Name: mr molecular imaging of prostate cancer with a small molecular clt1 peptide targeted contrast agent
Uploaded: 2013-09-03T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about MR Molecular Imaging of Prostate Cancer with a Small Molecular CLT1 Peptide Targeted Contrast Agent at JoVE.com

Dette arbejde er delvist understøttet af American Heart Association GRA Spring 09 Postdoc Fellowship (09POST2250268) og NIH R01 CA097465. Vi værdsætter meget Dr. Wen Li og Dr. Vikas Gulani for MR-protokol test og opsætning, og Ms Yvonne Parker for hendes hjælp på tumor implantation.

Protokol tilpasset fra en forudgående undersøgelse 11. 1.. Konjugering af Gd-DOTA til CLT1 Peptid <ol><li> Ved anvendelse af standard fastfase-peptidsyntese syntetisere CLT1 peptid (CGLIIQKNEC) fra Fmoc-beskyttede aminosyrer på en 2-chlortritylchlorid-harpiks (1,0 mmol). </li><li> Efter tilsætning af sidste aminosyre, cyklisere det lineære peptid på harpiksen med thallium (III)-trifluoracetat (1,09 g, 2,0 mmol, 2 ækvivalenter) i DMF (20 ml) ved 0 ° C i 2 timer. </li><li>...

<ol>
	<li>Brown, M. A., Semelka, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> MRI Basic Principles and Applications. , (2003).</li><li>Artemov, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+magnetic+resonance+imaging+with+targeted+contrast+agents.">Molecular magnetic resonance imaging with targeted contrast agents.</a> J. Cell. Biochem. 90, 518-524 (2003).</li><li>Kalber, T. L., Kamaly, 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=A+low+molecular+weight+folate+receptor+targeted+contrast+agent+for+magnetic+resonance+tumor+imaging.">A low molecular weight folate receptor targeted contrast agent for magnetic resonance tumor imaging.</a> Mol. Imaging Biol. 13, 653-662 (2011).</li><li>Schmieder, A. H., Winter, P. 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=Molecular+MR+imaging+of+melanoma+angiogenesis+with+alphanubeta3-targeted+paramagnetic+nanoparticles.">Molecular MR imaging of melanoma angiogenesis with alphanubeta3-targeted paramagnetic nanoparticles.</a> Magn. Reson. Med. 53, 621-627 (2005).</li><li>Mulder, W. J., Strijkers, G. 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=MR+molecular+imaging+and+fluorescence+microscopy+for+identification+of+activated+tumor+endothelium+using+a+bimodal+lipidic+nanoparticle.">MR molecular imaging and fluorescence microscopy for identification of activated tumor endothelium using a bimodal lipidic nanoparticle.</a> FASEB J. 19, 2008-2010 (2005).</li><li>Wang, S. J., Brechbiel, M., Wiener, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+a+new+MRI+contrast+agent+prepared+from+polypropyleneimine+dendrimers,+generation+2.">Characteristics of a new MRI contrast agent prepared from polypropyleneimine dendrimers, generation 2.</a> Invest. Radiol. 38, 662-668 (2003).</li><li>Amirbekian, V., Aguinaldo, J. G., 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=Atherosclerosis+and+matrix+metalloproteinases:+experimental+molecular+MR+imaging+in+vivo.">Atherosclerosis and matrix metalloproteinases: experimental molecular MR imaging in vivo.</a> Radiology. 251, 429-438 (2009).</li><li>Overoye-Chan, K., Koerner, 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=EP-2104R:+a+fibrin-specific+gadolinium-Based+MRI+contrast+agent+for+detection+of+thrombus.">EP-2104R: a fibrin-specific gadolinium-Based MRI contrast agent for detection of thrombus.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 6025-6039 (2008).</li><li>Pilch, J., Brown, D. 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=Peptides+selected+for+binding+to+clotted+plasma+accumulate+in+tumor+stroma+and+wounds.">Peptides selected for binding to clotted plasma accumulate in tumor stroma and wounds.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 2800-2804 (2006).</li><li>Rohrer, M., Bauer, H., Mintorovitch, J., Requardt, M., Weinmann, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+magnetic+properties+of+MRI+contrast+media+solutions+at+different+magnetic+field+strengths.">Comparison of magnetic properties of MRI contrast media solutions at different magnetic field strengths.</a> Invest. Radiol. 40, 715-724 (2005).</li><li>Wu, X., Burden-Gulley, S. 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=Synthesis+and+evaluation+of+a+peptide+targeted+small+molecular+Gd-DOTA+monoamide+conjugate+for+MR+molecular+imaging+of+prostate+cancer.">Synthesis and evaluation of a peptide targeted small molecular Gd-DOTA monoamide conjugate for MR molecular imaging of prostate cancer.</a> Bioconjugate Chem. 23, 1548-1556 (2012).</li><li>Burden-Gulley, S. M., Gates, T. 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=A+novel+molecular+diagnostic+of+glioblastomas:+detection+of+an+extracellular+fragment+of+protein+tyrosine+phosphatase+mu.">A novel molecular diagnostic of glioblastomas: detection of an extracellular fragment of protein tyrosine phosphatase mu.</a> Neoplasia. 12, 305-316 (2010).</li><li>McBride, J. 	. D., Birgit, H., Leatherbarrow, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resin-coupled+cyclic+peptides+as+proteinase+inhibitors.">Resin-coupled cyclic peptides as proteinase inhibitors.</a> Protein and Peptide. 3 (3), 193-198 (1996).</li><li>Cline, D. J., Thorpe, C., Schneider, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+method+for+facile+intramolecular+disulfide+formation+in+synthetic+peptides.">General method for facile intramolecular disulfide formation in synthetic peptides.</a> Anal. Biochem. 335 (1), 168-170 (2004).</li></ol>

Kritiske trin Valg af korrekt biomarkør og målretning lille peptid For at kunne udvikle en målrettet kontrastmiddel med lille størrelse, to centrale punkter skal overvejes. Først er det vigtigt at vælge korrekte molekylære biomarkører, der rigeligt til stede i syge væv med ringe tilstedeværelse i normale væv. Vores udvalgte cancer-relaterede biomarkør, størknet plasmaproteiner, opfylder dette krav. For det andet bør de valgte målrette...

Effektiv billeddannelse af kræftrelaterede molekylære mål er af stor betydning for at forbedre nøjagtigheden af ​​tidligere påvisning og diagnosticering af kræft. Magnetic resonance imaging (MRI) er en stærk klinisk afbildningsmodalitet med høj rumlig opløsning og ingen ionisering stråling 1. Dog ikke målrettet kontrastmiddel er tilgængelige for klinisk MR kræft molekylær billeddannelse. Innovativt design og udvikling af målrettede MRI-kontrastmidler ville i høj grad fremme anvendelsen af ​​MR kræft molekylær billeddannelse. Der er gjort en betydelig indsats for at udvikle målrettede kontrastmidler til MR-scanning af de biomarkører udtrykt på overfladen af ​​kræftceller. Grundet relativt lave følsomhed MRI og lav koncentration af disse biomarkører, er det en udfordring at skabe tilstrækkelig kontrast ekstraudstyr til effektiv MR molekylær billeddannelse ved hjælp af små molekylære målrettet kontrastmidler 2,3. For at opnå tilstrækkelig ekstraudstyr, forskellige doseringssystemer such som liposomer, nanopartikler og polymerkonjugater med høj nyttelast paramagnetiske Gd (III) chelater er udarbejdet for at øge den lokale koncentration af kontrastmidler ved målstederne 4,5. Selv om disse doseringssystemer var i stand til at generere betydelige tumorforbedring i dyremodeller, deres store størrelser resulteret i langsom og ufuldstændig eliminering fra kroppen, hvilket resulterer i forlænget ophobning af giftige Gd (III) ioner, som kan medføre alvorlige betænkeligheder angående sikkerheden 6.. For nylig har nogle undersøgelser vist, at de begrænsninger af MRI til molekylær billeddannelse kan overvindes ved at vælge korrekte molekylære biomarkører med høj lokal ekspression i læsioner og ved hjælp af små molekylære stoffer, der let kan udskilles 7,8. Det centrale element i disse midler er, at de målrette molekylære markører rigeligt til stede i syge væv med lidt tilstedeværelse i normale væv. En høj koncentration af kontrastmidler kan binde til disse mål, hvilket resulterer i tilstrækkeligstrækkelig kontrast ekstraudstyr for effektiv MR molekylær billeddannelse. Eftersom deres størrelse er mindre end renal filtration tærskel kan ubundne kontrastmidler let udskilles fra kroppen med reduceret baggrundsstøj. Vi har udvalgt en universel cancer-relaterede biomarkør, størknet plasmaproteiner, som rigeligt findes i tumor stroma, og er sjældent til stede i normale væv 9. Syntetiserede vi en målrettet kontrastmiddel indeholdende en lille peptid CGLIIQKNEC (CLT1), som udviste stærk specifik binding til PC3 prostatatumor model 10, og fire Gd-DOTA monoamid chelater. Her giver vi en metode til MR kræft molekylær billeddannelse til at opdage tumorer hos mus.

<table border="1">
		<tbody>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>REAGENTS</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Fmoc protected amino acids</td>
			<td>EMD Chemicals Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>DOTA-tris(t-Bu)</td>
			<td>TCI America</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>PyBOP, HOBt, HBTU</td>
			<td>Nova Biochem</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>DIPEA, Thallium(III) trifluoroacetate, TIS</td>
			<td>Sigma-Aldrich Corp.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Texas Red, succinimidyl ester, single isomer</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>T20175</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>EQUIPMENTS</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Agilent 1100 HPLC system</td>
			<td>Agilent</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>ZORBAX 300SB-C18 PrepHT column</td>
			<td>Agilent</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>ICP-OES Optima 3100XL</td>
			<td>Perkin-Elmer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>MALDI-TOF mass spectrometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>AutoflexTM Speed</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Maestro FLEX In Vivo Imaging System</td>
			<td>Cambridge Research &amp; Instrumentation, Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Biospec 7T MRI scanner</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		</tbody>
 </table>

mr molecular imaging of prostate cancer with a small molecular clt1 peptide targeted contrast agent

Tumor ekstracellulære matrix har overflod af cancer relaterede proteiner, der kan anvendes som biomarkører for kræft molekylær billeddannelse. I dette arbejde har vi demonstreret, effektiv MR kræft molekylær billeddannelse med en lille molekylær peptid målrettet Gd-DOTA monoamid kompleks som en målrettet MRI-kontrastmiddel specifik for størknet plasmaproteiner i tumor stroma. Vi udførte forsøget for at evaluere effektiviteten af ​​midlet i ikke-invasiv detektion af prostata tumor med MRI en mus ortotopisk PC-3 prostatacancer model. Den målrettede kontrastmiddel var effektiv til at producere signifikant forøgelse tumor kontrast med en lav dosis på 0,03 mmol Gd / kg. Peptid målrettet MRI-kontrastmiddel er lovende for MR molekylær billeddannelse af prostata tumor.

Figur 1 viser syntese af de målrettede kontrastmiddel CLT1-DL-(Gd-DOTA) 4 og den samlede ordning af forsøget. CLT1-dl-(Gd-DOTA) 4 viser meget højere relaksivitet end kliniske Gd-DOTA (tabel 1). Ved 1,5 T, T 1 relaksiviteten pr gadolinium af CLT1-DL-(Gd-DOTA) 4 i PBS (pH 7,4) er ca 3 gange højere end for Gd-DOTA 10. Maestro billeddannelse bekræfter stærkt specifikke binding af Texas Red mærkede CLT1 (CLT1-TR) til tumoren med ringe binding til ...

Watch this Scientific Journal Video about MR Molecular Imaging of Prostate Cancer with a Small Molecular CLT1 Peptide Targeted Contrast Agent at JoVE.com

MR Molecular Imaging of Prostate Cancer with a Small Molecular CLT1 Peptide Targeted Contrast Agent

For at demonstrere MR kræft molekylær billeddannelse med en lille peptid målrettet MRI-kontrastmiddel specifik for størknet plasmaproteiner i tumorstroma i en mus prostatakræft model.

MR Molekylær Billeddannelse af prostatakræft med en lille Molecular CLT1 peptid til Contrast Agent

Tumor extracellular  matrix has abundance of cancer related proteins that can be used as biomarkers  for cancer molecular imaging. In this work,  we ...

Research

JoVE Journal

Medicine

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) Intravascular Molecular Imaging of Inflammatory Plaque, a Multimodal Approach to Imaging of Atherosclerosis

In vivo Near Infrared Fluorescence NIRF Intravascular Molecular Imaging of Inflammatory Plaque, a Multimodal Approach to Imaging of Atherosclerosis

The vascular response to injury is a well-orchestrated inflammatory response triggered by the accumulation of macrophages within the vessel wall leading ...

Contrast Enhanced Vessel Imaging using MicroCT

Microscopic computed tomography (microCT) offers high-resolution volumetric imaging of the anatomy of living small animals. However, the contrast between ...

Evaluation of Nanoparticle Uptake in Tumors in Real Time Using Intravital Imaging

Current technologies for tumor imaging, such as ultrasound, MRI, PET and CT, are unable to yield high-resolution images for the assessment of nanoparticle ...

Molecular Imaging to Target Transplanted Muscle Progenitor Cells

Molekylær Imaging til TARGET Transplanterede Muskel progenitorceller

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe genetic neuromuscular disorder that affects 1 in 3,500 boys, and is characterized by progressive muscle ...

In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

In vivo Makrofag Imaging Brug MR Målrettet kontrastmiddel til Longitudinal Evaluering af septisk arthritis

Macrophages are key-cells in the initiation, the development and the regulation of the inflammatory response to bacterial infection. Macrophages are ...

An Orthotopic Murine Model of Human Prostate Cancer Metastasis

En ortotopisk musemodel for Human Prostata Cancer metastaser

Our laboratory has developed a novel orthotopic implantation model of  human prostate cancer (PCa). As PCa death is not due to the primary tumor, but  ...

Isolation of Cancer Stem Cells From Human Prostate Cancer Samples

Isolering af kræft stamceller fra humane Prostata Cancer Prøver

The cancer stem cell (CSC) model has been considerably revisited over the last two decades. During this time CSCs have been identified and directly ...

Dynamic Contrast Enhanced Magnetic Resonance Imaging of an Orthotopic Pancreatic Cancer Mouse Model

Dynamisk kontrast Forbedret Magnetic Resonance Imaging af en ortotopisk kræft i bugspytkirtlen Mouse Model

Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) has been limitedly used for orthotopic pancreatic tumor xenografts due to severe ...

Generation of Prostate Cancer Patient Derived Xenograft Models from Circulating Tumor Cells

Generering af prostatakræft Patient Afledt xenograftmodeller fra Cirkulerende tumorceller

Patient derived xenograft (PDX) models are gaining popularity in cancer research and are used for preclinical drug evaluation, biomarker identification, ...

A Brain Tumor/Organotypic Slice Co-culture System for Studying Tumor Microenvironment and Targeted Drug Therapies

En hjernetumor / Organotypiske Slice Co-kultur System til at studere tumormikromiljøet og Målrettet Drug Terapier

Brain tumors are a major cause of cancer-related morbidity and mortality. Developing new therapeutics for these cancers is difficult, as many of these ...