Name: screening bioactive nanoparticles in phagocytic immune cells for inhibitors of toll-like receptor signaling
Uploaded: 2017-07-26T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Screening Bioactive Nanoparticles in Phagocytic Immune Cells for Inhibitors of Toll-like Receptor Signaling at JoVE.com

Författarna skulle vilja bekräfta stödet från programmet för professor i specialutnämning (Eastern Scholar) vid Shanghai Institutions of Higher Learning (HY), startfonden från Shanghai First People&#39;s Hospital (HY), Gaofeng Clinical Medicine Grant-stöd från Shanghai Jiaotong University School of Medicine (HY), och finansieringen från Crohns och Colitis Foundation of Canada (CCFC) (SET och HY).

1. Framställning av cellodlingsmedia och reagenser <ol><li> Förbered det fullständiga cellodlingsmediet R10 genom tillsats av tillskott av 10% fetalt bovint serum (FBS), 2 mM L-glutamin och 1 mM natriumpyruvat i RPMI-1640-mediet. <ol><li> Förbered selektionskulturmediet R10-Z genom tillsats av antibiotika Zeocin (200 μg / ml) till R10 för att upprätthålla uttrycket av SEAP under kontroll av NF-KB / AP-1-aktivering. För att välja för celler som uttrycker både SEAP- och luciferasreportergene...

<ol>
	<li>Akira, S., Takeda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toll-like+receptor+signalling.">Toll-like receptor signalling.</a> Nat Rev Immunol. 4 (7), 499-511 (2004).</li><li>Beutler, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TLRs+and+innate+immunity.">TLRs and innate immunity.</a> Blood. 113 (7), 1399-1407 (2009).</li><li>Gay, N. J., Symmons, M. F., Gangloff, M., Bryant, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+and+localization+of+Toll-like+receptor+signalling+complexes.">Assembly and localization of Toll-like receptor signalling complexes.</a> Nat Rev Immunol. 14 (8), 546-558 (2014).</li><li>Palm, N. W., Medzhitov, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pattern+recognition+receptors+and+control+of+adaptive+immunity.">Pattern recognition receptors and control of adaptive immunity.</a> Immunol Rev. 227 (1), 221-233 (2009).</li><li>Kawasaki, T., Kawai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toll-like+receptor+signaling+pathways.">Toll-like receptor signaling pathways.</a> Front Immunol. 5, 461 (2014).</li><li>Uematsu, S., Akira, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toll-like+receptors+and+Type+I+interferons.">Toll-like receptors and Type I interferons.</a> J Biol Chem. 282 (21), 15319-15323 (2007).</li><li>Maglione, P. J., Simchoni, N., Cunningham-Rundles, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toll-like+receptor+signaling+in+primary+immune+deficiencies.">Toll-like receptor signaling in primary immune deficiencies.</a> Ann N Y Acad Sci. 1356, 1-21 (2015).</li><li>Drexler, S. K., Foxwell, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+toll-like+receptors+in+chronic+inflammation.">The role of toll-like receptors in chronic inflammation.</a> Int J Biochem Cell Biol. 42 (4), 506-518 (2010).</li><li>O'Neill, L. A., Bryant, C. E., Doyle, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+targeting+of+Toll-like+receptors+for+infectious+and+inflammatory+diseases+and+cancer.">Therapeutic targeting of Toll-like receptors for infectious and inflammatory diseases and cancer.</a> Pharmacol Rev. 61 (2), 177-197 (2009).</li><li>Harter, L., Mica, L., Stocker, R., Trentz, O., Keel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+expression+of+toll-like+receptor-2+and+-4+on+leukocytes+from+patients+with+sepsis.">Increased expression of toll-like receptor-2 and -4 on leukocytes from patients with sepsis.</a> Shock. 22 (5), 403-409 (2004).</li><li>Roger, T., 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=Protection+from+lethal+gram-negative+bacterial+sepsis+by+targeting+Toll-like+receptor+4.">Protection from lethal gram-negative bacterial sepsis by targeting Toll-like receptor 4.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (7), 2348-2352 (2009).</li><li>Tsujimoto, H., 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=Role+of+Toll-like+receptors+in+the+development+of+sepsis.">Role of Toll-like receptors in the development of sepsis.</a> Shock. 29 (3), 315-321 (2008).</li><li>Blohmke, C. 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=TLR5+as+an+anti-inflammatory+target+and+modifier+gene+in+cystic+fibrosis.">TLR5 as an anti-inflammatory target and modifier gene in cystic fibrosis.</a> J Immunol. 185 (12), 7731-7738 (2010).</li><li>Hartl, D., 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=Innate+immunity+in+cystic+fibrosis+lung+disease.">Innate immunity in cystic fibrosis lung disease.</a> J Cyst Fibros. 11 (5), 363-382 (2012).</li><li>Celhar, T., Fairhurst, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toll-like+receptors+in+systemic+lupus+erythematosus:+potential+for+personalized+treatment.">Toll-like receptors in systemic lupus erythematosus: potential for personalized treatment.</a> Front Pharmacol. 5, 265 (2014).</li><li>Chen, J. Q., Szodoray, P., Zeher, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toll-Like+Receptor+Pathways+in+Autoimmune+Diseases.">Toll-Like Receptor Pathways in Autoimmune Diseases.</a> Clin Rev Allergy Immunol. 50 (1), 1-17 (2016).</li><li>Hennessy, E. J., Parker, A. E., O'Neill, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+Toll-like+receptors:+emerging+therapeutics.">Targeting Toll-like receptors: emerging therapeutics.</a> Nat Rev Drug Discov. 9 (4), 293-307 (2010).</li><li>Hedayat, M., Netea, M. G., Rezaei, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+of+Toll-like+receptors:+a+decade+of+progress+in+combating+infectious+diseases.">Targeting of Toll-like receptors: a decade of progress in combating infectious diseases.</a> Lancet Infect Dis. 11 (9), 702-712 (2011).</li><li>Huang, 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=Engineering+DNA+nanoparticles+as+immunomodulatory+reagents+that+activate+regulatory+T+cells.">Engineering DNA nanoparticles as immunomodulatory reagents that activate regulatory T cells.</a> J Immunol. 188 (10), 4913-4920 (2012).</li><li>Lemos, H., 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=Activation+of+the+STING+adaptor+attenuates+experimental+autoimmune+encephalitis.">Activation of the STING adaptor attenuates experimental autoimmune encephalitis.</a> J Immunol. 192 (12), 5571-5578 (2014).</li><li>Hess, K. L., Andorko, J. I., Tostanoski, L. H., Jewell, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyplexes+assembled+from+self-peptides+and+regulatory+nucleic+acids+blunt+toll-like+receptor+signaling+to+combat+autoimmunity.">Polyplexes assembled from self-peptides and regulatory nucleic acids blunt toll-like receptor signaling to combat autoimmunity.</a> Biomaterials. 118, 51-62 (2017).</li><li>Tostanoski, L. H., 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=Design+of+Polyelectrolyte+Multilayers+to+Promote+Immunological+Tolerance.">Design of Polyelectrolyte Multilayers to Promote Immunological Tolerance.</a> ACS Nano. , (2016).</li><li>Foit, L., Thaxton, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+high-density+lipoprotein-like+nanoparticles+potently+inhibit+cell+signaling+and+production+of+inflammatory+mediators+induced+by+lipopolysaccharide+binding+Toll-like+receptor+4.">Synthetic high-density lipoprotein-like nanoparticles potently inhibit cell signaling and production of inflammatory mediators induced by lipopolysaccharide binding Toll-like receptor 4.</a> Biomaterials. 100, 67-75 (2016).</li><li>He, C., Hu, Y., Yin, L., Tang, C., Yin, C. <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+particle+size+and+surface+charge+on+cellular+uptake+and+biodistribution+of+polymeric+nanoparticles.">Effects of particle size and surface charge on cellular uptake and biodistribution of polymeric nanoparticles.</a> Biomaterials. 31 (13), 3657-3666 (2010).</li><li>Hirn, 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=Particle+size-dependent+and+surface+charge-dependent+biodistribution+of+gold+nanoparticles+after+intravenous+administration.">Particle size-dependent and surface charge-dependent biodistribution of gold nanoparticles after intravenous administration.</a> Eur J Pharm Biopharm. 77 (3), 407-416 (2011).</li><li>Blanco, E., Shen, H., Ferrari, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+nanoparticle+design+for+overcoming+biological+barriers+to+drug+delivery.">Principles of nanoparticle design for overcoming biological barriers to drug delivery.</a> Nat Biotechnol. 33 (9), 941-951 (2015).</li><li>Arvizo, R. R., 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=Modulating+pharmacokinetics,+tumor+uptake+and+biodistribution+by+engineered+nanoparticles.">Modulating pharmacokinetics, tumor uptake and biodistribution by engineered nanoparticles.</a> PLoS One. 6 (9), e24374 (2011).</li><li>Ernsting, M. J., Murakami, M., Roy, A., Li, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+controlling+the+pharmacokinetics,+biodistribution+and+intratumoral+penetration+of+nanoparticles.">Factors controlling the pharmacokinetics, biodistribution and intratumoral penetration of nanoparticles.</a> J Control Release. 172 (3), 782-794 (2013).</li><li>Lin, P. J., Tam, Y. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+the+pharmacokinetic/pharmacodynamic+properties+of+therapeutic+nucleotides+using+lipid+nanoparticle+systems.">Enhancing the pharmacokinetic/pharmacodynamic properties of therapeutic nucleotides using lipid nanoparticle systems.</a> Future Med Chem. 7 (13), 1751-1769 (2015).</li><li>Yang, H., Fung, S. Y., Liu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programming+the+cellular+uptake+of+physiologically+stable+peptide-gold+nanoparticle+hybrids+with+single+amino+acids.">Programming the cellular uptake of physiologically stable peptide-gold nanoparticle hybrids with single amino acids.</a> Angew Chem Int Ed Engl. 50 (41), 9643-9646 (2011).</li><li>Yang, H., 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=Amino+Acid+Structure+Determines+the+Immune+Responses+Generated+by+Peptide-Gold+Nanoparticle+Hybrids.">Amino Acid Structure Determines the Immune Responses Generated by Peptide-Gold Nanoparticle Hybrids.</a> Particle &amp; Particle Systems Characterization. 30 (12), 1039-1043 (2013).</li><li>Yang, H., 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=Amino+Acid-Dependent+Attenuation+of+Toll-like+Receptor+Signaling+by+Peptide-Gold+Nanoparticle+Hybrids.">Amino Acid-Dependent Attenuation of Toll-like Receptor Signaling by Peptide-Gold Nanoparticle Hybrids.</a> ACS Nano. 9 (7), 6774-6784 (2015).</li><li>Yang, H., 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=Endosomal+pH+modulation+by+peptide-gold+nanoparticle+hybrids+enables+potent+anti-inflammatory+activity+in+phagocytic+immune+cells.">Endosomal pH modulation by peptide-gold nanoparticle hybrids enables potent anti-inflammatory activity in phagocytic immune cells.</a> Biomaterials. 111, 90-102 (2016).</li><li>Ospelt, C., Gay, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TLRs+and+chronic+inflammation.">TLRs and chronic inflammation.</a> Int J Biochem Cell Biol. 42 (4), 495-505 (2010).</li><li>Kuznik, 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=Mechanism+of+endosomal+TLR+inhibition+by+antimalarial+drugs+and+imidazoquinolines.">Mechanism of endosomal TLR inhibition by antimalarial drugs and imidazoquinolines.</a> J Immunol. 186 (8), 4794-4804 (2011).</li><li>Lee, S. J., Silverman, E., Bargman, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+antimalarial+agents+in+the+treatment+of+SLE+and+lupus+nephritis.">The role of antimalarial agents in the treatment of SLE and lupus nephritis.</a> Nat Rev Nephrol. 7 (12), 718-729 (2011).</li><li>Mullarkey, 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=Inhibition+of+endotoxin+response+by+e5564,+a+novel+Toll-like+receptor+4-directed+endotoxin+antagonist.">Inhibition of endotoxin response by e5564, a novel Toll-like receptor 4-directed endotoxin antagonist.</a> J Pharmacol Exp Ther. 304 (3), 1093-1102 (2003).</li><li>Barochia, A., Solomon, S., Cui, X., Natanson, C., Eichacker, P. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eritoran+tetrasodium+(E5564)+treatment+for+sepsis:+review+of+preclinical+and+clinical+studies.">Eritoran tetrasodium (E5564) treatment for sepsis: review of preclinical and clinical studies.</a> Expert Opin Drug Metab Toxicol. 7 (4), 479-494 (2011).</li><li>Rossignol, D. 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=Safety,+pharmacokinetics,+pharmacodynamics,+and+plasma+lipoprotein+distribution+of+eritoran+(E5564)+during+continuous+intravenous+infusion+into+healthy+volunteers.">Safety, pharmacokinetics, pharmacodynamics, and plasma lipoprotein distribution of eritoran (E5564) during continuous intravenous infusion into healthy volunteers.</a> Antimicrob Agents Chemother. 48 (9), 3233-3240 (2004).</li><li>Rossignol, D. P., Wong, N., Noveck, R., Lynn, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+pharmacodynamic+activity+of+eritoran+tetrasodium,+a+TLR4+antagonist,+during+intermittent+intravenous+infusion+into+normal+volunteers.">Continuous pharmacodynamic activity of eritoran tetrasodium, a TLR4 antagonist, during intermittent intravenous infusion into normal volunteers.</a> Innate Immun. 14 (6), 383-394 (2008).</li><li>Tidswell, 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=Phase+2+trial+of+eritoran+tetrasodium+(E5564),+a+toll-like+receptor+4+antagonist,+in+patients+with+severe+sepsis.">Phase 2 trial of eritoran tetrasodium (E5564), a toll-like receptor 4 antagonist, in patients with severe sepsis.</a> Crit Care Med. 38 (1), 72-83 (2010).</li><li>Opal, 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=Effect+of+eritoran,+an+antagonist+of+MD2-TLR4,+on+mortality+in+patients+with+severe+sepsis:+the+ACCESS+randomized+trial.">Effect of eritoran, an antagonist of MD2-TLR4, on mortality in patients with severe sepsis: the ACCESS randomized trial.</a> JAMA. 309 (11), 1154-1162 (2013).</li><li>Fung, S. 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=Unbiased+screening+of+marine+sponge+extracts+for+anti-inflammatory+agents+combined+with+chemical+genomics+identifies+girolline+as+an+inhibitor+of+protein+synthesis.">Unbiased screening of marine sponge extracts for anti-inflammatory agents combined with chemical genomics identifies girolline as an inhibitor of protein synthesis.</a> ACS Chem Biol. 9 (1), 247-257 (2014).</li></ol>

Eftersom TLR är involverade i patogenesen av många inflammatoriska sjukdomar har de framkommit som terapeutiska mål för modulering av immunsvar och inflammatoriska tillstånd. Den kliniska utvecklingen av terapeutiska medel för att hämma TLR-signalvägar har dock haft begränsad framgång hittills. Det antimalariella läkemedlet hydroxyklorokin som hämmar TLR7 och TLR9 är i klinisk användning 35 , 36 . På samma sätt har endast ett begränsat antal fö...

Toll-liknande receptorer (TLR) är en av de viktigaste elementen i det medfödda immunsystemet som bidrar till första försvaret mot infektioner. TLRs är ansvariga för att avkänna invaderande patogener genom att känna igen en repertoar av patogenassocierade molekylmönster (eller PAMP) och montering av försvarsreaktioner genom en kaskad av signaltransduktion 1 , 2 . Det identifieras 10 humana TLR; Förutom TLR10 för vilken liganden / domänerna kvarstår oklara, kan varje TLR känna igen en distinkt, konserverad grupp av PAMP. Till exempel kan TLR2 och TLR4, huvudsakligen belägen på cellytan, detektera lipoproteiner och glykolipider från gram-positiva och gramnegativa bakterier respektive; Medan TLR3, TLR7 / 8 och TLR9, huvudsakligen närvarande i endosomala fack, kan känna RNA och DNA-produkter från virus och bakterier 3 . När stimuleras av PAMP, utlöser TLR väsentliga immunsvar genom att frigöra pro-infLammatoriska mediatorer, rekryterande och aktiverande effektorimmunceller och samordning av efterföljande adaptiva immunhändelser 4 . TLR-signaltransduktionen kan enkelt kategoriseras i två huvudvägar 5 , 6 . Den ena är beroende av adapte-protein-myeloid differentieringsfaktor 88 (MyD88) - den MyD88-beroende vägen. Alla TLR utom TLR3 utnyttjar denna vägen för att aktivera kaktaktiva kappa-ljuskedjande förstärkare av aktiverade B-celler (NF-KB) och mitogenassocierade proteinkinaser (MAPKs), vilket leder till uttryck av proinflammatoriska mediatorer, såsom TNF- A, IL-6 och IL-8. Den andra vägen använder TIR-domäninnehållande adapter-inducerande interferon-β (TRIF) - den TRIF-beroende eller MyD88-oberoende vägen - för att aktivera interferon (IFN) regulatoriska faktorer (IRF) och NF-KB, vilket resulterar i produktion av Typ I IFN: er. Inaktuell TLR-signaleringÄr avgörande för vårt dagliga skydd mot mikrobiella och virusinfektioner; Defekter i TLR-signalvägar kan leda till immunbrist och är ofta skadliga för människors hälsa. 7 TLR-signalering är emellertid ett &quot;dubbelkantigt svärd&quot; och överdriven, okontrollerad TLR-aktivering är skadlig. Overaktiva TLR-svar bidrar till patogenesen i många akuta och kroniska humana inflammatoriska sjukdomar 8 , 9 . Till exempel beror sepsis som kännetecknas av systemisk inflammation och flera organskador främst av akuta, överväldigande immunsvar mot infektioner, med TLR2 och TLR4 som spelar en avgörande roll i sepsispatofysiologin 10 , 11 , 12 . Dessutom har TLR5 visat sig bidra till kronisk lunginflammation hos patienter med cystisk fibros 13, 14 . Dessutom är dysreglerad endosomal TLR-signalering (t ex TLR7 och TLR9) starkt associerad med utvecklingen och progressionen av flera autoimmuna sjukdomar inklusive systemisk lupus erythematosus (SLE) och reumatoid artrit (RA) 15 , 16 . Dessa konvergerande bevislinjer identifierar TLR-signalering som ett potentiellt terapeutiskt mål för många inflammatoriska sjukdomar 17 . Även om farmakologisk reglering av TLR-svar förväntas vara fördelaktig vid många inflammatoriska tillstånd, tyvärr finns för närvarande väldigt få föreningar kliniskt tillgängliga för att hämma TLR-signalering 9 , 17 , 18 . Detta beror dels på komplexiteten och redundansen hos de TLR-vägar som är involverade i immunhemostasen och sjukdomspatologin. Därför söker efter roman, potenT terapeutiska medel för att rikta flera TLR-signalvägar kunde överbrygga ett grundläggande gap och övervinna utmaningen att framföra TLR-hämmare in i kliniken. I ljuset av de snabba framstegen inom nanovetenskap och nanoteknik framstår nanodevices som nästa generationens TLR-modulatorer på grund av deras unika egenskaper 19 , 20 , 23 . Nanoskala-storleken gör det möjligt för dessa nano-terapeutiker att ha bättre biofördelning och kontinuerlig cirkulation 24 , 25 , 26 . De kan ytterligare funktionaliseras för att möta de önskade farmakodynamiska och farmakokinetiska profilerna 27 , 28 , 29 . Mer spännande, uppstår bioaktiviteten hos dessa nya nanodevices från deras inneboende egenskaper, som kan skräddarsys förSpecifika medicinska tillämpningar, snarare än att helt enkelt fungera som ett leveransmedel för ett terapeutiskt medel. Exempelvis utformades en HDD-liknande nanopartikel med hög densitet lipoprotein för att hämma TLR4-signalering genom att rensa TLR4-liganden LPS 23 . Dessutom har vi utvecklat ett hybrid-system med peptid-guld nanopartikel, där de dekorerade peptiderna kan förändra guldets nanopartiklar, och tillåta dem att ha olika bioaktiviteter 30 , 31 , 32 , 33 . Detta gör dem till en speciell klass av läkemedel (eller &quot;nanoteknik&quot;) som nästa generations nanoterapeutik. I detta protokoll presenterar vi ett tillvägagångssätt för att identifiera en ny klass av peptid-guld nanopartikel (peptid-GNP) hybrider som potentiellt kan hämma flera TLR-signalvägar i fagocytiska immunceller 32 , </suP&gt; 33 . Tillvägagångssättet är baserat på kommersiellt tillgängliga THP-1-reportercellinjer. Reportercellerna består av två stabila inducerbara reporterkonstruktioner: en bär en sekretiserad embryonal alkalisk fosfatas-gen (SEAP) gen under kontroll av en promotor som induceras av transkriptionsfaktorerna NF-KB och aktivatorproteinet 1 (AP-1); Den andra innehåller en utsöndrad luciferas-reportergen under kontroll av promotorer som induceras av interferonregulatoriska faktorer (IRF). Vid TLR-stimulering leder signaltransduktionen till aktiveringen av NF-KB / AP-1 och / eller IRF, vilket slår på reportergenerna till hemligt SEAP och / eller luciferas; Sådana händelser kan lätt detekteras med användning av deras motsvarande substratreagens med en spektrofotometer eller luminometer. Genom att använda detta tillvägagångssätt för att skärpa vårt tidigare etablerade bibliotek av peptid-GNP-hybrider identifierade vi blykandidater som potentiellt kan hämma TLR4-signalvägar. Den hämmande aktiviteten hos blypeptid-BNP-hybrider validerades sedan med användning av en annan biokemisk metod för immunoblottning och utvärderades på andra TLR-vägar. Detta tillvägagångssätt möjliggör snabb och effektiv screening av nya agenter riktade mot TLR-signalvägar.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>THP-1-XBlue reporter cell</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>thpx-sp</td>
			<td>keep cell culture passage under 20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>THP-1-Dual repoter cell</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>thpd-nfis</td>
			<td>keep cell culture passage under 20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI-1640 (no L-glutamine)</td>
			<td>GE Health Care</td>
			<td>SH30096.02</td>
			<td>Warm up to 37 &#176;C before use; add supplements to make a complete medium R10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum (qualified)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>12484028</td>
			<td>Heat inactivated; 10% in RPMI-1640</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-glutamine</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>SH30034.02</td>
			<td>2 mM in the complete medium R10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium pyruvate</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>11360-070</td>
			<td>1 mM in the complete medium R10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s phosphate buffered saline, 1X, without calcium, magnesium</td>
			<td>GE Health Care</td>
			<td>SH30028.02</td>
			<td>Use for cell washing and reagent preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QUANTI-Blue</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>rep-qb1</td>
			<td>SEAP substrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QUANTI-Luc</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>rep-qlc2</td>
			<td>Luciferase substrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zeocin</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>ant-zn-1</td>
			<td>Selection antibiotics for reporter cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blasticidin</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>anti-bl-1</td>
			<td>Selection antibiotics for reporter cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide (DMSO) for molecular biology</td>
			<td>Sigmal-Aldrich</td>
			<td>D8418-100ML</td>
			<td>Use for reagent preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) for molecular biology</td>
			<td>Sigmal-Aldrich</td>
			<td>P1585-1MG</td>
			<td>Use for cell differentiation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipopolysaccharide (LPS) from E. coli K12</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>tlrl-eklps</td>
			<td>TLR4 ligand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pam3CSK4</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>tlrl-pms</td>
			<td>TLR2/1 ligand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly (I:C) HMW</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>tlrl-pic</td>
			<td>TLR3 ligand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flagellin from S. Typhimurium (FLA-ST), ultrapure</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>tlrl-epstfla</td>
			<td>TLR5 ligand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SpectraMax Plus 384 microplate reader</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Read colorimetric assay</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infinite M200 Pro multimode microplate reader with injectors</td>
			<td>Tecan</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Read luminiscience</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microfuge 22R centrifuge</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Temperature controlled micro-centrifugator (up to 18,000 g)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allegra X-15R centrifuge</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Temperature controlled general purpose centrifugator (for cell culture use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Costar assay plate, 96-well white with clear flat bottom, tissue culure treated</td>
			<td>Corning Costar</td>
			<td>3903</td>
			<td>Used for luminiscence assay</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

screening bioactive nanoparticles in phagocytic immune cells for inhibitors of toll-like receptor signaling

Farmakologisk reglering av Toll-liknande receptor (TLR) svar har ett stort löfte vid behandling av många inflammatoriska sjukdomar. Det har emellertid varit begränsade föreningar tillgängliga hittills för att dämpa TLR-signaleringen och det har inte förekommit kliniskt godkända TLR-hämmare (förutom det anti-malariala läkemedlet hydroxiklorokin) vid klinisk användning. Med tanke på snabba framsteg inom nanoteknik kan manipulering av immunresponsivitet med hjälp av nano-anordningar ge en ny strategi för att behandla dessa sjukdomar. Här presenterar vi en screeningmetod med hög genomströmning för att snabbt identifiera nya bioaktiva nanopartiklar som hämmar TLR-signalering i fagocytiska immunceller. Denna screeningsplattform är byggd på THP-1-cellbaserade reporterceller med kolorimetriska och luciferasanalyser. Reportercellerna är konstruerade från den humana THP-1-monocytcellinjen genom stabil integrering av två inducerbara reporterkonstruktioner. En uttrycker en utsöndrad embryonal alkalisk fosfatas-gen (SEAP) -genUnder kontroll av en promotor som induceras av transkriptionsfaktorerna NF-KB och AP-1, och den andra uttrycker en utsöndrad luciferas-reportergen under kontroll av promotorer som induceras av interferonregulatoriska faktorer (IRF). På grund av TLR-stimulering aktiverar reportercellerna Transkriptionsfaktorer och producerar därefter SEAP och / eller luciferas, vilket kan detekteras med användning av deras motsvarande substratreagens. Genom att använda ett bibliotek av hybrider av peptid-guld nanopartikel (GNP) som fastställdes i våra tidigare studier, identifierade vi en peptid-GNP-hybrid som effektivt kan hämma de två armarna av TLR4-signalkaskad utlösad av dess prototypiska ligand, lipopolysackarid (LPS). Resultaten validerades genom standard biokemiska tekniker inklusive immunoblottning. Ytterligare analys visade att denna blyhybrid hade ett brett hämmande spektrum, som verkar på flera TLR-vägar, inklusive TLR2, 3, 4 och 5. Detta experimentella tillvägagångssätt möjliggör en snabb bedömning av hurRa nanopartikel (eller andra terapeutiska föreningar) kan modulera specifik TLR-signalering i fagocytiska immunceller.

Det övergripande experimentella tillvägagångssättet illustreras i figur 1 . De två THP-1-reportercellinjerna, THP-1-XBlue och THP-1-Dual, används för att snabbt skärma TLR-svaren genom att undersöka aktiveringen av respektive NF-KB / AP-1 respektive IRF. Aktiveringen av NF-KB / AP-1 kan detekteras genom den SEAP-kolorimetriska analysen, medan IRF-aktivering övervakas med luciferas-luminescens. De monocytiska THP-1-cellerna kan lätt härledas till ...

Watch this Scientific Journal Video about Screening Bioactive Nanoparticles in Phagocytic Immune Cells for Inhibitors of Toll-like Receptor Signaling at JoVE.com

Screening Bioactive Nanoparticles in Phagocytic Immune Cells for Inhibitors of Toll-like Receptor Signaling

Toll-liknande receptor (TLR) -signaler spelar en viktig roll i patofysiologin hos många humana inflammatoriska sjukdomar, och reglering av TLR-svar med bioaktiva nanopartiklar förväntas vara fördelaktigt vid många inflammatoriska tillstånd. THP-1-cellbaserade reporterceller tillhandahåller en mångsidig och robust screeningsplattform för identifiering av nya hämmare av TLR-signalering.

Screening av bioaktiva nanopartiklar i phagocytiska immunceller för inhibitorer av Toll-liknande Receptorsignalering

Pharmacological regulation of Toll-like receptor (TLR) responses holds great promise in the treatment of many inflammatory diseases. However, there have ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Medicine

Cellular Processes

Cell Signaling

SCIENTISTS IN ACTION

Establishment and Propagation of Human Retinoblastoma Tumors in Immune Deficient Mice

Fastställande och spridning av mänskliga Retinoblastom Tumörer i Immune deficienta möss

Culturing retinoblastoma tumor cells in defined stem cell media gives rise to primary tumorspheres that can be grown and maintained for only a limited ...

High Content Screening in Neurodegenerative Diseases

Hög halt Screening vid neurodegenerativa sjukdomar

The functional annotation of genomes, construction of molecular networks and novel drug target identification, are important challenges that need to be ...

A Novel Surgical Approach for Intratracheal Administration of Bioactive Agents in a Fetal Mouse Model

A Novel kirurgisk metod för intratrakeal administrering av bioaktiva ämnen i fosterställning musmodell

Prenatal pulmonary delivery of cells, genes or pharmacologic agents could provide the basis for new therapeutic strategies for a variety of genetic and ...

Screening for Melanoma Modifiers using a Zebrafish Autochthonous Tumor Model

Screening för melanom Modifieringar med en Zebrafish Autoktont tumörmodell

Genomic studies of  human cancers have yielded a wealth of information about genes that are altered  in tumors1,2,3. A challenge arising from these ...

A Multiplexed Luciferase-based Screening Platform for Interrogating Cancer-associated Signal Transduction in Cultured Cells

En Multiplex Luciferas screening plattform för Förhöra cancer-associerade Signaltransduktion i odlade celler

Genome-scale interrogation of gene function using RNA interference (RNAi)  holds tremendous promise for the rapid identification of chemically tractable  ...

Pre-clinical Evaluation of Tyrosine Kinase Inhibitors for Treatment of Acute Leukemia

Preklinisk utvärdering av tyrosinkinashämmare för behandling av akut leukemi

Receptor tyrosine kinases have been implicated in the development and progression of many cancers, including both leukemia and solid tumors, and are ...

High-throughput Flow Cytometry Cell-based Assay to Detect Antibodies to N-Methyl-D-aspartate Receptor or Dopamine-2 Receptor in Human Serum

High-throughput Flödescytometri cellbaserad analys för att detektera antikroppar till N-metyl-D-aspartat-receptor-eller dopamin-2-receptor i humant serum

Over the recent years, antibodies against surface and conformational proteins involved in neurotransmission have been detected in autoimmune CNS diseases ...

Profiling of Estrogen-regulated MicroRNAs in Breast Cancer Cells

Profilering av östrogenreglerade MicroRNAs i bröstcancerceller

Estrogen plays vital roles in mammary gland development and breast cancer progression. It mediates its function by binding to and activating the estrogen ...

Utilization of the Soft Agar Colony Formation Assay to Identify Inhibitors of Tumorigenicity in Breast Cancer Cells

Utnyttjande av Soft Agar kolonibildningsanalys för att identifiera inhibitorer för tumorgenes i bröstcancerceller

Given the inherent difficulties in investigating the mechanisms of tumor progression in vivo, cell-based assays such as the soft agar colony formation ...