Name: programming stem cells for therapeutic angiogenesis using biodegradable polymeric nanoparticles
Uploaded: 2013-09-27T16:00:00
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著者らは、資金調達のためにアメリカ心臓協会国立科学開発グラント（10SDG2600001）、スタンフォード大学のBio-Xの学際的イニシアティブプログラム、スタンフォード医科学者の研究計画を承認したいと思います。

1。ポリマー合成<ol><li>ドラフト内で、ブタンジオールジアクリレート（C）の3,523 mgの秤量し、攪拌棒を含むガラスシンチレーションバイアルに移す。 </li><li>予熱5 - アミノ-1 - ペンタノール（32）が90°Cに塩を可溶化するために、次いでドラフト内で、1,533 mgの32を秤量し、Cを含有するシンチレーションバイアルに追加するこの方法は、モル比をもたらすであろうCの：32 = 1:1.2。 </li><li>すぐ?...

<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>

ここでは、非ウイルス性、生分解性ナノ粒子を用いた治療因子を過剰発現する成体幹細胞をプログラムする方法を報告している。このプラットフォームは、例えば、虚血および癌などの、ここで幹細胞が自然に自宅できる疾患を治療するために特に有用である。9-10さらに、非ウイルス遺伝子送達プラットフォームは、ほとんどの組織再生および創傷に適した、治療因子の一過性過剰?...

この技術の全体的な目標は、虚血の部位で治療因子を過剰発現する非ウイルスプログラムされた幹細胞を用いた治療的血管新生を促進することである。幹細胞は、実験室で合成された生分解性ナノ粒子を用いてex vivoで最初に修飾し、次いで血管形成および組織サルベージを高めるためのその可能性を検証するために、後肢虚血のマウスモデルに移植した。 制御された血管増殖に成功した重要な組織再生の成分、ならびに卒中、四肢虚血、および心筋梗塞のような種々の虚血性疾患を治療するためのものである。いくつかの戦略は、成長因子の送達および細胞ベースの治療を含む血管の成長を促進するために開発されてきた。1動物疾患モデルにおいて観察された効力にもかかわらず、これらの方法は未だに不十分な成長因子の送達のための超生理学的用量の必要性などの制約に直面し、又はパラクリン細胞のみでリリースする。上記の制限を克服するための1つの潜在的な戦略は、幹細胞療法及び幹細胞が遺伝的に望ましい治療因子を過剰発現するようにex vivoで移植前にプログラムされることにより、遺伝子治療を組み合わせることである。このアプローチは、 等後肢虚血2、心疾患3、骨治癒4および神経損傷5を含む種々の疾患モデルで実証されている。しかし、ほとんどの遺伝子治療技術は、このような潜在的な免疫原性および挿入突然変異のような安全性の懸念に関連しているウイルスベクターに依存している。非ウイルス遺伝子送達媒介される生体材料は、これらの制限を克服するが、多くの場合、低いトランスフェクション効率に悩まされる可能性がある。効率的な非ウイルス性遺伝子送達のための新規な生体材料の発見を加速するために、最近の研究は、コンビナトリアルケミストリーおよびハイスループットスクリーニングアプローチを採用している。このようなポリ（β-アミノESとして生分解性ポリマーのライブラリTERS）（PBAE）は、従来の高分子のベクトルの対応に比べて格段に強化されたトランスフェクション効率を持つ大手ポリマーの発見につながっている、開発され、上映されている。6-7 ここで、我々は、後肢虚血のマウスモデルにおいて血管内皮増殖因子（VEGF）を過剰発現する遺伝子改変されたADSCのその後の移植に続いて、PBAEの合成およびインビトロで脂肪由来幹細胞（ADSCを）をトランスフェクトする能力の検証を記載。成果は、生物発光イメージングを用いて細胞の運命を追跡するレーザードップラー灌流画像（LDPI）を用いて、組織灌流を評価し、組織学により、血管新生および組織サルベージを決定することによって評価した。

<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

制御された血管増殖は、正常組織再生および創傷治癒、ならびに、例えば、脳卒中、心臓発作、または末梢動脈疾患などの虚血性疾患を治療するために重要である。血管新生増殖因子の直接送達は、新たな血管の成長を刺激する潜在能力を有するが、しばしば、標的化および生体内での半減期が短いの欠如などの制限に関連付けられる。遺伝子治療は、血管新生因子をコードする遺伝子を提供することにより、別のアプローチを提供するが、多くの場合、ウイルスを用いる必要があり、安全上の懸念によって制限される。ここでは、生分解性高分子ナノ粒子を用いてin situ での血管新生因子を過剰発現するようにプログラミング幹細胞によって血管成長を刺激するために最近開発された戦略を記載している。具体的には我々の戦略は、 インビボにおける虚血組織に向かって移動する能力を利用することにより、送達ビヒクルとしての幹細胞を利用した。最適化された高分子のベクターを用いて、脂肪由来幹細胞は、血管内皮増殖因子（VEGF）をコードする遺伝子、血管新生を過剰発現するように改変した。我々は、ポリマー合成、ナノ粒子形成、 インビトロで幹細胞をトランスフェクトするだけでなく、マウスの後肢虚血モデルにおける血管新生を促進するVEGFを発現する幹細胞の有効性を検証するための方法のためのプロセスを説明した。

一緒に混合すると、正に帯電したポリマー（C32-122）及び負に荷電したDNAプラスミド自己集合ナノ粒子に変換する。 C32-122とプラスミドDNAとの間の複合体形成は、電気泳動中にDNAの動員を防止する、すなわち 、ナノ粒子の形成は、電気泳動分析を通じて確認することができる。ポリマーは、標的細胞へのDNAの増強された取り込みおよびコードするタンパク質のその後の発現（ 図2?...

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Programming Stem Cells for Therapeutic Angiogenesis Using Biodegradable Polymeric Nanoparticles

我々は、生分解性高分子ナノ粒子を用いて、血管新生のための治療因子を過剰発現するためのプログラミング幹細胞の方法を記載している。記載された方法は、 インビトロで脂肪由来幹細胞をトランスフェクトし、マウス後肢虚血モデルにおける血管新生を促進するためにプログラムされた幹細胞の有効性を検証する、ポリマー合成が挙げられる。

生分解性ポリマーナノ粒子を用いた治療的血管形成のためのプログラミング幹細胞

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Research

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