Name: targeted and selective treatment of pluripotent stem cell-derived teratomas using external beam radiation in a small-animal model
Uploaded: 2019-02-17T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Targeted and Selective Treatment of Pluripotent Stem Cell-derived Teratomas Using External Beam Radiation in a Small-animal Model at JoVE.com

De auteurs bedank de nationale instituten van gezondheid R01 HL134830 (PKN), K08 HL135343 (KS) en 5F32HL134221 (JWR); het Howard Hughes Medical Institute (ASL); en de Stanford cardiovasculaire Instituut (ASL) voor hun steun.

Dit dier experiment werd goedgekeurd en uitgevoerd onder de institutionele Review Board en het administratieve Panel on Laboratory Animal Care aan Stanford University.
1. de celcultuur van iPSCs
<ol><li>Menselijke iPSCs afgeleid door lentivirale herprogrammering op 6-Wells-platen bekleed met kelder membraan matrix (bv. matrigel, aangeduid als matrix tonkilometers) groeien.</li>
	<li>Dagelijks veranderen de media van de iPSCs met verrijkte kweekmedium (Zie Tabel van materialen</strong...

<ol>
	<li>Sallam, K., Wu, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embryonic+stem+cell+biology:+insights+from+molecular+imaging.">Embryonic stem cell biology: insights from molecular imaging.</a> Methods in Molecular Biology. 660, 185-199 (2010).</li><li>Lee, A. S., Tang, C., Rao, M. S., Weissman, I. L., Wu, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumorigenicity+as+a+clinical+hurdle+for+pluripotent+stem+cell+therapies.">Tumorigenicity as a clinical hurdle for pluripotent stem cell therapies.</a> Nature Medicine. 19 (8), 998-1004 (2013).</li><li>Amariglio, N., 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=Donor-derived+brain+tumor+following+neural+stem+cell+transplantation+in+an+ataxia+telangiectasia+patient.">Donor-derived brain tumor following neural stem cell transplantation in an ataxia telangiectasia patient.</a> PLOS Medicine. 6 (2), e1000029 (2009).</li><li>Kuriyan, A. E., 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=Vision+Loss+after+Intravitreal+Injection+of+Autologous+&amp;#34;Stem+Cells&amp;#34;+for+AMD.">Vision Loss after Intravitreal Injection of Autologous &amp;#34;Stem Cells&amp;#34; for AMD.</a> The New England Journal of Medicine. 376 (11), 1047-1053 (2017).</li><li>Berkowitz, A. 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=Glioproliferative+Lesion+of+the+Spinal+Cord+as+a+Complication+of+&amp;#34;Stem-Cell+Tourism&amp;#34.">Glioproliferative Lesion of the Spinal Cord as a Complication of &amp;#34;Stem-Cell Tourism&amp;#34.</a> The New England Journal of Medicine. 375, 196-198 (2016).</li><li>Zhang, W. Y., de Almeida, P. E., Wu, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Teratoma+formation:+A+tool+for+monitoring+pluripotency+in+stem+cell+research.">Teratoma formation: A tool for monitoring pluripotency in stem cell research.</a> StemBook. , (2012).</li><li>Scott, C. T., Magnus, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wrongful+termination:+lessons+from+the+Geron+clinical+trial.">Wrongful termination: lessons from the Geron clinical trial.</a> STEM CELLS Translational Medicine. 3 (12), 1398-1401 (2014).</li><li>Strauss, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geron+trial+resumes,+but+standards+for+stem+cell+trials+remain+elusive.">Geron trial resumes, but standards for stem cell trials remain elusive.</a> Nature Biotechnology. 28 (10), 989-990 (2010).</li><li>Coghlan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unexpected+mutations+put+stem+cell+trial+on+hold.">Unexpected mutations put stem cell trial on hold.</a> New Scientist. 227 (3033), 9 (2015).</li><li>Tang, 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=An+antibody+against+SSEA-5+glycan+on+human+pluripotent+stem+cells+enables+removal+of+teratoma-forming+cells.">An antibody against SSEA-5 glycan on human pluripotent stem cells enables removal of teratoma-forming cells.</a> Nature Biotechnology. 29 (9), 829-834 (2011).</li><li>Lee, A. 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=Effects+of+cell+number+on+teratoma+formation+by+human+embryonic+stem+cells.">Effects of cell number on teratoma formation by human embryonic stem cells.</a> Cell Cycle. 8 (16), 2608-2612 (2009).</li><li>Tano, 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=A+novel+in+vitro+method+for+detecting+undifferentiated+human+pluripotent+stem+cells+as+impurities+in+cell+therapy+products+using+a+highly+efficient+culture+system.">A novel in vitro method for detecting undifferentiated human pluripotent stem cells as impurities in cell therapy products using a highly efficient culture system.</a> PLoS One. 9 (10), e110496 (2014).</li><li>Kuroda, 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=Highly+sensitive+in+vitro+methods+for+detection+of+residual+undifferentiated+cells+in+retinal+pigment+epithelial+cells+derived+from+human+iPS+cells.">Highly sensitive in vitro methods for detection of residual undifferentiated cells in retinal pigment epithelial cells derived from human iPS cells.</a> PLoS One. 7 (5), e37342 (2012).</li><li>Cao, 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=In+vivo+visualization+of+embryonic+stem+cell+survival,+proliferation,+and+migration+after+cardiac+delivery.">In vivo visualization of embryonic stem cell survival, proliferation, and migration after cardiac delivery.</a> Circulation. 113 (7), 1005-1014 (2006).</li><li>Cao, 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=Molecular+imaging+of+embryonic+stem+cell+misbehavior+and+suicide+gene+ablation.">Molecular imaging of embryonic stem cell misbehavior and suicide gene ablation.</a> Cloning Stem Cells. 9 (1), 107-117 (2007).</li><li>Kotini, A. G., de Stanchina, E., Themeli, M., Sadelain, M., Papapetrou, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Escape+Mutations,+Ganciclovir+Resistance,+and+Teratoma+Formation+in+Human+iPSCs+Expressing+an+HSVtk+Suicide+Gene.">Escape Mutations, Ganciclovir Resistance, and Teratoma Formation in Human iPSCs Expressing an HSVtk Suicide Gene.</a> Molecular Therapy - Nucleic Acids. 5, e284 (2016).</li><li>Smith, A. 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=Apoptotic+susceptibility+to+DNA+damage+of+pluripotent+stem+cells+facilitates+pharmacologic+purging+of+teratoma+risk.">Apoptotic susceptibility to DNA damage of pluripotent stem cells facilitates pharmacologic purging of teratoma risk.</a> STEM CELLS Translational Medicine. 1 (10), 709-718 (2012).</li><li>Choo, A. B., 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=Selection+against+undifferentiated+human+embryonic+stem+cells+by+a+cytotoxic+antibody+recognizing+podocalyxin-like+protein-1.">Selection against undifferentiated human embryonic stem cells by a cytotoxic antibody recognizing podocalyxin-like protein-1.</a> Stem Cells. 26 (6), 1454-1463 (2008).</li><li>Yorke, E., Gelblum, D., Ford, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patient+safety+in+external+beam+radiation+therapy.">Patient safety in external beam radiation therapy.</a> American Journal of Roentgenology. 196 (4), 768-772 (2011).</li><li>Zhou, 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=Development+of+a+micro-computed+tomography-based+image-guided+conformal+radiotherapy+system+for+small+animals.">Development of a micro-computed tomography-based image-guided conformal radiotherapy system for small animals.</a> International Journal of Radiation Oncology &#8226; Biology &#8226; Physics. 78 (1), 297-305 (2010).</li><li>Slatkin, D. N., Spanne, P., Dilmanian, F. A., Gebbers, J. O., Laissue, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subacute+neuropathological+effects+of+microplanar+beams+of+x-rays+from+a+synchrotron+wiggler.">Subacute neuropathological effects of microplanar beams of x-rays from a synchrotron wiggler.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (19), 8783-8787 (1995).</li><li>Lee, A. 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=Brief+Report:+External+Beam+Radiation+Therapy+for+the+Treatment+of+Human+Pluripotent+Stem+Cell-Derived+Teratomas.">Brief Report: External Beam Radiation Therapy for the Treatment of Human Pluripotent Stem Cell-Derived Teratomas.</a> Stem Cells. 35 (8), 1994-2000 (2017).</li><li>Berkowitz, A. 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=Glioproliferative+Lesion+of+the+Spinal+Cord+as+a+Complication+of+&amp;#34;Stem-Cell+Tourism&amp;#34.">Glioproliferative Lesion of the Spinal Cord as a Complication of &amp;#34;Stem-Cell Tourism&amp;#34.</a> The New England Journal of Medicine. 375 (2), 196-198 (2016).</li><li>Swijnenburg, R. 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=In+vivo+imaging+of+embryonic+stem+cells+reveals+patterns+of+survival+and+immune+rejection+following+transplantation.">In vivo imaging of embryonic stem cells reveals patterns of survival and immune rejection following transplantation.</a> Stem Cells and Development. 17 (6), 1023-1029 (2008).</li><li>Cao, 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=Noninvasive+de+novo+imaging+of+human+embryonic+stem+cell-derived+teratoma+formation.">Noninvasive de novo imaging of human embryonic stem cell-derived teratoma formation.</a> Cancer Research. 69 (7), 2709-2713 (2009).</li><li>Priddle, 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=Bioluminescence+imaging+of+human+embryonic+stem+cells+transplanted+in+vivo+in+murine+and+chick+models.">Bioluminescence imaging of human embryonic stem cells transplanted in vivo in murine and chick models.</a> Cloning and Stem Cells. 11 (2), 259-267 (2009).</li><li>Dale, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dose-rate+effects+in+targeted+radiotherapy.">Dose-rate effects in targeted radiotherapy.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 41 (10), 1871-1884 (1996).</li></ol>

Bevestigen dat het risico van het ontwikkelen van teratomas een ernstig nadeel verbonden met PSC behandelingen23 ispreklinische gegevens en anekdotische gevallen van slachtoffers van "stamcel toerisme". Ontwikkeling van een zorgvuldige benadering te voorkomen en behandelen van de neoplastische risico met stamcellen therapieën is daarom een belangrijke stap bij het bevorderen van de klinische vertaling van regeneratieve stamcel-therapieën. In dit artikel, we een methode van therapeutische targeti...

De ontwikkeling van stamcel-therapieën voor weefselregeneratie is opgetreden een aantal belemmeringen in de afgelopen decennia, hinderen inspanningen voor efficiënte klinische inzet. Deze hindernissen zijn arme cel retentie bij plaatsen van levering, stamcel immunogeniciteit en de neoplastische potentie om vorm teratomas1. Tumorigeniciteit is van bepaalde klinische zorg zoals het stamcel transplantatie ontvangers2kan beschadigen. Rekeningen van tumor vorming als gevolg van de cel van de stam van de niet-gereglementeerde injecties zijn al gemeld in meerdere klinische instellingen3,-4,5. Het potentieel voor Teratoom vorming is de meest vaak aangehaald klinische zorg in pluripotente stamcel (PSC) ontwikkeling en heeft geresulteerd in vertragingen en annuleringen van meerdere spraakmakende embryonale stamcellen (ESC) en geïnduceerde pluripotente stamcel (iPSC) proeven6,7,8,9. Er is dus een dringende noodzaak voor een translationeel onderzoek gewijd naar de juiste behandeling, moeten deze iatrogene tumoren ontstaan.
Tot op heden hebben de meeste strategieën ter controle van de stamcel wangedrag gericht op het verminderen van het aantal van de PSC's met tumorigene potentiële2,10. Helaas, slechts een klein aantal resterende cellen (.bijvoorbeeld 1 x 10,4 tot en met 1 x 105 cellen11) is vereist voor Teratoom formatie, die is ver beneden de detectiegrens geciteerd door de momenteel beschikbare testen12, 13. andere beperkingen van het gebruik van deze preseparation methoden bestaan uit lage efficiëntie en hoge kosten, afhankelijkheid van één cel schorsingen die mogelijk niet geschikt is voor nieuwere weefselengineering benaderingen, en de mogelijke bijzondere waardevermindering van cel overleving en engraftment.
Enkele studies hebben aangepakt behandelingsopties Teratoom vorming volgen. Misschien is de meest goed bestudeerde strategie de opneming van "zelfmoord" genen in stamcellen14,15. Deze methode houdt het genetisch manipuleren van de cellen van de stam te nemen een afleidbare activeren van apoptosis gene die kan worden geactiveerd door stimulatie van de farmacologische postinjection, waardoor een redding aanpak als ingespoten cellen teratomas produceren. Deze benadering hebben echter te lijden onder belangrijke nadelen, met inbegrip van uit-target effecten van genetische modificaties van PSC's en de mogelijkheden voor een geleidelijke ontwikkeling van drug weerstand16. Een soortgelijke aanpak maakt gebruik van kleine moleculen om selectieve celdood van PSC's via de remming van de anti-apoptotic trajecten17. Andere groepen zijn gericht op de dood van de cel van de PSC's met behulp van antilichamen tegen pluripotent oppervlakte markers, zoals podocalyxin-achtige eiwitten-1 (PODXL)18. De timing van de kleine-molecuul of antilichaam levering staat een aanzienlijke impact hebben op de therapeutische mogelijkheden van PSC's als geleverd te vroeg en therapeutische werking ontbreken mag als te laat geleverd. Daarnaast zijn de systemische effecten van kleine moleculen en antilichamen gebruikt in deze mode niet onderzocht.
Een alternatieve benadering voor de behandeling van deze tumoren, is afhankelijk van de lichtbundel externe radiotherapie (EBRT) gebruiken. EBRT is één van de primaire modaliteiten die momenteel werkzaam in de behandeling van solide tumoren19. Innovaties in EBRT, met inbegrip van de ontwikkeling van de proton en stereotactische radiochirurgie, hebt ingeschakeld de verbeterde afstemming van pathologische structuren terwijl het vermijden van schade aan normale weefsel, waardoor de hoekgetrouwe EBRT ideaal is voor het aanpakken van Teratoom vorming in anatomisch gevoelige structuren20. Bovendien, deze methode voorkomt de genetische manipulatie of virale signaaltransductie van cellen van de stam, die beide beladen met extra klinische veiligheid en werkzaamheid heeft betrekking op15. Tot slot hebben vooruitgang in micro-irradiators de toepassingvan EBRT in knaagdieren21ingeschakeld.
In dit artikel laten we zien hoe een kleine-dier om model te maken van Teratoom vorming door het injecteren van menselijke iPSCs in muizen. Vervolgens laten we zien hoe toe te passen van EBRT selectief uitroeiing van deze tumoren in vivo met minimale schade aan het omliggende weefsel. Deze aanpak biedt een gerichte therapie voor PSC-afgeleide teratomas terwijl het vermijden van de effecten van de af-target van de systemische afgifte van biologische moleculen en peptiden en de genetische manipulatie van de PSC. Voor experimentele doeleinden bieden wij een optionele stap om de cellen van de stam met reporter genen voor het bijhouden van tumor respons op stralingstherapie via bioluminescentie imaging (BLI) transduce.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Induced Pluripotent Stem Cell Control Line</td>
			<td>Stanford University</td>
			<td>Nguyen Lab</td>
			<td>Cell culture of iPSC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning matrigel basement membrane matrix 354234</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>CB-40234</td>
			<td>Cell culture of iPSC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Essential 8 culture medium</td>
			<td>ATCC-The global bioresource center</td>
			<td>30-2203</td>
			<td>Cell culture of iPSC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryple E</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12605-036</td>
			<td>Cell culture of iPSC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y27632 inhibitor 2 HCL (ROCK Inhibitor)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S104950MG</td>
			<td>Cell culture of iPSC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lentivirus</td>
			<td>Cyagen</td>
			<td>P170721-1001cjn</td>
			<td>Transduction of iPSC with double fusion reporter gene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyrbrene Infection/Transfection Reagent</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>TR-1003-G</td>
			<td>Transduction of iPSC with double fusion reporter gene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluc-eGFP reporter gene driven by ubiquitin promoter</td>
			<td>Stanford University</td>
			<td>Sam Gambhir lab</td>
			<td>Transduction of iPSC with double fusion reporter gene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-luciferin</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>122799</td>
			<td>Transduction of iPSC with double fusion reporter gene and BLI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow cytometer (BD FACSARIA III)</td>
			<td>BD Biosciences&#160;</td>
			<td>FACSAria</td>
			<td>Transduction of iPSC with double fusion reporter gene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microplate spectrofluorometer (Glomax Navigator System)</td>
			<td>Promega Bio Systems, Sunnyvale, CA</td>
			<td>GM2000</td>
			<td>Transduction of iPSC with double fusion reporter gene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xenogen IVIS 200&#160;</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>124262</td>
			<td>BLI</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CDS019936</td>
			<td>irradiation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-Rad SmART image-guided irradiator&#160;</td>
			<td>Precision X-ray Inc., North Branford, CT</td>
			<td>X-Rad SmART</td>
			<td>irradiation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RT_Image software package</td>
			<td>Stanford University (http://rtimage.sourceforge.net/)</td>
			<td>RT_Image v0.2&#946;</td>
			<td>Irradiation</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

targeted and selective treatment of pluripotent stem cell-derived teratomas using external beam radiation in a small-animal model

Het groeiende aantal slachtoffers van "stamcel toerisme," de niet-gereglementeerde transplantatie van stamcellen wereldwijd, heeft hun bezorgdheid over de veiligheid van stamceltransplantatie. Hoewel de transplantatie van gedifferentieerde in plaats van de ongedifferentieerde cellen is gebruikelijk, teratomas nog kunnen voortvloeien uit de aanwezigheid van residuele ongedifferentieerde stamcellen op het moment van transplantatie of van spontane mutaties in gedifferentieerde cellen. Omdat stamcel-therapieën worden vaak geleverd in anatomisch gevoelige sites, kunnen zelfs kleine tumoren rampzalig zijn klinisch, resulterend in blindheid, verlamming, cognitieve afwijkingen en cardiovasculaire dysfunctie. Chirurgische toegang tot deze sites kan ook worden beperkt, waardoor patiënten met weinig therapeutische opties. Beheersing van wangedrag van de cel van de stam is, daarom, cruciaal voor de klinische vertaling van stamcel therapie.
Externe lichtbundel straling biedt een doeltreffend middel voor het leveren van gerichte therapie te verlagen van de lasten Teratoom terwijl het minimaliseren van schade aan het omringen van organen. Bovendien, deze methode voorkomt genetische manipulatie of virale transductie van stamcellen-die zijn gekoppeld aan de extra klinische veiligheid en werkzaamheid zorgen. Hier beschrijven we een protocol pluripotente stamcel afkomstige teratomas bij muizen te maken en toe te passen therapie van de straling van de externe straal om selectief lasertherapie deze tumoren in vivo.

Ingespoten muizen meestal demonstreer Teratoom groei vorming na 4 – 8 weken zoals bevestigd door BLI imaging (Figuur 2). Tumoren zal krimpen dramatisch wanneer bestraald met een cumulatieve dosis van 18 Gy gegeven van een maand na levering van de cel, wat resulteert in een aanzienlijke afname van de luciferase signaal (Figuur 2). Belangrijker, lijken normale weefsels 5 mm ontleend aan de bestraalde site niet te hebben significa...

Watch this Scientific Journal Video about Targeted and Selective Treatment of Pluripotent Stem Cell-derived Teratomas Using External Beam Radiation in a Small-animal Model at JoVE.com

Targeted and Selective Treatment of Pluripotent Stem Cell-derived Teratomas Using External Beam Radiation in a Small-animal Model

Onderzoek inzake behandelingsstrategieën voor pluripotente stamcel-afgeleide teratomas is belangrijk voor de klinische vertaling van stamcel therapie. Hier beschrijven we een protocol, ten eerste genereren van stamcellen cel afkomstige teratomas in muizen en vervolgens selectief doel en behandeling van deze tumoren in vivo met behulp van een kleine-dier-irradiator.

Gerichte en selectieve behandeling van pluripotente stamcel afkomstige Teratomas met behulp van externe Beam straling in een kleine-dier-Model

The growing number of victims of &#34;stem cell tourism,&#34; the unregulated transplantation of stem cells worldwide, has raised concerns about the ...

Het algemene doel van deze procedure is om selectief stamcel-afgeleide teratomen in muizen te richten voor evaluatie van de in vivo effectiviteit van kleine dierlijke externe straalstralingtherapie. Het belangrijkste voordeel van externe stralingsstraaltherapie is dat het een gerichte therapie voor stamcel geassocieerde teramtomas die de off-targets nadelige effecten van systemisch geleverde therapieën vermijdt. Vooruitgang in externe straalstraling hebben de specifieke targeting van kleine teratomen mogelijk gemaakt terwijl schade aan normale weefsels werd vermeden, waardoor deze therapie ideaal is voor de behandeling van stralingsgevoelige teratomen.Deze methode kan niet alleen inzicht geven in het optimaliseren van strategieën voor celtherapieën, het heeft ook het potentieel om klinisch toepasbaar te worden in menselijke therapieën. Begin met het nemen van een zes-put plaat met iPSCs. Om tetratomavorming bij immunodeficiënte dieren te induceren voeg een milliliter recombinant celdissociatieenzymmengsel per put van de 6-putplaat toe die door de mens geïnduceerde pluripotente stamcellen bevat die met een dubbel fusieverslaggevergen worden omgezet voor een vijf minuten durende incubatie bij kamertemperatuur.Aan het einde van de incubatie verspreiden de cellen door pipetteren en stop de enzymatische reactie door het toevoegen van een gelijk volume van de celcultuur medium aan elke put. Trek de eencellige suspensies in een conische buis van 15 milliliter om te tellen. Nadat de centrifugatie is voltooid, de supernatant aanzuigen en de pellet opnieuw opschorten in 30 microliters van Matrigel matrixoplossing en de buis op ijs plaatsen.Als gebruik te maken van dubbele fusie reportagen transfected cellen, deze dubbele positieve invloed cellen moeten ook worden opgeschort in 30 microliter matrix. Laad vervolgens elke celpopulatie in een een milliliter spuit uitgerust met 28,5-meter naald en bevestig een gebrek aan reactie op teen knijpen in elke verdoofde acht tot 10 weken oude athymische naakt ontvanger muis. Dan, onderhuids injecteren een cel matrix mengsel in de rugflank van elk ontvanger dier.Op het juiste experimentele tijdstip na inenting injecteer 375 milligram per kilogram deluciferon intraperitoneally in elke ontvanger. Na 10 minuten beeld van de bioluminescentie signaal in elke verdoofde reporter sonde geïnjecteerd dier gedurende 30 minuten met behulp van een minuut verwerving ramen op vijf minuten intervallen, volgens de standaard bioluminescentie imaging protocollen. Voor teratoma bestraling, op het juiste experimentele tijdstip plaatst u eerst een verdoofd ontvangend dier op het bed van een beeldgeleide preklinische irradiator en verwerft een set van 400 projectiemicro-computerbeelden van meer dan 360 graden met behulp van een 40 piekkipvoltage, 2 milliamp röntgenstraalstraal en reconstrueren het beeld in volumetrische beelden met een isotropische pixelgrootte van 0,2 millimeter.Het is van cruciaal belang om volumetrische beelden van de teratomen te reconstrueren. Deze beelden zullen helpen om de bestralingen voor de specifieke levering van de therapie aan de teratomen alleen plan, terwijl het minimaliseren van een off-target straling van de omliggende weefsels. Gebruik vervolgens de micro-CT-beelden en het RT-beeldsoftwarepakket om een stralingsbehandelingsprotocol te plannen.Beheer de behandeling gedurende drie opeenvolgende dagen om in totaal 18 grijstinten aan de doeltumor te leveren. De geïnjecteerde muizen tonen meestal teratoma groeivorming vier tot eigth weken na tumorcel injectie zoals bevestigd door bioluminescentie beeldvorming. Wanneer bestraald met een cumulatieve doet van 18 grijstinten een maand na de bevalling van de cel de tumoren drastisch zal krimpen wat resulteert in een aanzienlijke samenvallende daling van luciferase signaal.Belangrijk, zoals deze beelden illustreren, normale weefselbiopten geoogst vijf milliliter van de bestraalde site lijken geen significante schade te lijden. Na het bekijken van deze video, moet u een duidelijk begrip van hoe stamcel afgeleide teratomen in vivo te maken en om effectief en veilig te behandelen met externe straalstraling. Deze eenvoudige aanpak vereist de verwerving van ct-beelden met hoge resolutie van een onderwerp waarna een reeks stralingsbundeltherapieën kunnen worden voorgeschreven om de doeltumoren te bestralen, terwijl aangrenzend weefsel wordt vermeden.Vergeet niet dat het werken met straling zeer gevaarlijk kan zijn en dat voorzorgsmaatregelen, zoals het gebruik van de juiste schilden, altijd moeten worden genomen tijdens het uitvoeren van deze procedure.

Research

JoVE Journal

Medicine

Protocol for Long Duration Whole Body Hyperthermia in Mice

Protocol voor Long Duration Whole Body Hyperthermie in Muizen

Hyperthermia is a general term used to define the increase in core body temperature above normal. It is often used to describe the increased core body ...

Assessment of Cardiac Function and Myocardial Morphology Using Small Animal Look-locker Inversion Recovery (SALLI) MRI in Rats

Assessment of Cardiac Function and Myocardial Morphology Using Small Animal Look-locker Inversion Recovery SALLI MRI in Rats

Evaluatie van de hartfunctie en myocard morfologie Met kleine dieren Look-locker Inversion Recovery (SALLI) MRI bij ratten

Small animal magnetic resonance  imaging is an important tool to study cardiac function and changes in myocardial  tissue. The high heart rates of small ...

Studying Pancreatic Cancer Stem Cell Characteristics for Developing New Treatment Strategies

Studeren alvleesklier- Stamcel Kenmerken voor het ontwikkelen van nieuwe behandelingsstrategieën

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

Scleral Cross-linking Using Riboflavin and Ultraviolet-A Radiation for Prevention of Axial Myopia in a Rabbit Model

Scleral Cross-linking Met behulp van riboflavine en UV-A straling voor de preventie van Axial Bijziendheid in een konijn Model

Myopic individuals, especially those with severe myopia, are at higher-than-normal risk of cataract, glaucoma, retinal detachment and chorioretinal ...

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

In Vivo Evaluatie van de fractuur Callus ontwikkeling tijdens het bot genezing in muizen met behulp van een MRI-compatibele osteosynthese apparaat voor de muis dijbeen

Endochondral fracture healing is a complex process involving the development of fibrous, cartilaginous, and osseous tissue in the fracture callus. The ...

Radiation Planning Assistant - A Streamlined, Fully Automated Radiotherapy Treatment Planning System

Straling Plan Assistant - een gestroomlijnde, geautomatiseerde volledig behandeling van de radiotherapie Planning systeem

The Radiation Planning Assistant (RPA) is a system developed for the fully automated creation of radiotherapy treatment plans, including volume-modulated ...

A Small Animal Model of Ex Vivo Normothermic Liver Perfusion

A Small Animal Model of Ex Vivo Normothermic Liver Perfusion

Een kleine diermodel van Ex Vivo Normothermic lever perfusie

There is a significant shortage of liver allografts available for transplantation, and in response the donor criteria have been expanded. As a result, ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

Isometrische Contractility meting van de muis mesenterische slagader met behulp van draad Myography

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and ...

Establishing a Swine Model of Post-myocardial Infarction Heart Failure for Stem Cell Treatment

Vaststelling van een varkensmodel van post-myocard hartinfarct voor stamcelbehandeling

Although advances have been achieved in the treatment of heart failure (HF) following myocardial infarction (MI), HF following MI remains one of the major ...

Sarcomere Shortening of Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes using Fluorescent-Tagged Sarcomere Proteins.

Sarcomere Verkorting van Pluripotente Stamcel-Afgeleide Cardiomyocyten met behulp van Fluorescerende-Tagged Sarcomere Eiwitten.

Pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (PSC-CMs) can be produced from both embryonic and induced pluripotent stem (ES/iPS) cells. These cells ...