Name: cytotoxic efficacy of photodynamic therapy in osteosarcoma cells in vitro
Uploaded: 2014-03-18T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cytotoxic Efficacy of Photodynamic Therapy in Osteosarcoma Cells In Vitro at JoVE.com

Forfatterne ønsker å takke BIOLITEC Forskning GmbH (Jena, Tyskland) for vennlig å gi oss med liposomal mTHPC formulering, med spesiell takk til Susanna Grafe og Arno Wiehe for deres hjelp og teknisk ekspertise. Vi vil også gjerne takke Kerstin Reidy, som genererte en stor del av resultatene og var coresponsible for revidering 11. Dette arbeidet ble støttet med tilskudd fra Schweizerischer Verein Balgrist, University of Zurich, den Krebsliga Zürich samt av en bevilgning fra Walter L. og Johanna Wolf Foundation, Zürich, Sveits og et stipend fra EuroNanoMed ERA-NET / SNF Swiss National Science Foundation 31NM30-131004/1. Dette arbeidet ble også støttet av HSM (høyspesialisert medisin) program for Muskel Oncology Kanton Zürich.

En. Sammenligning av opptak av mTHPC i de respektive lav og svært metastatisk HOS og 143B OS Cell Lines <ol><li> Forbered cellekulturmedium inneholdende DMEM, Ham F12, og varme-inaktivert føtalt kalveserum, i et forhold 4.5:4.5:1. Merk: liposomal formulering av PS mTHPC ble oppløst i vann ved en endelig konsentrasjon på 1,5 mg / ml mTHPC. </li><li> Plate 0,2 x 10 6 HOS og 143B celler / brønn i 6-brønn plater (triplicates for hver tilstand) og la cellene holder seg over natten. ...

<ol>
	<li>Juarranz, A., Jaen, P., Sanz-Rodriguez, F., Cuevas, J., Gonzalez, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photodynamic+therapy+of+cancer.+Basic+principles+and+applications.">Photodynamic therapy of cancer. Basic principles and applications.</a> Clin. Transl. Oncol. 10, 148-154 (2008).</li><li>Agostinis, P., 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=Photodynamic+therapy+of+cancer:+an+update.">Photodynamic therapy of cancer: an update.</a> CA Cancer. 61, 250-281 (2011).</li><li>D'Adamo, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Appraising+the+current+role+of+chemotherapy+for+the+treatment+of+sarcoma.">Appraising the current role of chemotherapy for the treatment of sarcoma.</a> Semin. Oncol. 38 Suppl 3, 19-29 (2011).</li><li>Allison, D. C., 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+meta-analysis+of+osteosarcoma+outcomes+in+the+modern+medical+era.">A meta-analysis of osteosarcoma outcomes in the modern medical era.</a> Sarcoma. , (2012).</li><li>Anninga, J. K., 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=Chemotherapeutic+adjuvant+treatment+for+osteosarcoma:+where+do+we+stand.">Chemotherapeutic adjuvant treatment for osteosarcoma: where do we stand.</a> Eur. J. Cancer. 47, 2431-2445 (2011).</li><li>Bacci, 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=Pattern+of+relapse+in+patients+with+osteosarcoma+of+the+extremities+treated+with+neoadjuvant+chemotherapy.">Pattern of relapse in patients with osteosarcoma of the extremities treated with neoadjuvant chemotherapy.</a> Eur. J. Cancer. 37, 32-38 (2001).</li><li>Briccoli, 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=Resection+of+recurrent+pulmonary+metastases+in+patients+with+osteosarcoma.">Resection of recurrent pulmonary metastases in patients with osteosarcoma.</a> Cancer. 104, 1721-1725 (2005).</li><li>Milla Sanabria, L., 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+and+indirect+photodynamic+therapy+effects+on+the+cellular+and+molecular+components+of+the+tumor+microenvironment.">Direct and indirect photodynamic therapy effects on the cellular and molecular components of the tumor microenvironment.</a> Biochim. Biophys. Acta. 1835, 36-45 (2013).</li><li>Mitra, S., Foster, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photophysical+parameters,+photosensitizer+retention+and+tissue+optical+properties+completely+account+for+the+higher+photodynamic+efficacy+of+meso-tetra-hydroxyphenyl-chlorin+vs+Photofrin.">Photophysical parameters, photosensitizer retention and tissue optical properties completely account for the higher photodynamic efficacy of meso-tetra-hydroxyphenyl-chlorin vs Photofrin.</a> Photochem. Photobiol. 81, 849-859 (2005).</li><li>Ma, L., Moan, J., Berg, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+a+new+photosensitizer,+meso-tetra-hydroxyphenyl-chlorin,+for+use+in+photodynamic+therapy:+a+comparison+of+its+photobiological+properties+with+those+of+two+other+photosensitizers.">Evaluation of a new photosensitizer, meso-tetra-hydroxyphenyl-chlorin, for use in photodynamic therapy: a comparison of its photobiological properties with those of two other photosensitizers.</a> Int. J. Cancer. 57, 883-888 (1994).</li><li>Reidy, K., Campanile, C., Muff, R., Born, W., Fuchs, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=mTHPC-mediated+photodynamic+therapy+is+effective+in+the+metastatic+human+143B+osteosarcoma+cells.">mTHPC-mediated photodynamic therapy is effective in the metastatic human 143B osteosarcoma cells.</a> Photochem. Photobiol. 88, 721-727 (2012).</li><li>Triesscheijn, M., Ruevekamp, M., Aalders, M., Baas, P., Stewart, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+sensitivity+of+microvascular+endothelial+cells,+fibroblasts+and+tumor+cells+after+in+vitro+photodynamic+therapy+with+meso-tetra-hydroxyphenyl-chlorin.">Comparative sensitivity of microvascular endothelial cells, fibroblasts and tumor cells after in vitro photodynamic therapy with meso-tetra-hydroxyphenyl-chlorin.</a> Photochem. Photobiol. 80, 236-241 (2004).</li><li>Triesscheijn, M., Baas, P., Schellens, J. H., Stewart, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photodynamic+therapy+in+oncology.">Photodynamic therapy in oncology.</a> Oncologist. 11, 1034-1044 (2006).</li><li>Burch, 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=Treatment+of+canine+osseous+tumors+with+photodynamic+therapy:+a+pilot+study.">Treatment of canine osseous tumors with photodynamic therapy: a pilot study.</a> Clin. Orthop. Relat. Res. 467, 1028-1034 (2009).</li></ol>

For å oppnå optimal cytotoksisitet i respons til PDT, er det viktig å velge de riktige laser lysinnstillinger og inkubasjonstidene. De her beskrevne prosedyrer er konsekvent og effektivt å bestemme PS opptak og å kvantifisere PDT indusert cytotoksisitet in vitro. Ved hjelp av de spesielle bølgelengder av absorpsjons-PS mTHPC, kan den cellulære PS opptak bestemmes på en direkte måte, og PS kan aktiveres for å generere cytotoksiske reaktive oksygenarter. Ved hjelp av denne <...

Dagens toppmoderne behandling av osteosarkom (OS), en primær bein svulst, omfatter en kombinasjon av neo adjuvant kjemoterapi og kirurgi. Denne behandlingsregime avslørte en økning i overlevelse av pasienter med lokalisert sykdom fra omtrent 20% før bruk av kjemoterapi, for å nå mellom 60 til 70% 3, 4. Men i de siste to tiårene, har total overlevelse av OS pasienter med lokal sykdom plateaued fire, fem. Videre, 30-40% av disse pasientene tilbakefall innen 3 år etter diagnose og pasienter med metastatisk sykdom fortsette å ha en dårlig overlevelse på 20-30% 4, 6, 7. For å forbedre utfallet av disse pasientene, nye terapeutiske strategier må utvikles. Fotodynamisk terapi (PDT), et ganske ny anticancerterapi, benytter lys med en bestemt bølgelengde for eksitering av en photosensiTizer (PS), som akkumuleres i svulstceller etter dets injeksjon i blodstrømmen. Laserlys magnetisering av PS genererer oksygenradikaler i nærvær av oksygen, noe som induserer cytotoksisk reaksjon i tumorceller og celledød. I tillegg til denne primære mekanisme, ytterligere to PDT fremkalt biologiske prosesser bidrar til redusert tumorvekst: PDT forårsaker vasokonstriksjon og trombedannelse av svulsten microvasculature og følgelig lokal hypoksi og anoksi inne i tumoren, noe som fører til tumorinfarkt. Til slutt, PDT skadet og døende kreftceller utløse en lokal immunrespons, en ganske unik funksjon av PDT. Dette innebærer komplementsystemet og aktivering av antigen-presenterende dendrittceller 8.. Således er betingelsene opprettes for presentasjon av tumorantigener med påfølgende aktivering av lymfoide celler, som fører til tumorspesifikk immunitet. Så langt har PDT blitt brukt til å behandle flere typer bløtvev svulster og hyperplAsias, slik som aktinisk keratose, Barretts øsofagus, Endobronkiale svulster, blærekreft, basalcellekreft, og palliativ behandling av hode og nakke kreft to. Denne behandling er kjent for å indusere lokal, storskala nekrose med bare lite bivirkninger, og har således potensiale for selektivt å utrydde tumorvevet. Til tross for disse fordelene, er anvendelsen av PDT teknisk mer krevende enn administrering av kjemoterapeutiske medikamenter. For å oppnå maksimal effekt, PS-konsentrasjon, lyseksponering tiden og den totale lysenergi overføring må optimaliseres. Dette kan gjøres i in vivo forsøk, men, på grunn av det relativt store antall parametere som må bli optimalisert, er det mer effektivt å først bestemme optimale betingelser in vitro. I forsøkene som er beskrevet nedenfor, har vi testet in vitro effekt av PDT med PS 5,10,15,20-tetrakis-(meta-hydroksyfenyl)-CHLOrin, forkortet mTHPC (figur 1A). mTHPC er virkestoffet i legemiddelet Foscan, som i dag brukes i klinikken for palliativ behandling av hode og nakke kreft. Det er en av de mest potente PS, indusere massiv celleskade allerede ved lave konsentrasjoner, og det ble vist å være overlegen i forhold til andre PS i form av vevspenetrasjon 9, 10. Den lette absorpsjonsspektrum (figur 1 B) viser to fremtredende topper, en ved 417 nm og en andre ved 652 nm, som brukes for vev lokalisering av samler PS og for PDT induksjon, henholdsvis. Foreløpig en liposomal formulering for mTHPC er under utvikling. Her beskriver vi fremgangsmåter for å kvantifisere binding av denne liposomal formulering, og for å utføre PDT i to humane OS-cellelinjer, og den lave metastatisk HOS og den høye 143b metastatiske celler. Noen av de data som presenteres her har blitt rapportert tidligere 11. The tilnærming beskrevet her gjør oss i stand til å studere effekten av en metastatisk fenotype på PDT effekt. 143b celler, orthotopically injiseres i baklemmene av immunmangel SCID mus forårsake intratibial metastasizing primære svulster, en modell tett etterligne menneskelige metastasizing sykdom. Således er foreslått in vitro eksperimenter er perfekt egnet for å vurdere de optimale PDT innstillinger som skal senere brukt i in vivo eksperimenter.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="955">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:291px;">DMEM</td>
			<td style="width:251px;">PAA GmbH, Freiburg, Germany</td>
			<td style="width:127px;">E15-883</td>
			<td style="width:287px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:291px;">HAM F12</td>
			<td>PAA GmbH, Freiburg, Germany</td>
			<td style="width:127px;">E15-817</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:291px;">heat-inactivated fetal calf serum</td>
			<td>GIBCO, Basel, Switzerland</td>
			<td style="width:127px;">10500-064</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="147">
			<td height="147" style="height:147px;width:291px;">mTHPC</td>
			<td style="width:251px;">biolitec research GmbH, Jena, Germany</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td style="width:287px;">As this liposomal formulation is originating from R &#38; D 
			no catalogue number is available at the moment. Stock: 1.5mg/ml; provided in a 9:1 mixture of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and dipalmitoylphosphatidylglycerol (DPPG; &#62;99% purity)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Spectramax Gemini XS plate reader</td>
			<td style="width:251px;">Molecular Devices, Sunnyvale, CA</td>
			<td style="width:127px;">ID# 861</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:291px;">Microscope Zeiss Observer.Z1</td>
			<td style="width:251px;">Axio Observer, Axio Vision Release 4.6.3 SP1, Jena Germany</td>
			<td style="width:127px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:291px;">Ceralas PDT 652 nm Laser</td>
			<td style="width:251px;">Biolitec AG, Jena, Germany</td>
			<td style="width:127px;">LD652nm2W400u</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:291px;">Water-soluble tetrazolium (WST) reagent</td>
			<td style="width:251px;">Roche Diagnostics AG, Rotkreuz, Switzerland</td>
			<td style="width:127px;">1644807</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

cytotoxic efficacy of photodynamic therapy in osteosarcoma cells in vitro

I de senere årene har det vært vansker med å finne mer effektive behandlingsformer mot kreft med færre systemiske bivirkninger. Derfor Fotodynamisk terapi er en ny tilnærming for en mer svulst selektiv behandling. Fotodynamisk terapi (PDT), som gjør bruk av en ikke-toksisk fotosensibiliserende (PS), som ved aktivering med lys av en bestemt bølgelengde i nærvær av oksygen, genererer oksygenradikaler som frembringer et cytotoksisk respons 1.. Til tross for sin godkjenning nesten tjue år siden av FDA, er PDT i dag kun brukes til å behandle et begrenset antall krefttyper (hud, blære) og nononcological sykdommer (psoriasis, aktinisk keratose) 2. Den store fordelen med bruk av PDT er muligheten for å utføre en lokal behandling, som hindrer systemiske bivirkninger. Dessuten blir det behandling av svulster på ømfintlige områder (f.eks rundt nerver eller blodårer). Her, en intraoperative anvendelse av PDT regnes i osteosarkom (OS), en svulst i beinet, for å målrette primære tumor satellitter etterlatt i tumor omkringliggende vev etter kirurgisk reseksjon. Behandlingen tar sikte på å redusere antallet tilbakefall og for å redusere risikoen for (postoperativt) metastasering. I den foreliggende undersøkelse viser vi in vitro PDT prosedyrer for å etablere de optimale PDT innstillinger for effektiv behandling av hyppig benyttede OS-cellelinjene som anvendes for å reprodusere det menneskelige sykdommer i veletablerte intratibial OS musemodeller. Opptaket av PS mTHPC ble undersøkt med et spektrofotometer og fototoksisitet ble provosert med laserlys eksitasjon av mTHPC på 652 nm å indusere celledød vurderes med WST-1-analysen og ved opptelling av overlevende celler. De etablerte teknikker gjør oss i stand til å definere optimale PDT innstillingene for fremtidige studier i dyremodeller. De er en enkel og rask verktøy for evaluering av effekten av PDT <em&gt; In vitro før en søknad in vivo.

Med de her rapportert teknikker, undersøkte vi mTHPC-baserte PDT i menneskelige OS celler. Først ble den tid og doseavhengig opptak av mTHPC undersøkt i den lave metastatisk HOS og i de høyt metastatisk 143B OS-cellelinjer. mTHPC opptak kan vurderes ved å måle fluorescensen av mTHPC med et fluorescens spektrofotometer (figur 2, reproduseres med tillatelse fra Reidy et al. 11). Figur 2A illustrerer opptak av mTHPC på en tidsavhengig måte. Fluorescens-intensite...

Watch this Scientific Journal Video about Cytotoxic Efficacy of Photodynamic Therapy in Osteosarcoma Cells In Vitro at JoVE.com

Cytotoxic Efficacy of Photodynamic Therapy in Osteosarcoma Cells In Vitro

Protokollen rapportert her tillater evaluering av effekten av fotodynamisk terapi (PDT) i cellelinjer, og optimalisering av PDT-innstillingene før påføring av terapi i dyremodeller.

Cytotoksiske Effekt av fotodynamisk terapi i Osteosarkom celler<em&gt; In Vitro</em

In recent years, there has been the difficulty in finding more effective therapies against cancer with less systemic side effects. Therefore Photodynamic ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Cytotoxic Efficacy of Photodynamic Therapy in Osteosarcoma Cells In Vitro

Subretinal Injection of Gene Therapy Vectors and Stem Cells in the Perinatal Mouse Eye

Subretinal Injeksjon av Gene Therapy Vektorer og stamceller i mus Eye

The loss of sight affects approximately 3.4 million people in the United States and is expected to increase in the upcoming years.1 Recently, gene therapy ...

In vitro Enrichment of Ovarian Cancer Tumor-initiating Cells

In vitro Enrichment of Ovarian Cancer Tumor-initiating Cells

In vitro berikelse for eggstokkreft Tumor-initiere Cells

Evidence suggests that small subpopulations of tumor cells maintain a unique self-renewing and differentiation capacity and may be responsible for tumor ...

Studying Pancreatic Cancer Stem Cell Characteristics for Developing New Treatment Strategies

Studerer Bukspyttkjertelkreft Stem Cell Kjennetegn for å utvikle nye behandlingsstrategier

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) contains a subset of exclusively tumorigenic cancer stem cells (CSCs) which have been shown to drive tumor ...

Depletion of Mouse Cells from Human Tumor Xenografts Significantly Improves Downstream Analysis of Target Cells

Nedbryting av museceller fra menneske tumorxenotransplantater forbedrer Nedstrøms Analyse av Target Cells

The use of in vitro cell line models for cancer research has been a useful tool. However, it has been shown that these models fail to reliably mimic ...

Forskolin-induced Swelling in Intestinal Organoids: An In Vitro Assay for Assessing Drug Response in Cystic Fibrosis Patients

Forskolin-induced Swelling in Intestinal Organoids: An In Vitro Assay for Assessing Drug Response in Cystic Fibrosis Patients

Forskolin-indusert Hevelse i tarmen Organoids: An<em&gt; In Vitro</em&gt; Analyse for å vurdere Drug Response i pasienter med cystisk fibrose

Recently-developed cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR)-modulating drugs correct surface expression and/or function of the mutant ...

Preparation and In Vitro Characterization of Magnetized miR-modified Endothelial Cells

Preparation and In Vitro Characterization of Magnetized miR-modified Endothelial Cells

Fremstilling og<em&gt; In Vitro</em&gt; Karakterisering av magnetisert mir-modifisert endotelceller

To date, the available surgical and pharmacological treatments for cardiovascular diseases (CVD) are limited and often palliative. At the same time, gene ...

A Method for Quantifying Upper Limb Performance in Daily Life Using Accelerometers

En metode for å kvantifisere Upper Limb Performance i dagliglivet Bruke Akselerometre

A key reason for referral to rehabilitation services after stroke and other neurological conditions is to improve one's ability to function in daily life. ...

An In Vitro Approach to Photodynamic Therapy

An In Vitro Approach to Photodynamic Therapy

In Vitro tilnærming til Fotodynamisk terapi

Photodynamic therapy (PDT) is a medical procedure that involves incubation of an exogenously applied photosensitizer (PS) followed by visible light ...

Preparation Of Gushukang (GSK) Granules for In Vivo and In Vitro Experiments

Preparation Of Gushukang GSK Granules for In Vivo and In Vitro Experiments

Utarbeidelse av Gushukang (GSK) granulat for in vivo og in vitro eksperimenter

Traditional Chinese herbal medicine plays a role as an alternative method in treating many diseases, such as postmenopausal osteoporosis (POP). Gushukang ...

Using a Chemical Biopsy for Graft Quality Assessment

Bruke en kjemisk biopsi for graftkvalitetsvurdering

Kidney transplantation is a life-saving treatment for a large number of people with end-stage renal dysfunction worldwide. The procedure is associated ...