Name: therapeutic gene delivery and transfection in human pancreatic cancer cells using epidermal growth factor receptor-targeted gelatin nanoparticles
Uploaded: 2012-01-04T13:00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Therapeutic Gene Delivery and Transfection in Human Pancreatic Cancer Cells using Epidermal Growth Factor Receptor-targeted Gelatin Nanoparticles at JoVE.com

Diese Studie wurde vom National Cancer Institute der Allianz in der Nanotechnologie for Cancer Center for Cancer Nanotechnologie Excellence (CCNE) gewähren U54-CA151881 unterstützt.

<ol>
	<li>Vimalachandran, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetics+and+prevention+of+pancreatic+cancer.">Genetics and prevention of pancreatic cancer.</a> Cancer. Control. 11, 6-14 (2004).</li><li>Kommareddy, S., Amiji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+evaluation+of+thiol-modified+gelatin+nanoparticles+for+intracellular+DNA+delivery+in+response+to+glutathione.">Preparation and evaluation of thiol-modified gelatin nanoparticles for intracellular DNA delivery in response to glutathione.</a> Bioconjug. Chem. 16, 1423-1432 (2005).</li><li>Kommareddy, S., Amiji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(ethylene+glycol)-modified+thiolated+gelatin+nanoparticles+for+glutathione-responsive+intracellular+DNA+delivery.">Poly(ethylene glycol)-modified thiolated gelatin nanoparticles for glutathione-responsive intracellular DNA delivery.</a> Nanomedicine. 3, 32-42 (2007).</li><li>Kommareddy, S., Amiji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antiangiogenic+gene+therapy+with+systemically+administered+sFlt-1+plasmid+DNA+in+engineered+gelatin-based+nanovectors.">Antiangiogenic gene therapy with systemically administered sFlt-1 plasmid DNA in engineered gelatin-based nanovectors.</a> Cancer. Gene. Ther. 14, 488-498 (2007).</li><li>Kommareddy, S., Amiji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodistribution+and+pharmacokinetic+analysis+of+long-circulating+thiolated+gelatin+nanoparticles+following+systemic+administration+in+breast+cancer-bearing+mice.">Biodistribution and pharmacokinetic analysis of long-circulating thiolated gelatin nanoparticles following systemic administration in breast cancer-bearing mice.</a> J. Pharm. Sci. 96, 397-407 (2007).</li><li>Kaul, G., Amiji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor-targeted+gene+delivery+using+poly(ethylene+glycol)-modified+gelatin+nanoparticles:+in+vitro+and+in+vivo+studies.">Tumor-targeted gene delivery using poly(ethylene glycol)-modified gelatin nanoparticles: in vitro and in vivo studies.</a> Pharm. Res. 22, 951-961 (2005).</li><li>Bardeesy, N., DePinho, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pancreatic+cancer+biology+and+genetics.">Pancreatic cancer biology and genetics.</a> Nat. Rev. Cancer. 2, 897-909 (2002).</li><li>Li, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+characterization+of+a+novel+peptide+ligand+of+epidermal+growth+factor+receptor+for+targeted+delivery+of+therapeutics.">Identification and characterization of a novel peptide ligand of epidermal growth factor receptor for targeted delivery of therapeutics.</a> FASEB. J. 19, 1978-1985 (2005).</li><li>McCormick, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+gene+therapy:+fringe+or+cutting+edge.">Cancer gene therapy: fringe or cutting edge.</a> Nat. Rev. Cancer. 1, 130-141 (2001).</li><li>Green, D. R., Kroemer, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytoplasmic+functions+of+the+tumour+suppressor+p53.">Cytoplasmic functions of the tumour suppressor p53.</a> Nature. 458, 1127-1130 (2009).</li><li>Barton, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abnormalities+of+the+p53+tumour+suppressor+gene+in+human+pancreatic+cancer.">Abnormalities of the p53 tumour suppressor gene in human pancreatic cancer.</a> Br. J. Cancer. 64, 1076-1082 (1991).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Steuer-und EGFR gezielte thiolierten Gelatine-Nanopartikel wurden mit effizienten DNA-Kapselung und Stabilität vorbereitet. Die Teilchengrößen aller dieser Systeme lagen im Bereich von 150-250 nm im Durchmesser. Zeta-Potential hat bewiesen, dass dieses System ein leicht negatives ist. Mit SEM-Analyse wurden die Größen der Nanopartikel das gleiche mit Zetasizer führen. ESCA-Analyse bestätigen könnten PEG-und Peptid-Oberflächenmodifizierung. Western-Blot-Analyse zeigte, dass Panc-1-Zellen eine hohe EGFR-Expression Ebenen hatte und diese Zelllinie wurde für die in-vitro-Studien eingesetzt. Sowohl die Steuerung und die Oberfläche Nanopartikel waren relativ weniger zytotoxisch in Panc-1-Zellen zu PEI verglichen. Zell-Handel Studien zeigten eine schnelle Aufnahme und Freisetzung von Plasmid-EGFR-gezielte Nanopartikel in Panc-1-Zellen. Lieferung von Reporterplasmide DNA Ausdruck mit EGFR-Ziel-Nanopartikeln führte in höchsterGFP-Expression im Vergleich zu anderen Steuerungen, darunter Lipofectin-komplexierte DNA. Mit dem gleichen System, ausgelöst Transfektion mit wt-p53-Plasmid der nachgelagerten Apoptoseweg und induziert Apoptose in schnellen Panc-1-Zellen. Diese vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass der EGFR gerichtete thiolierten Gelatine-Nanopartikel können als eine sichere und effiziente DNA Abgabesystem für die Gentherapie zur Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs zu dienen.

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> Typ B Gelatine, Bloom 225 </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G9391 </td><td></td></tr><tr><td> 2-Iminothiolan Hydrochlorid </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> I6256 </td><td></td></tr><tr><td> pEGFP-N1-Plasmid </td><td> Elim Biopharm </td><td> N / A </td><td></td></tr><tr><td> Porf-HP53 E. coli </td><td> Invivogen </td><td> Porf-HP53 </td><td></td></tr><tr><td> Glyoxal-Lösung (40wt.% in H 2 O) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 128465 </td><td></td></tr><tr><td> Glycine </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 410225-250G </td><td></td></tr><tr><td> QIA Filter Plasmid Mega Kit </td><td> Qiagen </td><td> 12281 </td><td></td></tr><tr><td> Beckman LE 80K Ultrazentrifuge </td><td> Beckman </td><td> N / A </td><td></td></tr><tr><td> FreeZone 6 Liter Console Freeze Dry-Systeme </td><td> Labconco </td><td> 7753020 </td><td></td></tr><tr><td> mPEG-SCM, MW 2.000 Da </td><td> Laysan </td><td> mPEG-SCM-2K-1g </td><td></td></tr><tr><td> MAL-PEG-SCM, MW 2.000 Da </td><td> Jenkem Technologie </td><td> A5001-1 </td><td></td></tr><tr><td> Zetasizer Nano </td><td> Malvern </td><td> Zetasizer Nano ZS </td><td></td></tr><tr><td> Hitachi 4800 Feldemission Rasterelektronenmikroskop </td><td> Hitachi </td><td> S-4800 UHR FE-SEM </td><td></td></tr><tr><td> Quant-iT PicoGreen dsDNA Reagenzien und Kits </td><td> Invitrogen </td><td> P7589 </td><td></td></tr><tr><td> Lipofectin Transfektionsreagenz </td><td> Invitrogen </td><td> 18292011 </td><td></td></tr><tr><td> DMEM </td><td> Mediatech CellGro </td><td> 10 013 CM </td><td></td></tr><tr><td> RPMI </td><td> Mediatech CellGro </td><td> 50 020 PB </td><td></td></tr><tr><td> Pierce BCA Protein Assay Kit </td><td> Thermo Scientific </td><td> 23225 </td><td></td></tr><tr><td> iBlot Dry Blotting-System </td><td> Invitrogen </td><td> IB1001 </td><td></td></tr><tr><td> XCell SureLock Mini-Cell und XCell II Blot Module Kit CE Mark </td><td> Invitrogen </td><td> EI0002 </td><td></td></tr><tr><td> Pierce ECL Western Blotting Substrate </td><td> Thermo Scientific </td><td> 32109 </td><td></td></tr><tr><td> Kodak Digital X-ray Specimen (DXS) System </td><td> Kodak </td><td> N / A </td><td>; </td></tr><tr><td> CellTiter 96 AQ ueous One Solution Cell Proliferation Assay (MTS) </td><td> Promega </td><td> G3580 </td><td></td></tr><tr><td> BioTek SynergyHT Plattenlesegerät </td><td> BioTek </td><td> N / A </td><td></td></tr><tr><td> Nanodrop 2000 </td><td> Thermo Scientific </td><td> N / A </td><td></td></tr><tr><td> One-Step RT-PCR Kit </td><td> Qiagen </td><td> 210212 </td><td></td></tr><tr><td> Chromatin-Kondensation / Membranpermeabilität / Dead Cell Apoptosis Kit </td><td> Invitrogen </td><td> V23201 </td><td></td></tr><tr><td> Apo-ONE Homogene Caspase-3 / 7 Assay Kit </td><td> Promega </td><td> G7790 </td><td></td></tr><tr><td> Hybaid PCR Sprint Thermocycler </td><td> Thermo Scientific </td><td> N / A </td><td></td></tr><tr><td> EGF-Rezeptor-Antikörper </td><td> ZelleSignalisierung </td><td> 2232 </td><td></td></tr><tr><td> β-Aktin Antikörper </td><td> Zelluläre Signale </td><td> 4967 </td><td></td></tr><tr><td> Anti-Kaninchen-IgG, HRP-gekoppelten Antikörper </td><td> Zelluläre Signale </td><td> 7074 </td><td></td></tr><tr><td> Monoklonalen Maus-Antikörper GFP </td><td> Novus Biologicals </td><td> NB600-597 </td><td></td></tr><tr><td> Polyklonaler Ziege GFP-Antikörper (alkalische Phosphatase) </td><td> Novus Biologicals </td><td> NB600-1502 </td><td></td></tr><tr><td> Phosphatase Substrate Kit </td><td> Thermo Scientific </td><td> 37620 </td><td></td></tr></tbody></table>

therapeutic gene delivery and transfection in human pancreatic cancer cells using epidermal growth factor receptor-targeted gelatin nanoparticles

Mehr als 32.000 Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs in den USA pro Jahr diagnostiziert, und die Krankheit ist mit einer sehr hohen Sterblichkeit 1 verbunden. Dringender Bedarf besteht, neuartige klinisch übersetzbaren therapeutische Strategien, die auf dem düsteren Überleben Statistiken von Patienten mit Bauchspeicheldrüsenkrebs verbessern entwickeln kann. Obwohl die Gentherapie bei Krebs eine enorme Versprechen gezeigt hat, ist die größte Herausforderung bei der Entwicklung von sicheren und wirksamen Zustellung System, das eine nachhaltige Transgenexpression führen kann. Gelatine ist eine der vielseitigsten natürliches Biopolymer, weit in Nahrungsmitteln und pharmazeutischen Produkten verwendet. Frühere Studien aus unserem Labor haben gezeigt, dass Typ B-Gelatine konnte physische kapseln DNA, die die supercoiled Struktur des Plasmids und verbesserte Transfektionseffizienz auf intrazelluläre Abgabe erhalten. Durch Thiolierung von Gelatine, konnte die Sulfhydrylgruppen in das Polymer eingeführt werden und würde form Disulfidbrücke innerhalb Nanopartikel, die den gesamten Komplex und einmal Disulfidbrücke stabilisiert durch die Anwesenheit von Glutathion in Cytosol gebrochen ist, würde Nutzlast 2-5 freigegeben werden. Poly (ethylenglycol) (PEG)-modifizierten Gens, wenn sie in die systemische Zirkulation verabreicht wird, bietet lange Umlaufzeiten und bevorzugt Ziele, um die Tumormasse durch die hyper-Durchlässigkeit der Neovaskulatur durch die erhöhte Permeabilität und Retention Effekt 6. Studien haben Überexpression des epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor (EGFR) auf Panc-1 menschlichen Pankreaskarzinom-Zellen 7 gezeigt. Zur aktiven Ziel Bauchspeicheldrüsenkrebs Zelllinie wurde EGFR spezifischen Peptid konjugiert auf der Partikeloberfläche durch eine PEG-Spacer. 8 Die meisten Anti-Tumor-Gen-Therapien sind auf die Verwaltung des Tumorsuppressor-Gene, wie Wildtyp-p53 (wt-p53), die pro-apoptotische Funktion in den Zellen 9 wieder konzentriert </sup&gt;. Die p53-Mechanismus funktioniert wie eine kritische Signalweg in Zellwachstum, die Apoptose reguliert, Zellzyklusarrest, den Stoffwechsel und andere Prozesse 10. In Bauchspeicheldrüsenkrebs, haben die meisten Zellen Mutationen im p53-Protein, was den Verlust der apoptotischen Aktivität. Mit der Einführung von wt-p53 könnte die Apoptose repariert und weiter auslöst Zelltod in Krebszellen 11. Basierend auf den obigen Begründung haben wir konstruiert EGFR-Targeting-Peptid-modifizierten thiolierten Gelatine-Nanopartikel für wt-p53-Gen Lieferung und ausgewertet Lieferung Effizienz und Transfektion in Panc-1-Zellen.

Watch this Scientific Journal Video about Therapeutic Gene Delivery and Transfection in Human Pancreatic Cancer Cells using Epidermal Growth Factor Receptor-targeted Gelatin Nanoparticles at JoVE.com

Therapeutic Gene Delivery and Transfection in Human Pancreatic Cancer Cells using Epidermal Growth Factor Receptor-targeted Gelatin Nanoparticles

Typ B-Gelatine-Basis entwickelt Nanovektoren System (gens) wurde für die systemische Gentransfer und Transfektion in der Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs entwickelt. Durch Modifikation mit epidermal growth factor receptor (EGFR) spezifische Peptid auf der Oberfläche der nanparticles, konnten sie auf EGFR-Rezeptor-Target und Freigabe unter reduzierenden Umgebung, z. B. hohe intrazelluläre Glutathion-Konzentrationen Plasmid.

Gentransfer und Transfektion in humanen Pankreaskarzinom-Zellen mit Epidermal Growth Factor Gelatin-Based Engineered Nanovektoren Rezeptor-gezielte

More than 32,000 patients are diagnosed with pancreatic cancer in the United States per year and the disease is associated with very high mortality 1. ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Evaluation von polymeren Gene Delivery-Nanopartikeln durch Nanopartikel Tracking-Analyse und High-throughput Durchflusszytometrie

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

Forschung

Biotechnik

Transplantation of Induced Pluripotent Stem Cell-derived Mesoangioblast-like Myogenic Progenitors in Mouse Models of Muscle Regeneration

Transplantation von induzierten pluripotenten Stammzellen-abgeleiteten mesoangioblast-ähnlichen myogenen Vorläufern in Mausmodellen der Muskelregeneration

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells ...

Programming Stem Cells for Therapeutic Angiogenesis Using Biodegradable Polymeric Nanoparticles

Programmierung Stammzellen für therapeutische Angiogenese mit biologisch abbaubaren Polymernanopartikel

Controlled vascular growth is critical for successful tissue regeneration and wound healing, as well as for treating ischemic diseases such as stroke, ...

Electrospinning Growth Factor Releasing Microspheres into Fibrous Scaffolds

Elektro Growth Factor Releasing Mikrosphären in Fasergerüste

This procedure describes a method to fabricate a multifaceted substrate to direct nerve cell growth.  This system incorporates mechanical, topographical, ...

Studying the Stoichiometry of Epidermal Growth Factor Receptor in Intact Cells using Correlative Microscopy

Studieren der Stöchiometrie der Epidermal Growth Factor Receptor in intakten Zellen mit korrelative Mikroskopie

This protocol describes the labeling of epidermal growth factor receptor (EGFR) on COS7 fibroblast cells, and subsequent correlative fluorescence ...

Delivery of Therapeutic siRNA to the CNS Using Cationic and Anionic Liposomes

Abgabe von therapeutischen siRNA an das ZNS mit kationischen und anionische Liposome

Prion diseases result from the misfolding of the normal, cellular prion protein (PrPC) to an abnormal protease resistant isomer called PrPRes.  The ...

Polyelectrolyte Complex for Heparin Binding Domain Osteogenic Growth Factor Delivery

Polyelektrolytkomplex für Heparin-Bindungsdomäne Osteogenisches Growth Factor Lieferung

During reconstructive bone surgeries, supraphysiological amounts of growth factors are empirically loaded onto scaffolds to promote successful bone ...

Manufacture and Drug Delivery Applications of Silk Nanoparticles

Herstellung und Drug-Delivery-Anwendungen von Silk Nanopartikel

Silk is a promising biopolymer for biomedical and pharmaceutical applications due to its outstanding mechanical properties, biocompatibility and ...

Preparation and Characterization of Novel HDL-mimicking Nanoparticles for Nerve Growth Factor Encapsulation

Vorbereitung und Charakterisierung von neuartigen HDL-imitierenden Nanopartikeln für die Nervenwachstumsfaktorverkapselung

The objective of this article is to introduce preparation and characterization methods for nerve growth factor (NGF)-loaded, high-density, lipoprotein ...

Designing Porous Silicon Films as Carriers of Nerve Growth Factor

Gestaltung von porösem Silizium Filme als Träger von Nerve Growth Factor

Despite the great potential of NGF for treating neurodegenerative diseases, its therapeutic administration represents a significant challenge as the ...