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
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Die Autoren möchten danken den nationalen Instituten der Gesundheit R01 HL134830 (PKN), K08 HL135343 (KS) und 5F32HL134221 (JWR); Das Howard Hughes Medical Institute (ASL); und die Stanford Herz-Kreislauf-Institut (ASL) für ihre Unterstützung.

Dieser Tierversuch wurde genehmigt und unter der Institutional Review Board und die Verwaltungs-Panel auf Laboratory Animal Care an der Stanford University durchgeführt.
(1) Zellkultur von iPSCs
<ol><li>Wachsen Sie menschliche iPSCs durch Lentivirale umprogrammieren auf 6-Well-Platten beschichtet mit Basalmembran Matrix (z. B. Matrigel, hereon als Matrix bezeichnet) abgeleitet.</li>
	<li>Täglicher Wechsel der Medien die iPSCs mit angereicherten Kulturmedium (siehe Tabelle der Mater...

<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>

Präklinische Daten und vereinzelte Fälle von Opfern des "Stem Cell Tourismus" bestätigen, dass das Risiko der Entwicklung darum ein gravierender Nachteil PSC Behandlungen23zugeordnet ist. Entwicklung vorsichtig Ansätze zur Vorbeugung und Behandlung von neoplastischen Risikogehalt Stammzelltherapien ist daher ein wichtiger Schritt in die klinische Übersetzung regenerative Stammzelltherapien zu erleichtern. In diesem Artikel wir beschrieb eine Methode des therapeutischen Ausrichtung der PSC-ass...

Die Entwicklung von Stammzelltherapien für die Geweberegeneration aufgetreten behindert Bemühungen für effizienten klinischen Einsatz in den letzten Jahrzehnten eine Reihe von Hindernissen. Diese Hürden gehören schlechte Zelle Aufbewahrung an Standorten der Lieferung, Stammzellen Immunogenität und neoplastischen potenziell Form darum1. Tumorigenität ist von besonderer klinischer Bedeutung, da es potentiell Stammzell-Transplantation Empfänger2Schaden kann. Konten der Tumorbildung durch unregulierte Stammzellinjektionen wurden bereits in mehreren klinischen Einstellungen3,4,5beschrieben. Das Potenzial für Teratom Bildung ist die am häufigsten zitierten klinischen Sorge in pluripotente Stammzellen (PSC) Entwicklung und hat führte zu Verspätungen und Annullierungen von mehreren hochkarätigen embryonalen Stammzellen (ESC) und induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) Versuche6,7,8,9. So gibt es eine dringende Notwendigkeit einer translatorischen Untersuchung gewidmet auf eine entsprechende Behandlung dieser iatrogenen Tumoren entstehen sollte.
Bisher konzentrierten sich die meisten Strategien um Stammzellen Fehlverhalten zu steuern auf die Verringerung der Zahl der einheitlichen Ansprechpartner mit tumorigenic möglichen2,10. Leider ist nur eine kleine Anzahl der verbleibenden Zellen (z. B.., 1 x 104 bis 1 x 105 Zellen11) für Teratom Formation, die weit unterhalb der Nachweisgrenze von derzeit verfügbaren Tests12, zitiert ist erforderlich 13. andere Einschränkungen bei der Verwendung dieser preseparation Methoden gehören geringe Effizienz und hohe Kosten, Abhängigkeit von einzelligen Suspensionen, die möglicherweise nicht geeignet für neuere Ansätze der Gewebe-Engineering und der möglichen Beeinträchtigung des Zelle Überleben und Engraftment.
Nur wenige Studien haben Behandlungsmöglichkeiten nach Teratom Bildung gerichtet. Vielleicht ist die am meisten gut untersuchte Strategie der Einbeziehung der "Selbstmord" Gene in Stammzellen14,15. Bei dieser Methode wird genetisch manipuliert die Stammzellen um ein induzierbares Apoptose-aktivierende gen enthalten, die durch pharmakologische Stimulation Steroidtherapie, wodurch einen Rettungs-Ansatz wenn injizierte Zellen darum produzieren aktiviert werden kann. Dieser Ansatz leidet jedoch erhebliche Nachteile, einschließlich Ziel Auswirkungen gentechnischer Veränderungen der einheitlichen Ansprechpartner und das Potenzial für eine allmähliche Entwicklung der Droge Widerstand16. Ein ähnlicher Ansatz nutzt kleine Moleküle um selektive Zelltod der einheitlichen Ansprechpartner über die Hemmung der Anti-apoptotischen Signalwege17zu induzieren. Andere Gruppen haben Zelltod der einheitlichen Ansprechpartner mit Antikörpern gegen Pluripotenz Oberflächenmarker, z. B. Podocalyxin-Like Protein-1 (PODXL)18ins Visier genommen. Das Timing der klein-Molekül oder Antikörper Lieferung steht, einen erheblichen Einfluss auf das therapeutische Potenzial der einheitlichen Ansprechpartner zu haben, wenn zu früh geliefert und therapeutische Wirksamkeit fehlt können, wenn zu spät geliefert. Darüber hinaus sind die systemischen Wirkungen von kleinen Molekülen und auf diese Weise verwendeten Antikörper nicht untersucht worden.
Ein alternativer Ansatz zur Behandlung dieser Tumoren stützt sich auf die Verwendung von externen Strahl Strahlentherapie (EBRT). EBRT ist eines der primären Modalitäten derzeit beschäftigt bei der Behandlung von soliden Tumoren19. Innovationen im EBRT, einschließlich der Entwicklung der Protonenstrahl und stereotaktische Radiochirurgie, haben es ermöglicht, die verstärkte Ausrichtung der pathologischen Strukturen unter Vermeidung von Schäden an normalem Gewebe, wodurch winkeltreue EBRT ideal für den Umgang mit Teratom Bildung in anatomisch sensiblen Strukturen20. Darüber hinaus ist diese Methode vermeidet die genetische Manipulation oder virale Transduktion von Stammzellen, die beide mit zusätzliche klinische Sicherheit behaftet sind und Wirksamkeit betrifft15. Zu guter Letzt konnten Fortschritte in der Mikro-Bestrahlungsgeräte Anwendungder EBRT Nagetiere21.
In diesem Artikel zeigen wir wie erstelle ich ein kleines Tier-Modell der Teratom Bildung durch die Injektion von menschlichen iPSCs bei Mäusen. Wir zeigen dann wie bewerbe EBRT um diese Tumoren in vivo mit minimaler Beschädigung der umgebenden Gewebe gezielt zu beseitigen. Dieser Ansatz ermöglicht eine gezielte Therapie für PSC abgeleitet darum unter Vermeidung der Ziel-Effekte der systemischen Lieferung von biologischen Molekülen und Peptide und die genetische Manipulation der EAP. Für experimentelle Zwecke bieten wir einen optionalen Schritt um transduzieren Stammzellen mit Reporter-Gene ansprechen des Tumors auf Strahlentherapie über Biolumineszenz imaging (BLI) verfolgen.

<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

Die wachsende Zahl der Opfer des "Stem Cell Tourismus," die unregulierten Transplantation von Stammzellen weltweit, hat Bedenken bezüglich der Sicherheit der Stammzelltransplantation angesprochen. Obwohl die Transplantation von differenzierten anstatt undifferenzierte Zellen ist gängige Praxis, darum können noch von der Anwesenheit des restlichen undifferenzierte Stammzellen zum Zeitpunkt der Transplantation entstehen oder durch spontane Mutationen in differenziert Zellen. Weil Stammzelltherapien oft in anatomisch sensiblen Standorten geliefert werden, können auch kleine Tumoren klinisch verheerend, was zu Blindheit, Lähmungen, kognitive Auffälligkeiten und kardiovaskuläre Dysfunktion sein. Chirurgische Zugang zu diesen Seiten möglicherweise auch begrenzt, so dass Patienten mit wenigen therapeutischen Optionen. Kontrolle der Stammzelle Fehlverhalten ist daher entscheidend für die klinische Übersetzung der Stammzell-Therapie.
Externen Strahl Strahlung bietet ein wirksames Mittel zur gezielten Therapie liefern Teratom-Belastung zu verringern, bei gleichzeitiger Minimierung der Verletzungen in die umliegenden Organe. Darüber hinaus diese Methode vermeidet Genmanipulation oder virale Transduktion von Stammzellen, die zusätzliche klinische Sicherheit und Wirksamkeit Anliegen zugeordnet sind. Hier beschreiben wir ein Protokoll, pluripotente Stammzellen abgeleitet darum bei Mäusen zu schaffen und externen Strahl Strahlentherapie um diese Tumoren in vivo selektiv Abtragen anzuwenden.

Injizierte Mäusen zeigen in der Regel Teratom Wachstum Bildung nach 4 – 8 Wochen bestätigt BLI imaging (Abbildung 2). Tumore werden drastisch schrumpfen, bei der Bestrahlung mit einer kumulativen Dosis von 18 Gy Frist von einem Monat nach Lieferung der Zelle, was zu einem deutlichen Rückgang der Luciferase Signal (Abbildung 2). Wichtig ist, scheinen normale Gewebe 5 mm von der bestrahlten Website genommen nicht erhebliche Sc...

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

Forschung auf Behandlungsstrategien für pluripotente Stammzellen abgeleitet darum ist wichtig für die klinische Übersetzung der Stammzell-Therapie. Hier beschreiben wir ein Protokoll, um erstens Stammzellen abgeleitet darum zu generieren, bei Mäusen und dann selektiv auf und behandeln diese Tumoren in vivo mit einem kleinen Tier Brutapparat.

Gezielte und selektive Behandlung von pluripotenten Stammzellen abgeleitet darum mit externen Strahl Strahlung in einem kleinen Tier-Modell

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

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, gezielt von Stammzellen abgeleitete Teratome bei Mäusen zur Bewertung der In-vivo-Wirksamkeit der externen Strahlentherapie von Kleintieren anzusprechen. Der Hauptvorteil der externen Strahlenstrahltherapie ist, dass es sich um eine gezielte Therapie für Stammzell-assoziierte Teratome handelt, die die außerhalb der Ziele gerichteten Nebenwirkungen systemisch gelieferter Therapien vermeidet. Fortschritte in der externen Strahlentherapie haben die spezifische Ausrichtung auf kleine Teratome ermöglicht und gleichzeitig Schäden an normalen Geweben vermieden, was diese Therapie ideal für die Behandlung von strahlenempfindlichen Teratomen macht.Diese Methode kann nicht nur Einblicke in die Optimierung von Strategien für Zelltherapien geben, sie hat auch das Potenzial, klinisch in menschlichen Therapien anwendbar zu werden. Beginnen Sie mit einer Sechs-Well-Platte, die iPSCs enthält. Um die Tetratomabildung bei immundefizienten Tieren zu induzieren, fügen Sie einen Milliliter rekombinanter Zelldissoziationsenzymmischung pro Bohrkörper der 6-Well-Platte hinzu, die menschliche induzierte pluripotente Stammzellen enthält, die mit einem Doppeltenfusion-Reportergen für eine fünfminütige Inkubation bei Raumtemperatur transduziert wurden.Am Ende der Inkubation dispergieren Sie die Zellen durch Pipettieren und stoppen Sie die enzymatische Reaktion, indem Sie jedem Brunnen ein gleiches Volumen des Zellkulturmediums hinzufügen. Ziehen Sie die Einzelzellenaufhängungen in einem 15 Milliliter konischen Rohr zum Zählen. Nach Abschluss der Zentrifugation den Überstand aspirieren und das Pellet in 30 Mikroliter matrigel Matrixlösung wieder aufhängen und die Röhre auf Eis legen.Bei Verwendung von Doppelfusionsreportagen transfizierten Zellen sollten diese doppelt positiven Affektzellen auch in 30 Mikroliter Matrix suspendiert werden. Als nächstes laden Sie jede Zellpopulation in eine ein Milliliter-Spritze mit 28,5 Gauge Nadel ausgestattet und bestätigen einen Mangel an Reaktion auf Zehenkneifung in jeder anästhesierten acht bis zehn Wochen alten athymischen Nackt-Empfängermaus. Dann injizieren Sie subkutan eine Zellmatrixmischung in die Rückenflanke jedes Empfängertiers.Zum geeigneten Versuchszeitpunkt nach der Impfung injizieren 375 Milligramm pro Kilogramm Deluciferon intraperitoneal in jeden Empfänger. Nach 10 Minuten Bild das Biolumineszenzsignal in jeder anästhesierten Reportersonde injizierte Tier für 30 Minuten mit einer Minute Erfassungsfenster in fünf Minuten Intervallen, nach Standard-Biolumineszenz-Bildgebungsprotokolle. Bei teratomischer Bestrahlung zum entsprechenden versuchsweisen Zeitpunkt zuerst ein anästhesiertes Empfängertier auf das Bett eines bildgesteuerten präklinischen Bestrahlungsstrahlers legen und einen Satz von 400 Projektions-Mikrotomographiebildern über 360 Grad mit einer 40-Spitzen-Kilovoltabilon, 2 Milliamp-Röntgenstrahl, erfassen und das Bild zu volumetrischen Bildern mit einer isotropen Pixelgröße von 0,2 Millimetern rekonstruieren.Es ist wichtig, volumetrische Bilder der Teratome zu rekonstruieren. Diese Bilder werden helfen, die Strahlenbehandlungen für die spezifische Verabreichung der Therapie nur an die Teratome zu planen, während jede off-target Strahlung der umgebenden Gewebe minimiert wird. Verwenden Sie dann die Micro-CT-Bilder und das RT-Image-Softwarepaket, um ein Strahlenbehandlungsprotokoll zu planen.Verabreichen Sie die Behandlung für drei aufeinander folgende Tage, um insgesamt 18 Grautöne an den Zieltumor zu liefern. Die injizierten Mäuse zeigen in der Regel Teratom-Wachstumsbildung vier bis igth Wochen nach Tumorzellinjektion, wie durch Biolumineszenz-Bildgebung bestätigt. Wenn die Tumore mit einer kumulativen Leistung von 18 Grautönen einen Monat nach der Zellabgabe bestrahlt werden, werden die Tumore dramatisch schrumpfen, was zu einer signifikanten deckungsgleichen Abnahme des Luziferasesignals führt.Wichtig ist, wie diese Bilder zeigen, normale Gewebebiopsien, die fünf Milliliter von der bestrahlten Stelle geerntet wurden, keine signifikanten Schäden zu erleiden. Nachdem Sie sich dieses Video angeschaut haben, sollten Sie ein klares Verständnis davon haben, wie Sie Stammzell-abgeleitete Teratome in vivo erstellen und sie effektiv und sicher mit externer Strahlstrahlung behandeln können. Dieser einfache Ansatz erfordert die Erfassung von hochauflösenden CT-Bildern eines Subjekts, nach denen eine Reihe von Strahlenstrahltherapien verschrieben werden könnte, um die Zieltumoren zu bestrahlen und gleichzeitig angrenzendes Gewebe zu vermeiden.Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Strahlung extrem gefährlich sein kann und dass Vorsichtsmaßnahmen, wie die Verwendung der entsprechenden Schilde, immer während der Durchführung dieses Verfahrens getroffen werden sollten.

Research

JoVE Journal

Medicine

Protocol for Long Duration Whole Body Hyperthermia in Mice

Protokoll für Long Duration Ganzkörper-Hyperthermie in Mäuse

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 ...

Forschung

Medizin

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

Beurteilung der Herzfunktion und Morphologie Myokardiale Mit Small Animal Look-Locker Inversion Recovery (SALLI) MRI in 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

Studieren Bauchspeicheldrüsenkrebs Stammzelleigenschaften für die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien

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

Sklerale Vernetzungs Mit Riboflavin und UV-A-Strahlung-für Prävention von Axial Myopie in einem Kaninchenmodell

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 Bewertung der Fraktur Kallus Entwicklung während der Knochenheilung bei Mäusen mit einem MRI-kompatiblen Osteosynthese Gerät für Maus Femur

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

Voll automatisierter Strahlung Assistant - eine optimierte Planung Strahlentherapie Planungssystem

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

Ein kleines Tier Modell der Ex Vivo Normothermic Leber Perfusion

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

Messung der isometrischen Kontraktilität der Maus mesenterialen Arterie mit Draht Myographie

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

Erstellung eines Schweinemodells für postmyokarde Infarkt-Herzinsuffizienz für die Stammzellbehandlung

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.

Sarkomere-Verkürzung von pluripotenten Stammzell-abgeleiteten Kardiomyozyten unter Verwendung fluoreszierender Sarkomere-Proteine.

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