Name: analysis of targeted viral protein nanoparticles delivered to her2+ tumors
Uploaded: 2013-06-18T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Targeted Viral Protein Nanoparticles Delivered to HER2+ Tumors at JoVE.com

Ce travail a été financé par des subventions à LKM-K de la National Institutes of Health / National Cancer Institute (R01CA129822 et R01CA140995) national. Dr Medina-Kauwe remercie C. Rey, M. M-Kauwe et D. Revetto d&#39;un soutien continu.

1. Livraison systémique in vivo <ol><li> Mélanger assez Herdox avec une solution saline stérile à assimiler 0,2 ml d&#39;une dose de 0,004 mg / kg de Herdox par injection pour un 6-8 semaines d&#39;âge nu / nu souris portant des tumeurs sous-cutanées bilatérales de xénogreffes de flanc. </li><li> Tirer doucement le mélange Herdox dans une seringue à insuline 3/10 cc équipé d&#39;une aiguille 29G, en évitant les bulles. </li><li> L&#39;anesthésie est induite par une brève exposition isoflurane d...

<ol>
	<li>Agadjanian, H., Chu, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemotherapy+Targeting+by+DNA+Capture+in+Viral+Protein+Particles.">Chemotherapy Targeting by DNA Capture in Viral Protein Particles.</a> Nanomedicine. 7 (3), 335-352 (2012).</li><li>Agadjanian, H., Ma, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+detection+and+elimination+by+a+targeted+gallium+corrole.">Tumor detection and elimination by a targeted gallium corrole.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 106 (15), 6105-6110 (2009).</li><li>Agadjanian, H., Weaver, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specific+delivery+of+corroles+to+cells+via+noncovalent+conjugates+with+viral+proteins.">Specific delivery of corroles to cells via noncovalent conjugates with viral proteins.</a> Pharm. Res. 23 (2), 367-377 (2006).</li><li>Medina-Kauwe, L. K., Maguire, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-viral+gene+delivery+to+human+breast+cancer+cells+by+targeted+Ad5+penton+proteins.">Non-viral gene delivery to human breast cancer cells by targeted Ad5 penton proteins.</a> Gene Therapy. , 81753-81761 (2001).</li><li>Medina-Kauwe, L. K., Kasahara, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3PO,+a+novel+non-viral+gene+delivery+system+using+engineered+Ad5+penton+proteins.">3PO, a novel non-viral gene delivery system using engineered Ad5 penton proteins.</a> Gene Therapy. , 8795-8803 (2001).</li><li>Rentsendorj, A., Xie, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Typical+and+atypical+trafficking+pathways+of+Ad5+penton+base+recombinant+protein:+implications+for+gene+transfer.">Typical and atypical trafficking pathways of Ad5 penton base recombinant protein: implications for gene transfer.</a> Gene Ther. 13 (10), 821-836 (2006).</li><li>Hwang, J. Y., Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodality+Imaging+In+vivo+for+Preclinical+Assessment+of+Tumor-Targeted+Doxorubicin+Nanoparticles.">Multimodality Imaging In vivo for Preclinical Assessment of Tumor-Targeted Doxorubicin Nanoparticles.</a> PLoS ONE. 7 (4), e34463 (2012).</li><li>Hwang, J. Y., Wachsmann-Hogiu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Multimode+Optical+Imaging+System+for+Preclinical+Applications+In+Vivo:+Technology+Development,+Multiscale+Imaging,+and+Chemotherapy+Assessment.">A Multimode Optical Imaging System for Preclinical Applications In Vivo: Technology Development, Multiscale Imaging, and Chemotherapy Assessment.</a> Mol. Imaging Biol. , (2011).</li><li>Hwang, J. Y., Gross, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ratiometric+spectral+imaging+for+fast+tumor+detection+and+chemotherapy+monitoring+in+vivo.">Ratiometric spectral imaging for fast tumor detection and chemotherapy monitoring in vivo.</a> J. Biomed. Opt. 16 (6), 066007 (2011).</li><li>Fujimoto, J. G., Farkas, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biomedical Optical Imaging. , (2009).</li><li>Hwang, J. Y., Moffatt-Blue, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimode+optical+imaging+of+small+animals:+development+and+applications.">Multimode optical imaging of small animals: development and applications.</a> Proc. of SPIE. 6411, (2007).</li><li>Ducros, M., Moreaux, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+unmixing:+analysis+of+performance+in+the+olfactory+bulb+in+vivo.">Spectral unmixing: analysis of performance in the olfactory bulb in vivo.</a> PLoS One. 4 (2), e4418 (2009).</li><li>Zimmermann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+imaging+and+linear+unmixing+in+light+microscopy.">Spectral imaging and linear unmixing in light microscopy.</a> Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. , 95245-95265 (2005).</li></ol>

Dox fluorescence peut être détectable in vivo en utilisant l&#39;imageur multimode lorsque les tumeurs sont sous-cutanée. Cependant, la dose thérapeutiquement efficace d&#39;Herdox (0,004 mg / kg) est inférieur au seuil de détection après une seule dose. En revanche, après 7 injections quotidiennes (1x/jour pendant 7 jours), l&#39;accumulation tumorale et la rétention de la particule est suffisante pour permettre la visualisation de Dox fluorescence. Il est essentiel quand ...

Ciblage tumoral de la chimiothérapie a le potentiel d&#39;éliminer les cellules cancéreuses à dose plus faible par rapport aux médicaments non ciblées parce que plus de la thérapie livré peut s&#39;accumuler à sa destination plutôt que de distribuer des tissus non tumoraux. Comme cette dernière situation diluerait sur l&#39;efficacité du médicament et donc nécessiter des doses plus élevées pour être efficace, de ciblage tumoral présente des avantages thérapeutiques et de sécurité par rapport au traitement non ciblée standard. Cibler la chimiothérapie par encapsulation dans des nanoparticules auto-assemblés permet au médicament de rester sans modification chimique contrairement aux médicaments qui sont liés de manière covalente à des molécules de ciblage. Comme tel lien a le potentiel de modifier l&#39;activité à la fois la drogue et la molécule de ciblage, l&#39;assemblage non covalente permet la puissance du médicament doit être conservé. Nous avons précédemment montré que le roman à trois composants, complexe auto-assemblée, Herdox, cible HER2 + tumeurs <em&gt; In vivo et suscite l&#39;ablation de tumeurs croissance tout en épargnant les tissus normaux, y compris le cœur 1. Herdox est formé par des interactions non covalentes entre la protéine de liaison au récepteur cellulaire pénétration, HerPBK10, et l&#39;agent de chimiothérapie, la doxorubicine (Dox), par l&#39;intermédiaire d&#39;un petit segment de liaison d&#39;acide nucléique. HerPBK10 se lie au récepteur du facteur de croissance épidermique humain (HER) et déclenche l&#39;endocytose médiée par un récepteur 4.2, alors que la pénétration de la membrane de l&#39;endosome est accompli grâce à l&#39;incorporation de l&#39;adénovirus-base du penton dérivé protéine de capside 4-6. Un domaine chargé positivement sur ​​de la protéine permet d&#39;acide nucléique de liaison 4, 5, par lequel l&#39;ADN-Dox intercalaire peut être transportée pour l&#39;administration ciblée. Électrophile, l&#39;intercalation, et, éventuellement, des interactions d&#39;oligomérisation des protéines de faciliter l&#39;auto-assemblage en particules rondes de 10 à 20 nm qui sont stables dans le sang et en cas de stockage prolongé à des températures différentes 1. Préférentiel visant à HER2 + cellules tumorales est facilitée par le renforcement affinité du ligand lorsque HER2 est élevé. Nos études antérieures ont montré que l&#39;administration systémique de rendements Herdox accumulation préférentielle dans les tumeurs de plus de tissu non tumoral et par rapport aux non ciblés Dox 1, et la pénétration dans les cellules tumorales in vivo 7. Nous avons observé que les rejets Herdox Dox après l&#39;entrée des cellules tumorales, permettant l&#39;accumulation Dox dans le noyau 1. Tumeur accumulation semble être en corrélation avec le niveau du récepteur, comme relativement faibles tumeurs HER2-exprimant accumulent moins Herdox par rapport à ceux ayant des niveaux relativement élevés de HER2 1. En outre, la concentration de la mort cellulaire efficace présente une corrélation inverse avec HER2 affichage sur des lignées cellulaires tumorales exprimant la surface des cellules différentes HER2 niveaux 1. Herdox présente un avantage thérapeutique et la sécurité sur Dox non ciblé, que l&#39;homicide tumeur survient au cours dose 10 fois inférieure par rapport à la untarstances visées médicament et ne donne aucun effet négatif détectable sur le cœur (détectée par échocardiographie et histologiques tache) ou le foie (détectée par TUNEL tache) tissus, contrairement aux non ciblée Dox 1. En dépit de sa dérivation à partir d&#39;une protéine de capside virale, HerPBK10 présente aucune immunogénicité décelable à des niveaux thérapeutiques 2. Tandis que les anticorps pré-existants à l&#39;ensemble de l&#39;adénovirus peuvent reconnaître HerPBK10, ils sont incapables d&#39;empêcher la liaison cellulaire 2. Volume tumoral mesuré au fil du temps est une méthode standard d&#39;évaluation de l&#39;efficacité thérapeutique des thérapies ciblées, et a été utilisée pour évaluer l&#39;efficacité thérapeutique de Herdox. Complétant cette approche avec imagerie in vivo et ex vivo de l&#39;intensité de fluorescence nous a permis de mieux évaluer l&#39;efficacité du ciblage 7. Nous avons spécifiquement intégré dans l&#39;imagerie confocale in situ des tumeurs excisées avec l&#39;analyse spectrale de Dox fluorescence pour vérifier que Herdox past seulement accumulé à des tumeurs in vivo, mais pénètre dans les cellules tumorales et Dox livré dans le cytoplasme et le noyau 7. L&#39;analyse spectrale de plus nous a permis de distinguer Dox fluorescence de autofluorescence 7. Ici, nous démontrons plus en détail notre approche pour évaluer Herdox in vivo après administration systémique, et surtout, pour évaluer le ciblage par des méthodes et des analyses d&#39;imagerie multimodes.

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td>Name of the reagent</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalogue number</td>
 <td>Comments (optional)</th
 ></tr>
 <tr>
 <td >Fluorescence laser scanning confocal microscope</td>
 <td >Leica</td>
 <td >SPE</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>In Vivo Optical Imager</td>
 <td>Spectral Molecular Imaging</td>
 <td>Multimode In Vivo Optical Imager</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Doxorubicin-HCl</td>
 <td >Sigma-Aldrich</td>
 <td >D4035</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Nude (NU/NU) mouse, female, 6-8 week</td>
 <td >Charles River</td>
 <td >Strain code 088</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >MDA-MB-435 human HER2+ tumor cells</td>
 <td >NCI-Frederick Cancer DCTD Tumor/Cell Line Repository</td>
 <td >0507292</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >3/10 cc insulin syringe U-100 with 29G x 1/2" Ultra-FineIV permanently attached needle</td>
 <td >BD</td>
 <td >309301</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td >Delta T chamber </td>
 <td >Bioptechs </td>
 <td >04200417B</td>
 <td></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

analysis of targeted viral protein nanoparticles delivered to her2+ tumors

La nanoparticule HER2 + tumeur-spécifique, Herdox, présente une accumulation de tumeur préférentiel et l&#39;ablation de tumeurs se développer dans un modèle animal de cancer de HER2 +. Herdox est formée par des non-covalente d&#39;auto-assemblage d&#39;une protéine de pénétration cellulaire ciblé tumeur avec l&#39;agent de chimiothérapie, la doxorubicine, par l&#39;intermédiaire d&#39;un petit segment de liaison d&#39;acide nucléique. Une combinaison de électrophile, intercalation, et les interactions d&#39;oligomérisation faciliter l&#39;auto-assemblage en particules rondes 10-20 nm. Herdox présente une stabilité dans le sang, ainsi que dans un stockage prolongé à des températures différentes. Administration systémique de Herdox chez les souris porteuses de tumeurs résultats dans la mort des cellules tumorales, sans effets néfastes décelables à un tissu non tumoral, y compris le cœur et le foie (qui subissent des dommages marquée par la doxorubicine non ciblée). HER2 facilite élévation de ciblage pour des cellules exprimant le récepteur du facteur de croissance épidermique humain, d&#39;où les tumeurs présentant des taux élevés de HER2 présentent une plus grande accumulation de Herdox rapport aux cellules expressionchanter des niveaux inférieurs, à la fois in vitro et in vivo. Imagerie de fluorescence associée à l&#39;analyse spectrale confocale et in situ a permis de vérifier dans la tumeur in vivo ciblage et la pénétration des cellules tumorales de Herdox après l&#39;accouchement systémique. Ici, nous détaillons nos méthodes pour évaluer le ciblage tumoral par l&#39;imagerie multimodale après l&#39;accouchement systémique.

La figure 1 montre le prototype d&#39;imageur optique in vivo, qui a été construit dans le but d&#39;acquisition d&#39;image en de multiples modalités, y compris l&#39;intensité de fluorescence, spectrale, durée de vie, 2-photon, confocale intra-vital, et l&#39;imagerie par bioluminescence in. En outre, la caméra haute sensibilité refroidie et lignes laser haute puissance intégrée dans ce système rendements contraste des images de fluorescence élevés par rapport aux systèm...

Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Targeted Viral Protein Nanoparticles Delivered to HER2+ Tumors at JoVE.com

Analysis of Targeted Viral Protein Nanoparticles Delivered to HER2+ Tumors

Cet article détaille les procédures d&#39;analyse d&#39;imagerie optique de la nanoparticule tumeur ciblée, Herdox. En particulier, l&#39;utilisation de détail du dispositif d&#39;imagerie multimode pour détecter le ciblage tumoral et l&#39;évaluation de la pénétration tumeur est décrit ici.

Analyse de la protéine virale ciblée nanoparticules administrées à HER2 + Tumeurs

The HER2+ tumor-targeted nanoparticle, HerDox, exhibits tumor-preferential accumulation and tumor-growth ablation in an animal model of HER2+ cancer. ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Introduction to the Ultrasound Targeted Microbubble Destruction Technique

Introduction à l&#39;échographie destruction des microbulles ciblées Technique

In UTMD, bioactive molecules, such as negatively charged plasmid DNA vectors encoding a gene of interest, are added to the cationic shells of lipid ...

Recherche

Bio-ingénierie

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Conception d&#39;un bioréacteur pour la pression cyclique Ex Vivo Étude des valves cardiaques aortiques

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Cellular Lipid Extraction for Targeted Stable Isotope Dilution Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Analysis

L&#39;extraction des lipides cellulaires pour ciblées dilution isotopique stable analyse de spectrométrie de masse chromatographie liquide-

The metabolism of fatty acids, such as arachidonic acid (AA) and linoleic acid (LA), results in the formation of oxidized bioactive lipids, including ...

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

Livraison de gènes et transfection de cellules humaines de cancer du pancréas en utilisant facteur de croissance épidermique ciblant les récepteurs des base de gélatine nanovecteurs Conçu

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. ...

High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles

À haut débit la synthèse des glucides et fonctionnalisation de nanoparticules polyanhydride

Transdisciplinary approaches involving areas such as material design, nanotechnology, chemistry, and immunology have to be utilized to rationally design ...

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Les nanoparticules virales pour<em&gt; In vivo</em&gt; Imagerie des tumeurs

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being ...

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

Évaluation de livraison Gene polymère nanoparticules d&#39;analyse de suivi par des nanoparticules et de cytométrie en flux à haut débit

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

Harmonic Nanoparticles for Regenerative Research

Harmonique nanoparticules régénératrice recherche

In this visualized experiment, protocol details are provided for in vitro labeling of human embryonic stem cells (hESC) with second harmonic generation ...

Electronic Tongue Generating Continuous Recognition Patterns for Protein Analysis

Langue Electronique Génération Schémas de reconnaissance continue pour l&#39;analyse des protéines

In current protocol, a combinatorial approach has been developed to simplify the design and production of sensing materials for the construction of ...

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

Production de nanoparticules métalliques par laser-ablation pulsée dans les liquides: un outil pour étudier les propriétés antibactériennes des nanoparticules

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...