Name: programming stem cells for therapeutic angiogenesis using biodegradable polymeric nanoparticles
Uploaded: 2013-09-27T16:00:00
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लेखकों के वित्त पोषण के लिए अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन के राष्ट्रीय वैज्ञानिक विकास अनुदान (10SDG2600001), स्टैनफोर्ड जैव एक्स अंतःविषय पहल कार्यक्रम, और स्टैनफोर्ड मेडिकल स्कॉलर्स रिसर्च प्रोग्राम को स्वीकार करना होगा.

1. बहुलक संश्लेषण <ol><li> एक धूआं हुड में, butanediol diacrylate (सी) के 3,523 मिलीग्राम बाहर तौलना और हलचल पट्टी युक्त एक गिलास जगमगाहट शीशी को हस्तांतरण. </li><li> पूर्व गर्मी 5 अमीनो-1-pentanol (32) नमक solubilize से 90 डिग्री सेल्सियस के लिए, तो एक...

<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>

यहाँ हम गैर वायरल, biodegradable नैनोकणों उपयोग चिकित्सकीय कारकों overexpress करने के लिए वयस्क स्टेम सेल प्रोग्राम करने के लिए एक विधि की रिपोर्ट. यह मंच ऐसे ischemia और कैंसर के रूप में, जहां स्टेम सेल कर सकते हैं स्वाभावि?...

इस तकनीक के समग्र लक्ष्य ischemia के स्थल पर चिकित्सकीय कारकों overexpressing गैर virally क्रमादेशित स्टेम कोशिकाओं का उपयोग चिकित्सीय angiogenesis को बढ़ावा देना है. स्टेम कोशिकाओं को प्रयोगशाला में संश्लेषित biodegradable नैनोकणों का उपयोग पूर्व vivo पहले संशोधित, और फिर angiogenesis और ऊतक उबार बढ़ाने के लिए अपनी क्षमता को मान्य करने के लिए hindlimb ischemia के एक murine मॉडल में प्रत्यारोपित किया गया. नियंत्रित संवहनी विकास एक महत्वपूर्ण सफल ऊतक उत्थान के घटक है, साथ ही इस तरह के स्ट्रोक, अंग ischemia, और रोधगलन के रूप में विभिन्न इस्कीमिक रोगों के इलाज के लिए है. कई रणनीतियों वृद्धि कारक वितरण और सेल आधारित चिकित्सा सहित संवहनी विकास को बढ़ावा देने के लिए विकसित किया गया है. 1 पशु रोग मॉडल में मनाया प्रभावकारिता के बावजूद, इन तरीकों अभी भी अपर्याप्त ऐसी वृद्धि कारक प्रसव के लिए supraphysiological खुराक के लिए आवश्यकता के रूप में सीमाओं का सामना, या पैराक्राइनअकेले कोशिकाओं द्वारा जारी. ऊपर सीमाओं को पार करने के लिए एक संभावित रणनीति स्टेम सेल थेरेपी और स्टेम कोशिकाओं आनुवंशिक रूप से वांछनीय चिकित्सकीय कारकों overexpress को पूर्व vivo पहले प्रत्यारोपण के लिए प्रोग्राम कर रहे हैं जिससे जीन थेरेपी, गठबंधन है. यह दृष्टिकोण आदि hindlimb ischemia 2, हृदय रोग 3, हड्डी चिकित्सा 4 और तंत्रिका चोट 5, सहित विभिन्न रोग मॉडल में प्रदर्शित किया गया है. हालांकि, ज्यादातर जीन थेरेपी तकनीक ऐसी संभावित प्रतिरक्षाजनकता और insertional mutagenesis के रूप में सुरक्षा चिंताओं के साथ जुड़े रहे हैं जो वायरल वैक्टर, पर भरोसा करते हैं. गैर वायरल जीन वितरण मध्यस्थता बायोमैटिरियल्स इन सीमाओं को पार, लेकिन अक्सर कम अभिकर्मक दक्षता से पीड़ित हो सकता है. कुशल गैर वायरल जीन डिलीवरी के लिए उपन्यास biomaterials की खोज में तेजी लाने के लिए, हाल ही के अध्ययन मिश्रित रसायन और उच्च throughput स्क्रीनिंग दृष्टिकोण कार्यरत है. पाली (β-अमीनो तों के रूप में biodegradable बहुलक पुस्तकालयोंमंत्रियों) (PBAE) पारंपरिक polymeric वेक्टर समकक्षों की तुलना में स्पष्ट रूप से बढ़ाया अभिकर्मक दक्षता के साथ अग्रणी पॉलिमर की खोज हुई है, जो विकसित और जांच की गई है. 6-7 इस के साथ साथ, हम hindlimb ischemia के एक murine मॉडल में संवहनी endothelial वृद्धि कारक (VEGF) overexpressing आनुवंशिक रूप से संशोधित ADSCs के बाद प्रत्यारोपण के द्वारा पीछा किया, PBAE के संश्लेषण और इन विट्रो में वसा व्युत्पन्न स्टेम कोशिकाओं (ADSCs) transfect करने की क्षमता के सत्यापन का वर्णन . परिणाम, bioluminescence इमेजिंग का उपयोग सेल भाग्य पर नज़र रखने के लेजर डॉपलर छिड़काव इमेजिंग (LDPI) का उपयोग ऊतक reperfusion का आकलन करने, और ऊतक विज्ञान द्वारा angiogenesis और ऊतक निस्तारण का निर्धारण द्वारा मूल्यांकन किया गया.

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	<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

नियंत्रित संवहनी वृद्धि सफल ऊतक उत्थान और घाव भरने, साथ ही इस तरह के स्ट्रोक, दिल का दौरा या परिधीय धमनी रोगों के रूप में इस्कीमिक रोगों के इलाज के लिए के लिए महत्वपूर्ण है. वाहिकाजनक वृद्धि कारकों की सीधी डिलीवरी नए रक्त वाहिका विकास को प्रोत्साहित करने की क्षमता है, लेकिन अक्सर इस तरह के लक्ष्य निर्धारण और इन विवो में कम आधा जीवन की कमी के रूप में सीमाओं के साथ जुड़ा हुआ है. जीन थेरेपी वाहिकाजनक कारकों जीन एन्कोडिंग देने से एक वैकल्पिक दृष्टिकोण प्रदान करता है, लेकिन अक्सर वायरस का उपयोग की आवश्यकता है, और सुरक्षा चिंताओं द्वारा सीमित है. यहाँ हम biodegradable polymeric नैनोकणों उपयोग बगल में वाहिकाजनक कारकों overexpress के लिए प्रोग्रामिंग स्टेम सेल से संवहनी विकास उत्तेजक के लिए एक हाल ही में विकसित की रणनीति का वर्णन. विशेष रूप से हमारी रणनीति विवो में इस्कीमिक ऊतकों की ओर विस्थापित करने की क्षमता का लाभ लेने के द्वारा वितरण वाहनों के रूप में स्टेम कोशिकाओं का उपयोग किया. अनुकूलित polymeric वैक्टर, वसा व्युत्पन्न का प्रयोगस्टेम सेल संवहनी endothelial वृद्धि कारक (VEGF) एन्कोडिंग एक वाहिकाजनक जीन overexpress करने के लिए संशोधित किया गया है. हम बहुलक संश्लेषण, nanoparticle गठन, इन विट्रो में स्टेम कोशिकाओं transfecting, साथ ही एक murine hindlimb ischemia के मॉडल में angiogenesis को बढ़ावा देने के लिए VEGF व्यक्त स्टेम कोशिकाओं की प्रभावकारिता मान्य करने के लिए तरीके के लिए प्रक्रियाओं का वर्णन किया.

एक साथ मिश्रण पर, नैनोकणों में सकारात्मक आरोप लगाया बहुलक (C32-122) और नकारात्मक आरोप लगाया डीएनए प्लाज्मिड स्वयं assembles. C32-122 और प्लास्मिड डीएनए के बीच complexation वैद्युतकणसंचलन दौरान डीएनए की लामबंदी कर पाएगा या?...

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Programming Stem Cells for Therapeutic Angiogenesis Using Biodegradable Polymeric Nanoparticles

हम biodegradable polymeric नैनोकणों का उपयोग angiogenesis के लिए चिकित्सकीय कारकों overexpress के लिए प्रोग्रामिंग स्टेम कोशिकाओं की विधि का वर्णन. वर्णित प्रक्रियाओं विट्रो में वसा व्युत्पन्न स्टेम कोशिकाओं transfecting, और एक murine hindlimb ischemia के मॉडल में angiogenesis को बढ़ावा देने के लिए प्रोग्राम स्टेम कोशिकाओं की प्रभावकारिता मान्य बहुलक संश्लेषण में शामिल हैं.

Biodegradable polymeric नैनोकणों प्रयोग चिकित्सीय angiogenesis के लिए प्रोग्रामिंग स्टेम सेल

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

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