאים שטופלו להעריך בצורה מדויקת יותר נגזר וירוס מהונדס פפטיד AC הצטברות בעת שימוש מיקרוסקופיה קונפוקלית ו- radioimmunoassays. באופן ספציפי, שיטת trypsinizing תאים להסיר את תא השטח מאוגד ACs. כמו כן, אנו מספקים שיטה לשיפור fractionation הסלולר. לבסוף, פרוטוקול זה מספק ויוו שיטה באמצעות טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET) להערכת הגידול הראשוני פילוח נכסים נושאות עכברים. אנו משתמשים radioisotope 64Cu (t1/2 = 12.7 h) כמו תוכן דוגמה פרוטוקול זה.
נוגדנים-conjugates (ACs) הם ביופרמצבטיקה זה אתה הופך מחלקה טרנספורמטיבי של תרופות יעילות לשיפור טיפולים בסרטן, לגילוי גידולים. מורכב נוגדן חד שבטי (mAb) מצומדת כדי מטענים מולקולרי כגון רדיואיזוטופים, מולקולות קטנות רעלנים ביולוגיים, ACs מסוגלים להעביר מטענים אלו תאים סרטניים עם זיקה אנטיגן מטרה מעולה וספציפיות. לפיכך ACs יש פוטנציאל להפחית רעילות ספציפי ולהגדיל המטען פעילות באתר הגידול באופן משמעותי. מבחינה רפואית ACs בהעברת מולקולות קטנות ציטוטוקסיות (המכונה כמו נוגדנים תרופתיים conjugates) אושרו לטיפול בחולים עם סרטן השד והודג'קין לימפומת שנכשלו טיפולים קונבנציונליים 1, 2. בנוסף, ACs בהעברת רדיואיזוטופים (המכונים בדרך כלל radioimmunoconjugates) הם גם בפיתוח. AC הובלת רדיואיזוטופ עבור הדמיה אושרה לזיהוי סרטן הערמונית גרורות 3. עם ACs יותר טיפולית רבים נאספו עבור אישור 4, אופטימיות היא גבוהה לעתיד של ACs כדי לשפר את הטיפול בסרטן 5.
עם זאת, בעת מסירת chemotherapeutics או רדיואיזוטופים, ACs יש קושי ביעילות צבירת אלה מטענים בתוך התאים היעד. היבט זה תורם משמעותית במקרים רבים בחוסר היכולת של ACs לספק לאורך זמן הישרדות ללא מחלה או גידול חדות גבוהה הדמיה 6,7. באופן כללי, לאחר ACs לאגד אנטיגן היעד שלהם הם הם הפנימו באמצעות תהליך המכונה אנדוציטוזה קולטן בתיווך. ACs ואז הם לכודים בתוך endosomes, הנסחר כדי lysosomes על השפלה ולשחרר תוכן של 8. תהליך סחר תאיים מציב אתגרים עבור ACs להשיג ירידה לפרטים המטען גבוהה בעלת יעילות כנגד לחסל תאי סרטן. לדוגמה, רבים אנטיגנים כגון Her2 (יעד עבור טיפולי AC הרצפטין-emtansine) ממחזרים עד 85% נוגדנים מאוגדים ב 30 דקות הראשון 9. יתר על כן, ברגע השפלה מתרחשת, chemotherapeutics המשוחררים, רדיואיזוטופים ניתן באופן פעיל לייצא ביטוי מוגבר ו/או פעילות של קרום הקשורים תחבורה חלבונים 10,11. ליזוזום השפלה פוגעת גם המסירה של הרומן מטענים ביולוגיים כמו אנזימים טיפולית, oligonucleotides כי ניתן לבטל את הפעלתם 12,13. בעיקרו של דבר, התא סרטן הוא יעיל ב abrogating הצטברות תאיים הדרושים של מטענים מועברים על ידי ACs.
פרוטוקול זה מתאר כיצד ליישם את הרעיון של ACs-מצמידים פפטידים נגזר וירוס, במיוחד עבור בריחה אנדוזום מלכוד, לוקליזציה אל גרעין התא. עם תחכום כזה כדי לתפעל את מערכות התא המארח, זה לא מפתיע כי הפיתוח של חלבונים נגזר וירוס ושל פפטידים כמו ביופרמצבטיקה פוטנציאליים יש זמן כבר טבוע מחקר טיפולית 14. במשך מיליוני שנים וירוסים התפתחו לרכוש אוסף יוצא דופן של חלבונים מסוגלים לנצל ביעילות מערכות פיזיולוגיות נורמלית בתרבית של תאים על מנת להזין את התאים המארחים. עבור וירוסים הם הפנימו דרך קולטן בתיווך אנדוציטוזה, הם מאותגרים גם עם בריחה סחר ליזוזום שבו המתקפה של ריכוז המותאמות לשפות אחרות של פרוטאזות יכול להיות בעייתי להישרדות. פפטיד ויראלי-derived טוב מאופיין מנוצל משלוח סמים בריחה אנדוזום מלכודת היא transactivator וירוס הכשל החיסוני האנושי של חלבון שעתוק (תאת) 15. Tat היא הצליחה לברוח אנדוזום מלכודת על ידי חישה pH נמוך בנקודה מתרחשים שינויים הסתגלותי חלבון Tat המאפשר כדי להכניס את עצמו לתוך ולשבש את הממברנה endosomal 16. התוצאה טאט-המטען conjugates יוכלו לגשת הציטופלסמה. הרכיב השני מניפולציה ויראלי הקשורים פרוטוקול זה הוא לגישת להעביר גנים טיפוליים וסמים גרעין ה- 17. וירוסים התפתחו לתמרן בהצלחה מכונות התא המארח מתקדם מעבר קרום גרעיני על ידי עובר דרך גרעיני הנקבובית מורכבים (NPC). מקרומולקולות הסלולר מכילים (או לאגד חלבונים המכילים) אותות לוקליזציה גרעיניים (NLSs) הכרחי עבור איגוד גרעינית כדי להעביר חלבונים (למשל karyopherins α וβ), המספקות את התנועות הנדרש דרך NPC. וירוסים פיתחו חלבונים כדי להכיל רצפים של NLS המספקים להם את היכולת לנצל חלבונים תחבורה התא המארח במחיר לתוך גרעין 18.
ACs רבים יש בעבר היה functionalized עם פפטידים Tat, NLS-נגזר ונבדק על היכולת שלהם להצטבר בתוך תאים סרטניים ועל מיקוד גידולים 19,20,21,22 ,23,24,25,26,27,28,29,30 (טבלה 1). העברת מטענים ציטוטוקסיות מחקרים הראו כי ACs ששינה עם פפטידים נגזר וירוס מסוגלים להגביר משמעותית את הצטברות תאי cytotoxicity, הגידול הרג מעל ACs יאומתו 22,26. תכונה נפוצה עבור מחלקה זו הרומן של AC היא הבנייה שלהם. בדרך כלל, פפטידים מכילים של ציסטאין מסוף לספק קבוצה sulfhydryl חינם. MAbs הם הגיבו קודם עם crosslinker bifunctional noncleavable, המכיל N- hydroxysuccinimide (NHS) וקבוצות maleimide בקצוות מנוגדים. האסטרים NHS להגיב עם ראשי אמינים על mAb כדי ליצור חוב אמיד. MAb יפעלו ויגיבו עם קבוצות maleimide חינם ואז הגיבו עם קבוצות sulfhydryl על פפטידים ליצירת קשר thioester, ובכך מקשר בין פפטיד mAb. למרות homobifunctional crosslinkers היו בשימוש 28, heterobifunctional crosslinker הם יותר נפוץ בבנייה של וירוס-derived פפטיד-ACs 22,23,26, 31,32. פרוטוקול זה משתמש באופן ספציפי את sulfosuccinimidyl crosslinker 4-(N-maleimidomethyl) ציקלוהקסאן-1-carboxylate (sulfo-SMCC) עבור קלות שימוש, מאחר שהוא משמש את נוגדן תרופתיים שאושרו תרכיב הרצפטין-emtansine, ברבים וירוס-derived פפטיד-ACs 8,22,23,26,31,32. נתרן dodecyl סולפט לזיהוי בג'ל (מרחביות-עמוד) היא השיטה העיקרית לקביעת בתחילה יעילות ההטיה ועבור למחצה quantifying המספר של פפטידים לכל mAb. מיקרוסקופיה קונפוקלית באמצעות שכותרתו fluorescently משני נוגדן ספציפי mAb היא בדרך כלל שיטת להערכת בתחילה מאפייני ההפצה תאיים של וירוס-derived ACs פפטיד-השתנה. עד כה, רדיואיזוטופים הם ראשי שתוכן המנות שנמסרו על-ידי וירוס, נגזר ACs פפטיד-השתנה. פילטרציה-מיכשור וציוד הם יתרון כי הרדיואקטיביות בתאי הוא לכמת בקלות על ידי ספירת גמא. בנוסף, ACs זה מתורגם העכבר מודלים של סרטן אנושיים מספקים החוקרים את היכולת להעריך את הגידול מיקוד באמצעות שיטות הדמיה מולקולרית כמו פליטת פוטון בודד שחושב טומוגרפיה ו טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET) 23 , 32 , 33. באופן כללי, הבנייה ובדיקת בדיקות בשיטות בשימוש בעיקר על ידי חוקרים לספק הערכה טובה מאוד של ACs ששינה עם פפטידים נגזר וירוס בשלב הפיתוח ביעילות להזין ולספק מנת תוכן בתוך התאים היעד וכדי היעד גידולים.
Tat - ו NLS-השתנה ACs יש מואר אזורי המפתח לשיפור נוסף המטען בתוך תאי סרטן, גידולים. ביחס NLS-השתנה ACs, היעילות הצטברות תאיים יכול להיות צנוע 23,31,34. הצטברות תאיים לא יעיל נגרם מלכוד endosomal המשך. In vivo מיקוד הגידול יכול גם להיות פחתה עם שני Tat, NLS-מהונדס ACs. רצפי פעיל בלשכת המידע לתיירים, NLS להכיל מספר שאריות טעון חיובית. כאשר מחובר mAbs, החיוב הכולל cationic יכול להיות מוגבר באופן משמעותי 35. כתוצאה מכך, תאת, NLS-מהונדס ACs מוגברת ספיגת ברקמות בריאות, גדל סיווג דם מהירה.
הקבוצה שלנו פיתח תרכובת composite המורכב חומצה כולית מקושר NLS (ChAcNLS; איור 1). ChAcNLS-השתנה ACs מסוגלים להגביר הצטברות תאיים של רדיואיזוטופים ונמסרו ולשפר את הגידול מיקוד בהשוואה NLS-השתנה ומסורתיים ACs 33,34. המנגנון מאחורי חומצה כולית בהשראת היכולת של וירוסים nonenveloped בחר לא יכול להסתמך על קרום פיוז'ן לנצל חומצה כולית לעורר אנדוזום לברוח דרך היווצרות ceramide. לדוגמה, וירוס המעית חזירי מגייס חומצה כולית שמפעיל sphingomyelinase, אשר ה מזרז הידרוליזה של ספינגומיילין לתוך ceramide 36,37,38. זה שיערער ממברנה endosomal ומאפשר וירוס בריחה. לפיכך, חומצה כולית היא רכיב נגזר וירוס נוסף המהווה השלמה של NLS.
כפי שדה זה נע קדימה ובעתיד הפיתוחים להתרחש המטען על ידי ACs ששינה עם וירוס-derived פפטידים, זו תקופה המתאים לספק הפגנות חזותי של המאפיינים שלהם הביוכימי ופונקציונליים במהלך הפיתוח. כאן, אנו מתארים את הפרוטוקול שלנו על הערכה ראשונית של וירוס-derived ACs פפטיד-השתנה לקביעת אך פשוט יעיל הצטברות תאיים והיעדים הגידול במהלך שלב התפתחות מוקדמת. אנו משתמשים mAbs זמינים מסחרית 7G 3 ו A14 כמערכות מודל לדוגמה. הליך 1 מתאר את השימוש מרחביות-דף כמו שיטה המאפשרת להחלטות 'ללכת קדימה/לא' עבור ACs נבנה. הליך 2 מתאר שיטה באמצעות trypsinization המאפשר ויזואליזציה משופרת של הפצה תאיים AC, הצטברות. הליך 3 מתאר שיטה משופרת תאיים fractionation לקבוע במדויק לוקליזציה גרעינית. בהליך זה אנו מנצלים את המטען 64Cu (t1/2 = 12.7 h) כי זה פגיעה בזרימת הסלולר והוא פולט פוזיטרון 10. כך, הליך 4 מתאר ויוו הגידול מיקוד אפיון על ידי חיית המחמד הדמיה להמחיש ספיגת גידול ביחס רקע (דהיינו nontarget בריא רקמות) ולקבוע הדוגמה AC יכולים במיוחד וביעילות גידולים היעד. שיטות אלה מספיקים לחוקרים בפיתוח ACs ששינה עם פפטידים נגזר וירוס לזהות את המועמדים לקידום בהמשך.
אין ויוו בעלי חיים הניסויים המתוארים בוצעו על פי פרוטוקול שאושר, תחת ההנחיות האתית של ועדת האתיקה מרכז Hospitalier Universitaire דה שרברוק לניסויים בבעלי חיים.
1. נוגדנים פפטיד ההטיה
הערה: ChAcNLS יכול להיות מסונתז כל יצרן פפטיד מסחרי או פפטיד האוניברסיטאי סינתזה שירות פלטפורמה. הסינתזה של ChAcNLS ניתן למצוא התייחסות 34. לקבלת הליכים 1 ו- 2 השתמש mAb 7G 3, אשר הוא ספציפי אנטיגן לוקמיה IL-3Rα 39.
2. מיקרוסקופיה קונפוקלית להערכה הצטברות תאיים
הערה: חשוב לבחון את מידת הבררנות תא של תאיים הצטברות mAbs פפטיד-השתנה לפני פיתוח פורמולציות עם תוכן מנה של עניין. כי Tat גם הוכח יש נטייה חדירה לתא ספציפי, זה שווה הראשון וניתוח תאיים הצטברות ותא סלקטיביות לפני שיחתמו שלבי פיתוח יקר עם מטענים יקר. מסיבה זו, נוהל 1 צריך גם לשנות isotype פקד מסוים לא רלוונטי mAbs. למשך שארית הפרוטוקול נעבוד עם ACs ששינה עם 10 מולקולות ChAcNLS לכל נוגדן. שרטוט כולל שלבי מפתח עבור שגרות 2 ו- 3 מתוארת באיור2.
התראה: שלב זה של הפרוטוקול כרוך את הטיפול מניפולציה של paraformaldehyde. אנא עקוב אחר ההוראות היצרן בעת הטיפול.
3. radiolabeled Fractionation הסלולר על ההערכה של 64 משלוח תאיים Cu יעילות ובניה AC
התראה: הליכים 3 ו- 4 כוללים טיפול מניפולציה לרדיואקטיביות. לפני ביצוע שלבים אלה, חוקרים צריכים אישרו הדרכות בנושאי בטיחות ופרוטוקולים שאושרו מ הרשות לבטיחות קרינה של המוסד בבית שלהם.
הערה: ההליכים 3 ו 4 נשתמש mAb A14, אשר הוא ספציפי אנטיגן סרטן שלפוחית השתן פולשנית IL-5Rα41. בנוסף, כל ניסויים הן זמן רגיש בשל זמן מחצית החיים הקצר של 64Cu. באופן כללי, זה הכי טוב כדי לא לחכות השבוע 1 ביצוע ניסויים במבחנה , לא יותר מ- 72 h ללימודי אין ויוו .
4. מחמד הערכה הדמיה של הגידול מיקוד
הערה: הטכניקות של השתלת תאים סרטניים בעכברים כדי להפיק הטרוטופיות xenografts ידועים היטב ויש רוב מעבדות פרוטוקולים ללא צורך במיקור חוץ, שנתפרו במיוחד עבור מערכת הגידול שלהם. לכן, זה אינו מכוסה בפרוטוקול. המודל xenograft יהיה nonobese סוכרת/חמור משולב immunodeficient (הנהון/SCID) עכברים הנושאת גידולים בשלפוחית השתן פולשנית IL-5Rα-חיוביות HT-1376 ו- HT-B9. תאים סרטניים IL-5Rα-חיוביות פולשנית שלפוחית השתן מהווים > 66% של תאים הכולל xenograft. לעומת זאת, רק ~ 11% של תאים IL-5Rα-חיוביות HT-B9 נכללו xenografts המפותחות41. לכן מודל זה מספק דוגמה מצוינת להערכת AC הגידול פילוח שני גידולים המייצגים הגידול הנראה לעין החולה הטרוגניות.
נוהל 1, הקמת 7G 3 ששינה עם ChAcNLS באמצעות sulfo-SMCC כמו crosslinker הוא מאוד אמין. בדרך כלל, כאשר מעמיסים אותו על 12% ג'ל נותחו על ידי עמודים מרחביות, התוצאה ניתן להבחנה stepwise העלאות MW פרופורציונאלית לגדילת sulfo-SMCC-כדי - 7G 3 יחסי המשמש ומאפשר השלשלאות קל להעריך בנפרד ChAcNLS ההטיה (איור 3)....
יעדים עיקריים משלוח מערכתית של סוכנים אנטי סרטניים הם כדי להגדיל הצטברות בבית הגידול באתר, ספיגת בתוך תאים סרטניים, או להקטין תופעות לוואי לא רצויות ברקמות בריאות. משלוח AC ממוקד דים מולקולרית לתאי הגידול היא גישה מאוד מבטיח לטפל ולגלות גידולים. עם זאת, חוסר היעילות נגרם מלכוד אנדוזום ונשא?...
המחברים אין לחשוף
עבודה זו מומן על ידי אגודת המחקר לסרטן (קנדה), את CIMS. המחברים תודה ד ר סמיה Ait-Mohand Beaudoin. ז'אן-פרונסואה לקבלת סיוע. ד ר אנג'ל לופז (אוניברסיטת דרום אוסטרליה) עבור mAb A14.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sulfo-SMCC | Thermo Scientific | 22122 | There are many homo- and hetero-bifunctional maleimide crosslinkers to choose from. |
Amicon Ultra-0.5 mL Centrifugal Filters | EMD Millipore | UFC505096 | There are pack sizes of 8, 24, and 96. Choose according to your needs. |
Precision Plus Protein Kaleidoscope Standards | BioRad | 1610375EDU | Mulicolor recombinant proteins from 10 - 250 kDa. |
Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red | Thermo Scientific | 25200056 | 100 or 500 mL volumes to choose from. |
Goat anti-Mouse IgG (H+L) Secondary Antibody, Alexa Fluor 647 conjugate | Thermo Scientific | A-21235 | 1 - 10 μg/mL recommended |
NOTA-NHS | CheMatech | C100 | |
Lamin A/C antibody (N-18) | Santa Cruz Biotechnology | sc-6215 | |
Rab7 antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-376362 | |
A14 mAb | BD Biosciences | 555902 | |
NuPAGE LDS Sample Buffer (4x) | Thermo Scientific | NP0007 | |
2-Mercaptoethanol | Sigma Aldrich | M3148-25ML | |
TF-1a cells | ATCC | ATCC CRL-2003 | |
RPMI 1640 medium | ATCC | ATCC 30-2001 | |
RIPA lysis and extraction buffer | Thermo Scientific | 89900 | |
AMIDE medical imaging software | available at amide.sourceforge.net | Completely free download | |
FluoView FV1000 Confocal Microscope | Olympus | ||
Fluoview Software | Olympus | www.olympus-lifescience.com | |
ITLC strips | Biodex | 150-771 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved