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

Questo lavoro è stato finanziato da sovvenzioni a LKM-K dal National Institutes of Health / National Cancer Institute (R01CA129822 e R01CA140995). Dr. Medina-Kauwe ringrazia C. Rey, M. M-Kauwe e D. Revetto per il supporto continuo.

1. Consegna sistemica in vivo <ol><li> Mescolare abbastanza Herdox con soluzione salina sterile per equiparare 0,2 ml di una dose mg / kg 0,004 di Herdox per iniezione per 6-8 settimane vecchio mouse cuscinetti sottocutanei tumori xenotrapianto fianco bilaterali nu / nu. </li><li> Disegnare delicatamente il composto Herdox in una siringa da insulina 3/10 cc con ago 29G, evitando le bolle. </li><li> Anestesia è indotta da una breve esposizione isoflurano in una camera di induzione dotato di un sistema di evac...

<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 fluorescenza può essere rilevabile in vivo utilizzando la termocamera multimode quando i tumori sono sottocutaneo. Tuttavia, la dose terapeuticamente efficace di Herdox (0,004 mg / kg) è al di sotto della soglia di rilevamento dopo una singola dose. Al contrario, dopo 7 iniezioni giornaliere (1x/day per 7 giorni), l&#39;accumulo tumore e ritenzione della particella è sufficiente per consentire la visualizzazione di Dox fluorescenza. È critico quando si lavora con Dox o quals...

Tumore-targeting della chemioterapia ha il potenziale per eliminare le cellule tumorali a dosi inferiori rispetto ai farmaci mirati perché più della terapia erogata può accumulare la destinazione prevista in luogo della distribuzione di tessuto non tumorale. Come quest&#39;ultima situazione sarebbe diluire la efficacia del farmaco e quindi richiedono dosi più elevate per essere efficace, tumore-targeting ha sia vantaggi terapeutici e di sicurezza oltre il trattamento non mirati standard. Targeting chemioterapia di incapsulamento in nanoparticelle auto-assemblati permette al farmaco di rimanere chimicamente non modificato in contrasto con i farmaci che sono covalentemente legati a molecole di targeting. Come tale collegamento ha il potenziale per alterare l&#39;attività sia del farmaco e la molecola di guida; assemblaggio non covalente permette potenza del farmaco da conservare. Abbiamo precedentemente dimostrato che il romanzo a tre componenti, complesso auto-assemblati, Herdox, rivolge HER2 + tumori <em&gt; In vivo e suscita l&#39;ablazione del tumore-crescita, risparmiando il tessuto normale, compreso il cuore 1. Herdox è formato attraverso interazioni non covalenti tra la proteina recettoriale cellula-penetrazione, HerPBK10, e l&#39;agente chemioterapico, doxorubicina (Dox), tramite una piccola linker acido nucleico. HerPBK10 lega il recettore del fattore di crescita epidermico umano (HER) e attiva endocitosi mediata da recettore 2-4, mentre endosomal penetrazione membrana viene realizzato attraverso incorporazione della adenovirus-derivato penton base di capside proteico 4-6. Un dominio carica positivamente sulla proteina permette acido nucleico legante 4, 5, attraverso il quale può essere trasportato Dox DNA-intercalato per la somministrazione mirata. Elettrofila, intercalazione, e possibilmente interazioni oligomerizzazione di proteine ​​facilitano l&#39;auto-assemblaggio in tutto 10-20 particelle nm che sono stabili nel sangue e sotto lo stoccaggio prolungato a temperature diverse 1. Preferenziale mira a LEI2 + cellule tumorali è facilitata dalla maggiore affinità ligando quando HER2 è elevata. Nostri studi precedenti hanno dimostrato che la consegna sistematica delle rese Herdox accumulo preferenziale nei tumori oltre tessuto non tumorale e in confronto a untargeted Dox 1, e la penetrazione nelle cellule tumorali in vivo 7. Abbiamo osservato che Herdox rilasci Dox dopo l&#39;entrata delle cellule tumorali, permettendo l&#39;accumulo di Dox nel nucleo 1. Tumore-accumulo sembra essere correlata con il livello recettoriale, come tumori esprimenti HER2-relativamente bassi accumulano meno Herdox rispetto a quelli con livelli relativamente più elevati HER2 1. Inoltre, la concentrazione effettiva morte cellulare presenta una correlazione inversa con HER2 visualizzazione su linee cellulari tumorali esprimenti differenti livelli di HER2 superficie cellulare 1. Herdox mostra un vantaggio terapeutico e di sicurezza oltre Dox non mirati, come l&#39;uccisione del tumore si verifica in più di dosi 10 volte inferiore rispetto a decomprimeregramme incentrato farmaco e non produce effetti avversi riscontrabili su cuore (rilevata mediante ecocardiografia e istologici macchia) o il fegato (riconosciuto mediante TUNEL macchia) dei tessuti, in contrasto untargeted Dox 1. Nonostante la sua derivazione da una proteina del capside virale, HerPBK10 presenta nessun immunogenicità rilevabile a livelli terapeutici 2. Mentre gli anticorpi preesistenti a tutto adenovirus possono riconoscere HerPBK10, non sono in grado di prevenire vincolante 2 cellule. Volume del tumore misurata nel tempo è un metodo standard di valutazione dell&#39;efficacia terapeutica delle terapie mirate, ed è stato impiegato per valutare l&#39;efficacia terapeutica di Herdox. Integrando questo approccio con in vivo e ex vivo imaging di fluorescenza intensità ci ha permesso di valutare meglio gli obiettivi di efficienza 7. Abbiamo specificatamente integrato in situ confocale di tumori asportati con analisi spettrale di Dox fluorescenza per verificare che non Herdoxt accumulato solo a tumori in vivo, ma penetrato nelle cellule tumorali e Dox consegnato nel citoplasma e nel nucleo 7. Analisi spettrale inoltre ci ha permesso di distinguere Dox fluorescenza da autofluorescenza 7. Qui mostriamo più in dettaglio il nostro approccio per la valutazione Herdox in vivo dopo la consegna sistemica, e, soprattutto, per valutare il targeting attraverso metodi di imaging multimodali e di analisi.

<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 nanoparticella HER2 + tumore-mirato, Herdox, espone accumulo tumore preferenziale e ablazione del tumore-crescita in un modello animale di cancro HER2 +. Herdox è formato da non covalente auto-assemblaggio di un tumore mirato proteina penetrazione cella con l&#39;agente chemioterapico, doxorubicina, tramite una piccola linker acido nucleico. Una combinazione di elettrofilo, intercalazione, e le interazioni oligomerizzazione facilitare l&#39;auto-assemblaggio in tutto 10-20 particelle nm. Herdox esibisce la stabilità nel sangue e nella conservazione prolungata a temperature diverse. Consegna sistemica di Herdox in topi portatori di tumore provoca la morte delle cellule tumorali, senza effetti negativi rilevabili a tessuto non tumorale, tra il cuore e il fegato (che subiscono danni segnata da doxorubicina non mirati). HER2 elevazione facilita il targeting di cellule che esprimono il recettore del fattore di crescita epidermico umano, quindi tumori che presentavano livelli elevati di HER2 mostrano maggiore accumulo di Herdox rispetto alle cellule exprescantare livelli inferiori, sia in vitro che in vivo. L&#39;imaging di fluorescenza combinata con l&#39;analisi confocale e spettrale situ ha permesso di verificare in vivo del tumore targeting e la penetrazione delle cellule tumorali di Herdox dopo la consegna sistemica. Qui dettaglio i nostri metodi per la valutazione targeting tumorale tramite l&#39;imaging multimodale dopo la consegna sistemica.

La figura 1 mostra il vivo ottico prototipo imager, che è stato costruito a scopo di acquisizione di immagini in modalità multiple, tra intensità di fluorescenza, spettrale, durata, 2-fotone, confocale intra-vitale, e di imaging bioluminescenza in. Inoltre, la telecamera sensibile elevata raffreddata e linee laser ad alta potenza incorporato in questo sistema rese superiori contrasto immagini di fluorescenza rispetto ai sistemi di imaging ottico commerciali 11, in partico...

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

Questo articolo descrive le procedure per l&#39;analisi di immagini ottiche delle nanoparticelle tumore-mirato, Herdox. In particolare, l&#39;uso dettagliato del dispositivo di imaging multimodale per la rilevazione del tumore orientare e valutare la penetrazione del tumore è descritta qui.

Analisi delle Targeted proteina virale nanoparticelle distribuito HER2 + Tumori

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

Introduzione alla tecnica di distruzione mirata ad ultrasuoni microbolle

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

Ricerca

Bioingegneria

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

Progettazione di un bioreattore per la pressione ciclica Ex Vivo Studio delle valvole cardiache aortica

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

Estrazione dei lipidi cellulari per analisi mirate Stabile diluizione isotopica cromatografia liquida-spettrometria di massa

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

Consegna dei geni e trasfezione in cellule umane di cancro al pancreas con Epidermal Growth Factor Receptor mirati Nanovectors Progettato a base di gelatina

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

High-throughput sintesi dei carboidrati e funzionalizzazione di nanoparticelle polianidride

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

Nanoparticelle virali per<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging Tumore

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

Valutazione della consegna del gene polimerici Nanoparticelle per l&#39;analisi delle nanoparticelle Monitoraggio e High-throughput Citometria a Flusso

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

Harmonic Nanoparticelle for Regenerative ricerca

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

Lingua elettronica Generazione di modelli continui di rilevazione delle analisi delle proteine

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

Produzione di nanoparticelle metalliche mediante ablazione laser pulsata nei liquidi: uno strumento per studiare le proprietà antibatteriche delle nanoparticelle

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