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

Detta arbete stöds delvis av American Heart Association GRA VT09 Postdoctoral Fellowship (09POST2250268) och NIH R01 CA097465. Vi uppskattar mycket Dr Wen Li och Dr Vikas Gulani för MR-protokoll testet och inställning, och Ms Yvonne Parker för hennes hjälp på tumörimplantation.

Protokoll anpassas från en tidigare studie 11. 1. Konjugering av Gd-DOTA till CLT1 peptid <ol><li> Med konventionell fastfas-peptidsyntes, syntetisera CLT1 peptid (CGLIIQKNEC) från Fmoc-skyddade aminosyror på en 2-klorotritylkloridharts (1,0 mmol). </li><li> Efter tillsats av slutlig aminosyra, cykliseras den linjära peptiden på hartset med tallium (III)-trifluoracetat (1,09 g, 2,0 mmol, 2 ekvivalenter) i DMF (20 ml) vid 0 ° C under 2 timmar. </li><li> Härnäst konjugat P...

<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>

Kritiska steg Val av Korrekt Biomarkör och Targeting liten peptid För att framgångsrikt utveckla ett målinriktat kontrastmedel med liten storlek, två viktiga punkter måste beaktas. För det första är det viktigt att välja lämpliga molekylära biomarkörer som är högst närvarande i sjuka vävnader med liten närvaro i normala vävnader. Vår valda cancerrelaterad biomarkör, clotted plasmaproteiner, uppfyller detta krav. För det andra b...

Effektiv avbildning av cancerrelaterad molekylära mål är av stor betydelse för att förbättra noggrannheten i tidigare upptäckt av cancer och diagnos. Magnetisk resonanstomografi (MRT) är en kraftfull klinisk avbildning modalitet med hög rumslig upplösning och ingen jonisering strålning 1. Dock finns för klinisk MR cancer molecular imaging ingen riktad kontrastmedel. Innovativ design och utveckling av riktade MRI kontrastmedel skulle avsevärt påskynda tillämpningen av MR cancer molekylär avbildning. Betydande insatser har gjorts för att utveckla målinriktade kontrastmedel för MR-avbildning av de biomarkörer som uttrycks på ytan av cancerceller. På grund av relativt låg känslighet för MRI och låg koncentration av dessa biomarkörer, är det en utmaning att generera tillräcklig kontrastförstärkning för effektiv MR molekylär avbildning med små molekylära riktade kontrastmedel 2,3. För att få tillräcklig förstärkning, olika leveranssystem framgångsh som liposomer, nanopartiklar och polymer konjugat med en hög nyttolast av paramagnetiska Gd (III) kelat har upprättats för att öka den lokala koncentrationen av kontrastmedel vid målställena 4,5. Även om dessa leveranssystem kunde generera betydande tumör förbättring i djurmodeller, deras stora storlekar ledde till långsam och ofullständig eliminering från kroppen, vilket resulterar i långvarig ansamling av farliga Gd (III) joner, som kan orsaka allvarliga biverkningar 6. Nyligen har vissa studier visat att begränsningarna av MRT för molekylär avbildning kan övervinnas genom att välja lämpliga molekylära biomarkörer med hög lokal uttryck i skador och använda småmolekylära ämnen som lätt kan utsöndras 7,8. Den viktigaste funktionen av dessa medel är att de riktar molekylära markörer högst närvarande i sjuka vävnader med liten närvaro i normal vävnad. En hög koncentration av kontrastmedel kan binda till dessa mål, vilket resulterar i tillräckligt kontrastförbättring för effektiv MR molekylär avbildning. Eftersom deras storlek är mindre än den njurfiltrationen tröskeln, kan obundna kontrastmedel lätt utsöndras från kroppen med minskad bakgrundsljud. Vi har valt en universell cancerrelaterad biomarkör, koagulerade plasmaproteiner, som rikligt förekommer i tumör stroma, och är sällan förekommer i normala vävnader 9. Vi syntetiserade en riktad kontrastmedel innehållande en liten targeting peptid CGLIIQKNEC (CLT1), vilket visade stark specifik bindning till PC3 prostatatumörmodellen 10, och fyra Gd-DOTA monoamid kelat. Här ger vi en metod för MR cancer molekylär avbildning för att upptäcka tumörer hos möss.

<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

Tumör extracellulärmatrix har överflöd av cancerrelaterade proteiner som kan användas som biomarkörer för cancer molekylär avbildning. I detta arbete visade vi effektivt MR cancer molekylär avbildning med en liten molekylär peptid riktade Gd-DOTA monoamid komplicerat som en riktad MRI kontrastmedel specifika för clotted plasmaproteiner i tumor stroma. Vi utförde experimentet för att utvärdera effektiviteten av medlet för icke-invasiv detektion av prostatatumör med MRI i en mus ortotop PC-3 prostatacancer modell. Den riktade kontrastmedel var effektivt för att producera betydande tumörkontrastförstärkning vid en låg dos av 0,03 mmol Gd / kg. Peptiden riktade MRI kontrastmedel är lovande för MR molekylär avbildning av prostatatumör.

Figur 1 visar syntesen av den riktade kontrastmedlet CLT1-dl-(Gd-DOTA) 4 och den övergripande planen för experimentet. CLT1-DL-(Gd-DOTA) 4 visar mycket högre relaxivitet än klinisk Gd-DOTA (tabell 1). Vid 1,5 T, är T en relaxivitet per gadolinium av CLT1-DL-(Gd-DOTA) 4 i PBS (pH 7,4) ca 3 gånger högre än den hos Gd-DOTA 10. Maestro avbildning bekräftar en stark specifik bindning av Texas Red-märkt CLT1 (CLT1-TR) till tumören med liten bin...

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

För att visa MR cancer molekylär avbildning med en liten peptid riktade MRI kontrastmedel specifika för clotted plasmaproteiner i tumör stroma i en mus prostatacancer modell.

MR Molecular Imaging av prostatacancer med en liten molekylär CLT1 Peptide riktad kontrastmedel

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

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) Intravaskulär Molecular Imaging av inflammatoriska plack, en multimodal metod för avbildning av åderförkalkning

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

Contrast Enhanced Vessel avbildning med 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

Utvärdering av nanopartiklar Upptag i tumörer i realtid med hjälp 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 till Target transplanterade celler Muscle stamfader

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 avbildning med MR Riktad kontrastmedel för Längsgående Utvärdering av septisk artrit

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 Murina Model of Human Prostate 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 av cancer stamceller från mänskliga Prostate Cancer Prov

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 Förbättrad Magnetic Resonance Imaging av en Orthotopic bukspottkörtelcancer musmodell

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

Generation av prostatacancer Patient Härstammar xenograft-modeller från cirkulerande tumörceller

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 hjärntumör / Organotypiska Slice samodlingssystemet för att studera tumörens mikro och Targeted 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 ...