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 arbeidet støttes delvis av American Heart Association GRA Spring 09 postdoktorstilling (09POST2250268) og NIH R01 CA097465. Vi setter stor pris på Dr. Wen Li og Dr. Vikas Gulani for MRI-protokoll test og oppsett, og Ms Yvonne Parker for hennes assistanse på tumorimplantasjonen.

Protokoll tilpasset fra en tidligere studie 11.. En. Bøyning av Gd-DOTA til CLT1 Peptide <ol><li> Ved hjelp av standard fast-fase peptidsyntese, syntetisere CLT1 peptid (CGLIIQKNEC) fra Fmoc-beskyttede aminosyrer på et to-chlorotrityl klorid-harpiks (1,0 mmol). </li><li> Etter tilsetning endelige aminosyre, ringsluttes det lineære peptid på harpiksen med tallium (III) trifluoracetat (1,09 g, 2,0 mmol, 2 ekvivalenter) i DMF (20 ml) ved 0 ° C i 2 timer. </li><li> Deretter PEG...

<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 Steps Valg av riktig Biomarkør og målretting Small Peptide For å lykkes med å utvikle en målrettet kontrastmiddel med liten størrelse, to viktige punkter som må vurderes. For det første er det viktig å velge riktig molekyl biomarkører som er rikelig tilstede i syke vev med liten tilstedeværelse i normale vev. Våre utvalgte kreftrelaterte biomarkør, klumpete plasmaproteiner, oppfyller dette kravet. For det andre bør de valgte m...

Effektiv avbildning av kreftrelaterte molekylære mål er av stor betydning for å forbedre nøyaktigheten av tidligere kreft deteksjon og diagnose. Magnetic resonance imaging (MRI) er en kraftig klinisk avbildningsfunksjonalitet med høy romlig oppløsning og ingen ionisering stråling en. Imidlertid er ingen målrettede kontrastmiddel tilgjengelig for klinisk MR cancer molekyl avbildning. Innovativ design og utvikling av målrettede MR kontrastmidler i stor grad vil fremme bruk av MR kreft molekylær avbildning. Betydelige anstrengelser er blitt gjort for å utvikle målrettede kontrastmidler for MR-avbildning av biomarkører som uttrykkes på overflaten av kreftceller. På grunn av relativt lav følsomhet for MRI og lav konsentrasjon av slike biomarkører, er det en utfordring å generere tilstrekkelig kontrastforbedring for effektiv molekylær MR avbildning ved hjelp av små molekylære målrettede kontrastmidler 2,3. For å oppnå tilstrekkelig forbedring, ulike leveringssystemer lykkesh som liposomer, nanopartikler og polymer konjugater med en høy nyttelast på paramagnetiske Gd (III) chelates har vært forberedt på å øke lokal konsentrasjon av kontrastmidler ved målet nettsteder 4,5. Selv om disse avgivelsessystemer var i stand til å generere betydelig tumor forbedring i dyremodeller, deres store størrelser resulterte i langsom og ufullstendig eliminering fra kroppen, noe som resulterer i en forlenget akkumulering av toksiske Gd (III)-ioner, som kan forårsake alvorlige sikkerhetsproblemer 6. Nylig har noen studier vist at begrensningene i MR for molekylær avbildning kan overvinnes ved å velge riktige molekylære biomarkører med høy lokal uttrykk i lesjoner og ved hjelp av små molekylære stoffer som lett kan skilles ut 7,8. Det sentrale trekk ved disse midlene er at de målet molekylære markører rikelig tilstede i sykt vev med liten tilstedeværelse i normalt vev. En høy konsentrasjon av kontrastmidler kan binde seg til disse målene, som resulterer i tilstrekkelig kontrastforbedring for effektiv MR molekylær avbildning. Siden deres størrelse er mindre enn den renal filtrering terskel, kan kontrastmidler ubundne lett kan utskilles fra kroppen med redusert bakgrunnsstøy. Vi har valgt en universell kreftrelaterte biomarkør, levret plasmaproteiner, som rikelig eksisterer i tumor stroma, og er sjelden til stede i normalt vev ni. Vi har syntetisert en målrettet kontrastmiddel inneholdende en liten målretting peptid CGLIIQKNEC (CLT1), som viste en sterk spesifikk binding til PC3 prostatatumormodell 10, og fire Gd-DOTA monoamide chelater. Her gir vi en metodikk for MR kreft molekylær avbildning for å oppdage svulster i 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 ekstracellulær matriks har overflod av kreftrelaterte proteiner som kan brukes som biomarkører for cancer molekyl avbildning. I dette arbeidet, viste vi effektive MR kreft molekylær avbildning med en liten molekylær peptid målrettet Gd-DOTA monoamide komplisert som en målrettet MR-kontrastmiddel som er spesifikk for klumpete plasmaproteiner i tumor stroma. Vi utførte forsøket for å vurdere effektiviteten av midlet for ikke-invasiv påvisning av prostatatumor med MRI i en mus orthotopic PC-3 prostata cancer-modellen. Den målrettede kontrastmiddel som var effektivt til å produsere betydelig tumorkontrastforbedring ved en lav dose på 0,03 mmol Gd / kg. Peptid målrettede MR-kontrastmiddel er lovende for MR molekylær avbildning av prostata svulst.

Figur 1 viser syntesen av den målrettede kontrastmiddel CLT1-dl-(Gd-DOTA) 4 og den generelle ordningen av forsøket. CLT1-dL-(Gd-DOTA) 4 viser mye høyere relaksivitet enn klinisk Gd-DOTA (Tabell 1). På 1,5 T, T 1 relaksivitet per gadolinium av CLT1-dL-(Gd-DOTA) 4 i PBS (pH 7,4) er ca tre ganger høyere enn for Gd-DOTA 10. Maestro avbildning bekrefter sterk spesifikk binding av Texas Red merket CLT1 (CLT1-TR) til tumor med liten binding til normal...

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 å demonstrere MR cancer molekyl avbildning med et lite peptid målrettet MRI-kontrastmiddel som er spesifikk for levret plasmaproteiner i tumor stroma i en musemodell av prostatakreft.

MR Molecular Imaging av prostatakreft med en liten Molecular CLT1 Peptide målrettet kontrastmiddel

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

Molecular Imaging til Target transplanterte Muscle stamceller

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 Macrophage Imaging bruke MR Målrettet kontrastmiddel for Langsgående Evaluering av septisk artritt

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 orthotopic Murine Model of Human Prostate Cancer Metastase

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 av kreft stamceller fra menneskelige prostata kreft Samples

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

Dynamic Contrast Forbedret Magnetic Resonance Imaging av en ortotopiske Bukspyttkjertelkreft 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 av Prostate Cancer Patient Avledet xenotransplantat Modeller fra Sirkulasjonstumorceller

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 hjernesvulst / organotypiske Slice Co-kultur System for Studerer svulstens mikromiljø 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 ...