Name: programming stem cells for therapeutic angiogenesis using biodegradable polymeric nanoparticles
Uploaded: 2013-09-27T16:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Programming Stem Cells for Therapeutic Angiogenesis Using Biodegradable Polymeric Nanoparticles at JoVE.com

فإن الكتاب أود أن أنوه جمعية القلب الأمريكية الوطنية للتنمية منحة عالم (10SDG2600001)، برنامج ستانفورد بيو X التخصصات المبادرة، وبرنامج ستانفورد للأبحاث علماء الطبية للحصول على التمويل.

1. البوليمر التجميعي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في غطاء الدخان، تزن من 3،523 ملغ من diacrylate بيوتانديول (C) ونقل إلى قارورة زجاجية تحتوي على التلألؤ بقضيب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل الحرارة 5 الأمينية-1-pentanol (32) إلى 90 درجة مئوية إلى ذوبان الملح، ثم ?...

<ol>
	<li>Deveza, L., Choi, J., Yang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+angiogenesis+for+treating+cardiovascular+diseases.">Therapeutic angiogenesis for treating cardiovascular diseases.</a> Theranostics. 2, 801-814 (2012).</li><li>Yang, F., 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=Genetic+engineering+of+human+stem+cells+for+enhanced+angiogenesis+using+biodegradable+polymeric+nanoparticles.">Genetic engineering of human stem cells for enhanced angiogenesis using biodegradable polymeric nanoparticles.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 3317-3322 (2010).</li><li>Mangi, A. A., 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=Mesenchymal+stem+cells+modified+with+Akt+prevent+remodeling+and+restore+performance+of+infarcted+hearts.">Mesenchymal stem cells modified with Akt prevent remodeling and restore performance of infarcted hearts.</a> Nat Med. 9, 1195-1201 (2003).</li><li>Lee, J. Y., 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=Enhancement+of+bone+healing+based+on+ex+vivo+gene+therapy+using+human+muscle-derived+cells+expressing+bone+morphogenetic+protein+2.">Enhancement of bone healing based on ex vivo gene therapy using human muscle-derived cells expressing bone morphogenetic protein 2.</a> Hum. Gene Ther. 13, 1201-1211 (2002).</li><li>Park, K. I., 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=Neural+stem+cells+may+be+uniquely+suited+for+combined+gene+therapy+and+cell+replacement:+Evidence+from+engraftment+of+Neurotrophin-3-expressing+stem+cells+in+hypoxic-ischemic+brain+injury.">Neural stem cells may be uniquely suited for combined gene therapy and cell replacement: Evidence from engraftment of Neurotrophin-3-expressing stem cells in hypoxic-ischemic brain injury.</a> Exp. Neurol. 199, 179-190 (2006).</li><li>Green, J. J., Langer, R., Anderson, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+combinatorial+polymer+library+approach+yields+insight+into+nonviral+gene+delivery.">A combinatorial polymer library approach yields insight into nonviral gene delivery.</a> Acc Chem Res. 41, 749-759 (2008).</li><li>Yang, F., 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=Gene+delivery+to+human+adult+and+embryonic+cell-derived+stem+cells+using+biodegradable+nanoparticulate+polymeric+vectors.">Gene delivery to human adult and embryonic cell-derived stem cells using biodegradable nanoparticulate polymeric vectors.</a> Gene Ther. 16, 533-546 (2009).</li><li>Niiyama, H., Huang, N. F., Rollins, M. D., Cooke, 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=Murine+model+of+hindlimb+ischemia.">Murine model of hindlimb ischemia.</a> J. Vis. Exp. , e1035 (2009).</li><li>Ceradini, D. 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=Progenitor+cell+trafficking+is+regulated+by+hypoxic+gradients+through+HIF-1+induction+of+SDF-1.">Progenitor cell trafficking is regulated by hypoxic gradients through HIF-1 induction of SDF-1.</a> Nat. Med. 10, 858-864 (2004).</li><li>Kidd, 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=Direct+evidence+of+mesenchymal+stem+cell+tropism+for+tumor+and+wounding+microenvironments+using+in+vivo+bioluminescent+imaging.">Direct evidence of mesenchymal stem cell tropism for tumor and wounding microenvironments using in vivo bioluminescent imaging.</a> Stem Cells. 27, 2614-2623 (2009).</li><li>Sunshine, 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=Small-molecule+end-groups+of+linear+polymer+determine+cell-type+gene-delivery+efficacy.">Small-molecule end-groups of linear polymer determine cell-type gene-delivery efficacy.</a> Adv. Mater. 21, 4947-4951 (2009).</li><li>Sunshine, J. C., Akanda, M. I., Li, D., Kozielski, K. L., Green, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+base+polymer+hydrophobicity+and+end-group+modification+on+polymeric+gene+delivery.">Effects of base polymer hydrophobicity and end-group modification on polymeric gene delivery.</a> Biomacromolecules. 12, 3592-3600 (2011).</li><li>Lynn, D. M., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradable+poly(&#946;-amino+esters):+Synthesis,+characterization,+and+self-assembly+with+plasmid+DNA.">Degradable poly(&#946;-amino esters): Synthesis, characterization, and self-assembly with plasmid DNA.</a> J. Am. Chem. Soc. 122, 10761-10768 (2000).</li><li>Eltoukhy, A. A., 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=Effect+of+molecular+weight+of+amine+end-modified+poly(beta-amino+ester)s+on+gene+delivery+efficiency+and+toxicity.">Effect of molecular weight of amine end-modified poly(beta-amino ester)s on gene delivery efficiency and toxicity.</a> Biomaterials. 33, 3594-3603 (2012).</li><li>Glover, D. J., Lipps, H. J., Jans, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+safe,+non-viral+therapeutic+gene+expression+in+humans.">Towards safe, non-viral therapeutic gene expression in humans.</a> Nat. Rev. Genet. 6, 299-310 (2005).</li><li>Dave, U. P., Jenkins, N. A., Copeland, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+therapy+insertional+mutagenesis+insights.">Gene therapy insertional mutagenesis insights.</a> Science. 303, 333 (2004).</li></ol>

نحن هنا تقرير طريقة لبرمجة الخلايا الجذعية البالغة لoverexpress العوامل العلاجية باستخدام غير الفيروسية، والجسيمات النانوية القابلة للتحلل. هذه المنصة هي مفيدة بشكل خاص لعلاج الأمراض حيث يمكن الخلايا الجذعية بشكل طبيعي المنزل، مثل نقص التروية والسرطان. 9-10 وعلاوة ...

الهدف العام من هذه التقنية هو تعزيز الأوعية الدموية العلاجية باستخدام الخلايا الجذعية المبرمجة غير فيروسي overexpressing العوامل العلاجية في موقع نقص التروية. تم تعديل الخلايا الجذعية خارج الحي الأولى باستخدام الجسيمات النانوية القابلة للتحلل تصنيعه في المختبر، ومن ثم زرعها في نموذج الفئران من hindlimb نقص التروية للتحقق من صحة إمكاناتها لتعزيز الأوعية الدموية والأنسجة إنقاذ. التحكم في نمو الأوعية الدموية هو عنصر هام من عناصر نجاح تجديد الأنسجة، وكذلك لعلاج مختلف الأمراض الدماغية مثل السكتة الدماغية ونقص تروية الأطراف، واحتشاء عضلة القلب. وقد وضعت عدة استراتيجيات لتعزيز النمو الأوعية الدموية، بما في ذلك تسليم عامل نمو والعلاج القائم على الخلية. 1 على الرغم من فعالية لوحظ في نماذج الأمراض الحيوانية، وهذه الأساليب لا تزال تواجه القيود مثل ضرورة لجرعات supraphysiological للتسليم عامل النمو، أو عدم كفاية نظير الصماويالافراج من قبل خلايا وحدها. استراتيجية واحدة القدرة على التغلب على القيود أعلاه هو الجمع بين العلاج بالخلايا الجذعية والعلاج الجيني، حيث يتم برمجة الخلايا الجذعية وراثيا خارج الحي قبل الزرع إلى overexpress العوامل العلاجية مرغوب فيه. وقد تجلى هذا النهج في نماذج مختلفة بما في ذلك مرض نقص التروية hindlimb 2، 3 أمراض القلب والعظام الشفاء وإصابة 4 5 العصبية، الخ. ومع ذلك، فإن معظم تقنيات العلاج الجيني تعتمد على ناقلات فيروسية، والتي ترتبط مع مخاوف تتعلق بالسلامة مثل المناعية المحتملة والطفرات إقحامي. الحيوية بوساطة توصيل الجينات غير الفيروسية قد تغلب على هذه القيود، ولكن غالبا ما يعانون من انخفاض كفاءة ترنسفكأيشن. لتسريع اكتشاف الحيوية رواية لكفاءة توصيل الجينات غير الفيروسية، واستخدمت دراسات حديثة الكيمياء اندماجي ونهج الفرز الفائق الإنتاجية. المكتبات بوليمر القابلة للتحلل مثل بولي (ES-β الأمينيةوقد وضعت النسب) (PBAE) وفرزهم، والتي أدت إلى اكتشاف البوليمرات الرائدة بشكل ملحوظ مع تعزيز كفاءة ترنسفكأيشن بالمقارنة مع نظيراتها التقليدية ناقلات البوليمرية. 6-7 هنا، نحن تصف تركيب PBAE والتحقق من قدرتها على بالنقل الخلايا الجذعية المشتقة الدهنية (ADSCs) في المختبر، تليها زرع اللاحقة من ADSCs المعدلة وراثيا overexpressing عامل نمو بطانة الأوعية الدموية (VEGF) في نموذج الفئران من نقص التروية hindlimb . وتم تقييم نتائج من خلال تتبع مصير الخلية باستخدام التصوير تلألؤ بيولوجي، وتقييم ضخه الأنسجة باستخدام الليزر دوبلر نضح التصوير (LDPI)، وتحديد الأوعية الدموية والأنسجة إنقاذ من قبل الأنسجة.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>
				Name of the Reagent</td>
			<td>
				Company</td>
			<td>
				Catalogue Number</td>
			<td>
				Comments (optional)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				DMEM</td>
			<td>
				Invitrogen</td>
			<td>
				11965</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Fetal Bovine Serum</td>
			<td>
				Invitrogen</td>
			<td>
				10082</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>
				Invitrogen</td>
			<td>
				15070</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Basic Fibroblast Growth Factor</td>
			<td>
				Peprotech</td>
			<td>
				100-18B</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				1,4-Butanediol Diacrylate (90%)</td>
			<td>
				Sigma Aldrich</td>
			<td>
				411744</td>
			<td>
				Acronym: C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				5-amino-1-pentanol (97%)</td>
			<td>
				Alfa Aesar</td>
			<td>
				2508-29-4</td>
			<td>
				Acronym: 32</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Tetraethyleneglycoldiamine &gt;99%)</td>
			<td>
				Molecular Biosciences</td>
			<td>
				17774</td>
			<td>
				Acronym: 122</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Sodium Acetate</td>
			<td>
				G-Biosciences</td>
			<td>
				R010</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Phosphate Buffered Saline</td>
			<td>
				Invitrogen</td>
			<td>
				14190-144</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Tetrahyofuran Anhydrous (&gt;99.9%)</td>
			<td>
				Sigma Aldrich</td>
			<td>
				401757</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Diethyl Ether Anhydrous (&gt;99%)</td>
			<td>
				Fisher Scientific</td>
			<td>
				E138-4</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				DMSO Anhydrous (&gt;99.9%)</td>
			<td>
				Sigma Aldrich</td>
			<td>
				276855</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Gelatin</td>
			<td>
				Sigma Aldrich</td>
			<td>
				G9391</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Trypsin-EDTA</td>
			<td>
				Invitrogen</td>
			<td>
				25200</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				D-luciferin</td>
			<td>
				GoldBio</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Optimal Cutting Temperature (O.C.T)</td>
			<td>
				Tissue-Tek</td>
			<td>
				4583</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Rat anti-Mouse CD31</td>
			<td>
				BD Pharmingen</td>
			<td>
				550274</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>
				Alexa Fluor 594 anti-rat IgG</td>
			<td>
				Invitrogen</td>
			<td>
				A11007</td>
			<td>
				&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

	&nbsp;

programming stem cells for therapeutic angiogenesis using biodegradable polymeric nanoparticles

التحكم في نمو الأوعية الدموية هو أمر حاسم لنجاح تجديد الأنسجة والتئام الجروح، وكذلك لعلاج الأمراض الدماغية مثل السكتة الدماغية والنوبات القلبية أو أمراض الشرايين الطرفية. النقل المباشر للعوامل النمو عائية لديه القدرة على تحفيز نمو أوعية دموية جديدة، ولكن كثيرا ما يرتبط مع القيود مثل عدم وجود استهداف ونصف العمر القصير في الجسم الحي. يوفر العلاج الجيني نهج بديل عن طريق تقديم الجينات ترميز العوامل عائية، ولكن غالبا ما يتطلب استخدام فيروس، ومحدودة بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة. نحن هنا تصف استراتيجية وضعت مؤخرا لتحفيز النمو عن طريق الأوعية الدموية إلى الخلايا الجذعية البرمجة overexpress العوامل عائية في الموقع باستخدام الجسيمات النانوية البوليمرية القابلة للتحلل. على وجه التحديد استخدام استراتيجيتنا الخلايا الجذعية كوسائل التسليم عن طريق الاستفادة من قدرتهم على الهجرة نحو الأنسجة الدماغية في الجسم الحي. باستخدام ناقلات البوليمرية الأمثل، والمستمدة الدهنية-تم تعديل الخلايا الجذعية لoverexpress الجينات عائية ترميز عامل نمو بطانة الأوعية الدموية (VEGF). وصفنا العمليات لتخليق البوليمر، وتشكيل جسيمات متناهية الصغر، الجذعية بنقل العدوى إلى خلايا في المختبر، فضلا عن أساليب للتحقق من صحة فعالية الخلايا الجذعية، معربا عن VEGF لتعزيز الأوعية الدموية في الفئران hindlimb نموذج نقص التروية.

عند خلط معا، البوليمر موجبة الشحنة (C32-122) والمشحونة سلبا البلازميد الحمض النووي ذاتيا في الجسيمات النانوية. قد يتم تأكيد تشكيل جسيمات متناهية الصغر من خلال التحليل الكهربائي أي complexation بين C32-122 والبلازميد الحمض النووي سيمنع تعبئة الحمض النووي خلال الكهربائي. يخد...

Watch this Scientific Journal Video about Programming Stem Cells for Therapeutic Angiogenesis Using Biodegradable Polymeric Nanoparticles at JoVE.com

Programming Stem Cells for Therapeutic Angiogenesis Using Biodegradable Polymeric Nanoparticles

نحن تصف طريقة برمجة الخلايا الجذعية لoverexpress العوامل العلاجية لتكوين الأوعية الدموية باستخدام الجسيمات النانوية البوليمرية القابلة للتحلل. وتشمل العمليات المذكورة التوليف البوليمر، بنقل العدوى إلى خلايا الجذعية المشتقة الدهنية في المختبر، والتحقق من صحة فعالية الخلايا الجذعية المبرمجة لتعزيز الأوعية الدموية في الفئران hindlimb نموذج نقص التروية.

الخلايا الجذعية العلاجية البرمجة لتكوين الأوعية الدموية عن طريق تحلل البوليمر النانوية

Controlled vascular growth is critical for successful tissue regeneration and wound healing, as well as for treating ischemic diseases such as stroke, ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Formulation of Diblock Polymeric Nanoparticles through Nanoprecipitation Technique

صياغة النانوية Diblock البوليمر من خلال تقنيات Nanoprecipitation

Nanotechnology is a relatively new branch of science that involves harnessing the unique properties of particles that are nanometers in scale ...

Therapeutic Gene Delivery and Transfection in Human Pancreatic Cancer Cells using Epidermal Growth Factor Receptor-targeted Gelatin Nanoparticles

تسليم الجينات والخلايا البشرية في ترنسفكأيشن سرطان البنكرياس باستخدام مستقبلات عامل نمو البشرة استهداف الجيلاتين المستندة Nanovectors المهندسة

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. ...

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

تقييم توصيل الجينات البوليمرية الجسيمات النانوية من تحليل تتبع جسيمات متناهية الصغر وعالية الإنتاجية قياس التدفق الخلوي

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

Transplantation of Induced Pluripotent Stem Cell-derived Mesoangioblast-like Myogenic Progenitors in Mouse Models of Muscle Regeneration

زرع المستحثة متعددة القدرات الخلايا الجذعية المشتقة من Mesoangioblast مثل السلف الميوجينيك في نماذج الماوس من تجديد العضلات

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells ...

Ordering Single Cells and Single Embryos in 3D Confinement: A New Device for High Content Screening

طلب خلايا واحدة والأجنة واحدة في 3D الحبس: جهاز جديد لفحص المحتوى العالي

Biological cells are usually observed on flat (2D) surfaces. This condition is not physiological, and phenotypes and shapes are highly variable. Screening ...

Polymeric Microneedle Array Fabrication by Photolithography

البوليمر تصنيع صفيف إبرة مجهرية من قبل الطباعة التصويرية

This manuscript describes the fabrication of polymeric microneedle (MN) arrays by photolithography. It involves a simple mold-free process by using a ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

افتعال فائقة الكره المواد البوليمرية للتطبيقات الطبية الحيوية

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Using Optical Fibers

متعدد الألوان كشف الإسفار عن القطرة على microfluidics عن طريق الألياف البصرية

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as ...

Flash NanoPrecipitation for the Encapsulation of Hydrophobic and Hydrophilic Compounds in Polymeric Nanoparticles

فلاش نانوبريسيبيتيشن لتغليف مركبات مسعور وماء في الجسيمات النانوية البوليمرية

The formulation of a therapeutic compound into nanoparticles (NPs) can impart unique properties. For poorly water-soluble drugs, NP formulations can ...

Uptake of New Lipid-coated Nanoparticles Containing Falcarindiol by Human Mesenchymal Stem Cells

الامتصاص من جديد جسيمات نانوية المغلفة بالدهون التي تحتوي على فالكارينديول بالخلايا الجذعية البشرية الوسيطة

Nanoparticles are the focus of an increased interest in drug delivery systems for cancer therapy. Lipid-coated nanoparticles are inspired in structure and ...