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

Dette arbeidet ble finansiert med tilskudd til LKM-K fra National Institutes of Health / National Cancer Institute (R01CA129822 og R01CA140995). Dr. Medina-Kauwe takker C. Rey, M. M-Kauwe og D. Revetto for fortsatt støtte.

En. Systemisk levering In vivo <ol><li> Bland nok HerDox med sterilt saltvann for å likestille 0,2 ml av en 0,004 mg / kg dose av HerDox per injeksjon for en 6-8 uker gamle NU / NU mus bærende underhudssykdommer bilaterale flanke xenografttumorer. </li><li> Forsiktig trekke HerDox blandingen i en 3/10 cc insulin sprøyte med 29g nål, unngå bobler. </li><li> Anestesi ble indusert ved kort eksponering isofluran i induksjonsovn kammer utstyrt med en gass avsugsystem (oksygen strømningshastigheter: 0,5-1 l /...

<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 fluorescens kan påvises in vivo med multimode imager når svulster er underhudsfett. Imidlertid er den terapeutisk effektive dose av HerDox (0,004 mg / kg) under deteksjonsgrensen etter en enkelt dose. I kontrast, etter 7 daglige injeksjoner (1x/day i 7 dager), er svulsten akkumulering og retensjon av partikkelen er tilstrekkelig til å muliggjøre visualisering av Dox fluorescens. Det er kritisk når man arbeider med Dox eller andre fluoroforen for in vivo avbildning ...

Tumor-målretting av kjemoterapi har potensial til å eliminere kreftceller ved lavere dose i forhold til uønskede stoffer fordi mer av det leverte terapi kan samle på sitt mottakeren i stedet distribuere til ikke-svulstvev. Ettersom den sistnevnte situasjon vil fortynne ut effekten av medikamentet og således kreve høyere doser for å være effektive, har tumor-targeting både terapeutiske og sikkerhet fordeler fremfor standard ikke-målrettet behandling. Målretting kjemoterapi ved innkapsling i selvkonfeksjonerte nanopartikler gjør at stoffet skal forbli kjemisk uendret i motsetning til legemidler som er kovalent knyttet til målretting molekyler. Som sådan kopling har potensial til å endre aktiviteten av både medikamentet og målretting molekyl, ikke-kovalente montering tillater medikament potens til å bli beholdt. Vi har tidligere vist at romanen tre-komponent, selv-montert kompleks, HerDox, mål HER2 + tumorer <em&gt; In vivo og utløser tumor-vekst ablasjon mens sparsom normalt vev, inkludert hjertet en. HerDox er dannet gjennom ikke-kovalente interaksjoner mellom den reseptor-bindende celle-penetrasjon protein, HerPBK10, og det kjemoterapeutiske middel, doksorubicin (Dox), via en liten nukleinsyre linkeren. HerPBK10 binder human epidermal vekstfaktorreseptor (HER) og utløser reseptormediert endocytose 2-4, mens endosomale membran penetrasjon oppnås ved hjelp av inkorporering av adenovirus-avledet Penton basen capsidproteinet 4-6. Et positivt ladet domene på protein muliggjør nukleinsyre 4. binding, 5, gjennom hvilke DNA-interkalerte Dox kan transporteres for målrettet levering. Electrophilic, interkalering, og muligens protein oligomerization interaksjoner rette for selvbygging til runde 10-20 nm partikler som er stabile i blodet og under utvidet lagring ved forskjellige temperaturer en. Fortrinnsrett rettet til HER2 + kreftceller er tilrettelagt av den forbedrede ligand affinitet når HER2 er forhøyet. Våre tidligere undersøkelser har vist at systemisk levering av HerDox utbytter preferensiell akkumulering i tumorer enn ikke-tumorvev og i forhold til en ikke-målrettet Dox, og inntrengning i tumorceller in vivo 7.. Vi har observert at HerDox utgivelser Dox etter svulst celle oppføring, slik at Dox opphopning inn i kjernen en. Tumor-opphopning synes å korrelere med receptor nivå, så relativt lave HER2-uttrykke svulster akkumulere mindre HerDox sammenlignet med de med relativt høyere HER2 nivå 1. Videre viser den effektive celledød konsentrasjon en invers korrelasjon med HER2-skjerm på cellelinjer som uttrykker ulike celleoverflaten HER2 nivå 1. HerDox viser en terapeutisk og sikkerhet fordel over vilkårlige Dox, som tumor drap skjer på over 10 ganger lavere dose i forhold til untargeted medikament og gir ingen påvisbar skadelig virkning på hjertet (påvist ved ekkokardiografi og histologiske flekk) eller leveren (påvist ved TUNEL flekk) vev, i motsetning til vilkårlige Dox 1.. Til tross for sin avledning fra en viral capsidproteinet, viser HerPBK10 ingen påviselig immunogenicity ved terapeutiske nivåer to. Mens pre-eksisterende antistoffer mot hele adenovirus kan gjenkjenne HerPBK10, er de ikke i stand til å hindre celle binding to. Tumor volum målt over tid er en standard metode for å vurdere terapeutiske effekten av målrettet terapi, og har vært ansatt for å vurdere den terapeutiske effekten av HerDox. Supplere denne tilnærmingen med in vivo og ex vivo fluorescens intensitet imaging har tillatt oss til bedre å vurdere målretting effektivitet 7. Vi har spesielt integrert i situ confocal avbildning av utskårende svulster med spektral analyse av Dox fluorescens for å bekrefte at HerDox ingent bare akkumulert på svulster in vivo, men trengt inn i tumorceller og levert Dox inn i cytoplasma og cellekjernen 7. Spektralanalyse dessuten gjort oss i stand til å skille Dox fluorescens fra autofluorescence 7. Her viser vi nærmere vår tilnærming for å vurdere HerDox in vivo etter systemisk levering, og viktigst, for å vurdere målretting gjennom multimode imaging metoder og analyser.

<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

Den HER2 + tumor-rettet nanopartikler, HerDox, oppviser tumor-preferensiell akkumulering og tumor-vekst ablasjon i en dyremodell av HER2 + kreft. HerDox er dannet av ikke-kovalente egen sammensetning av en svulst målrettet celle penetrasjon protein med kjemoterapi agent, doksorubicin, via en liten nukleinsyre linkeren. En kombinasjon av elektrofil, interkalering, og oligomerisering interaksjoner lette selv-sammenstilling til rundt 10-20 nm partikler. HerDox utviser stabilitet i blod så vel som i utvidet lagring ved forskjellige temperaturer. Systemisk levering av HerDox i tumor-bærende mus resultater i tumor-celledød uten påvisbare negative effekter på ikke-tumor vev, inkludert hjertet og leveren (som gjennomgår merket skade ved vilkårlige doksorubicin). HER2 høyde forenkler rettet til celler som uttrykker human epidermal vekstfaktor reseptor, derav svulster som viser forhøyede HER2 nivåer viser større opphopning av HerDox sammenlignet med celler uttrykksynge lavere nivåer, både in vitro og in vivo. Fluorescensintensitet bildebehandling kombinert med in situ konfokal og spektralanalyse har tillatt oss å bekrefte in vivo tumor målretting og svulst celle penetrasjon av HerDox etter systemisk levering. Her har vi detalj våre metoder for å vurdere svulst målretting via multimode bildebehandling etter systemisk levering.

Figur 1 viser in vivo optisk imager prototype, som ble bygget for formålet med bildet oppkjøpet under flere modaliteter, inkludert fluorescensintensitet, spektral, levetid, to-foton, intra-vital konfokal, og Bioluminescens bildebehandling. I tillegg gir den avkjølte høy følsom kamera og High Power Laser linjer innlemmet i dette system med høyere kontrast fluorescens bilder sammenlignet med kommersielle optiske avbildningssystemer 11, spesielt for in vivo deteksjon av d...

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

Denne artikkelen detaljer prosedyrer for optisk avbildning analyse av tumor-målrettet nanopartikler, HerDox. Spesielt er detaljert bruk av multimodus bildebehandlingsenhet for detektering av tumor målretting og vurdering av tumor penetrasjon beskrevet her.

Analyse av målrettet Viral Protein Nanopartikler Levert til HER2 + Svulster

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

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

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

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

Cellular Lipid Uttak for Målrettet Stabil isotopfortynning Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Analysis

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

Gene Levering og Transfeksjon i Human kreft i bukspyttkjertelen celler ved hjelp av epidermal vekstfaktorreseptor målrettede Gelatin-Based Engineered Nanovectors

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 syntese av karbohydrater og funksjonalisering av Polyanhydride Nanopartikler

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

Viral Nanopartikler for<em&gt; In vivo</em&gt; Tumor Imaging

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

Evaluering av polymere Gene levering Nanopartikler av nanopartikler Tracking Analysis og High-throughput flowcytometri

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 Nanopartikler for regenerativ Forskning

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

Elektronisk Tongue Generere Kontinuerlig Anerkjennelse oppskrifter for proteinanalyser

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

Produksjon av metall nanopartikler ved pulserende laserablation i væsker: Et verktøy for å studere de antibakterielle egenskapene til nanopartikler

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