Name: surface-enhanced resonance raman scattering nanoprobe ratiometry for detecting microscopic ovarian cancer via folate receptor targeting
Uploaded: 2019-03-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Surface-enhanced Resonance Raman Scattering Nanoprobe Ratiometry for Detecting Microscopic Ovarian Cancer via Folate Receptor Targeting at JoVE.com

De følgende finansieringskilder (til M.F.K.) anerkendes: NIH R01 EB017748, R01 CA222836 og K08 CA16396; Damon Runyon-Rachleff Innovation Award DRR-29-14, Pershing Square Sohn præmie ved Pershing Square Sohn Cancer Research Alliance og MSKCC Center for molekylær billeddannelse & nanoteknologi (CMINT) og den teknologiske udvikling giver. Bekræftelser er også udvidet til MSKCC NIH Core Grant (P30-CA008748) tilskud støtte.

Alle dyreforsøg blev godkendt af institutionelle Animal Care og brug Udvalget af Memorial Sloan Kettering Cancer Center (#06-07-011).
1. guld Nanostar kerne syntese
Bemærk: Guld nanostars bruges som kerner til begge varianter af SERRS nanoprobes anvendes i dette eksperiment.
<ol><li>Forberede 800 mL af 60 mM ascorbinsyre (C6H8O6) løsning i ionbyttet (DI) vand og 8 mL af 20 mM tetrachloroauric syre (HAuCl4</...

<ol>
	<li>Oseledchyk, A., Andreou, C., Wall, M. A., Kircher, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folate-Targeted+Surface-Enhanced+Resonance+Raman+Scattering+Nanoprobe+Ratiometry+for+Detection+of+Microscopic+Ovarian+Cancer.">Folate-Targeted Surface-Enhanced Resonance Raman Scattering Nanoprobe Ratiometry for Detection of Microscopic Ovarian Cancer.</a> ACS Nano. 11 (2), 1488-1497 (2017).</li><li>Andreou, 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=Imaging+of+Liver+Tumors+Using+Surface-Enhanced+Raman+Scattering+Nanoparticles.">Imaging of Liver Tumors Using Surface-Enhanced Raman Scattering Nanoparticles.</a> ACS Nano. 10 (5), 5015-5026 (2016).</li><li>Karabeber, 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=Guiding+brain+tumor+resection+using+surface-enhanced+Raman+scattering+nanoparticles+and+a+hand-held+Raman+scanner.">Guiding brain tumor resection using surface-enhanced Raman scattering nanoparticles and a hand-held Raman scanner.</a> ACS Nano. 8 (10), 9755-9766 (2014).</li><li>Kircher, M. 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=A+brain+tumor+molecular+imaging+strategy+using+a+new+triple-modality+MRI-photoacoustic-Raman+nanoparticle.">A brain tumor molecular imaging strategy using a new triple-modality MRI-photoacoustic-Raman nanoparticle.</a> Nature Medicine. 18 (5), 829-834 (2012).</li><li>Andreou, C., Kishore, S. A., Kircher, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-Enhanced+Raman+Spectroscopy:+A+New+Modality+for+Cancer+Imaging.">Surface-Enhanced Raman Spectroscopy: A New Modality for Cancer Imaging.</a> Journal of Nuclear Medicine. 56 (9), 1295-1299 (2015).</li><li>Harmsen, 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=Rational+design+of+a+chalcogenopyrylium-based+surface-enhanced+resonance+Raman+scattering+nanoprobe+with+attomolar+sensitivity.">Rational design of a chalcogenopyrylium-based surface-enhanced resonance Raman scattering nanoprobe with attomolar sensitivity.</a> Nature Communications. 6, 6570 (2015).</li><li>Harmsen, 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=Surface-enhanced+resonance+Raman+scattering+nanostars+for+high-precision+cancer+imaging.">Surface-enhanced resonance Raman scattering nanostars for high-precision cancer imaging.</a> Science Translational Medicine. 7 (271), 271ra277 (2015).</li><li>Harmsen, S., Wall, M. A., Huang, R., Kircher, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+imaging+using+surface-enhanced+resonance+Raman+scattering+nanoparticles.">Cancer imaging using surface-enhanced resonance Raman scattering nanoparticles.</a> Nature Protocols. 12 (7), 1400-1414 (2017).</li><li>Huang, 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=High+Precision+Imaging+of+Microscopic+Spread+of+Glioblastoma+with+a+Targeted+Ultrasensitive+SERRS+Molecular+Imaging+Probe.">High Precision Imaging of Microscopic Spread of Glioblastoma with a Targeted Ultrasensitive SERRS Molecular Imaging Probe.</a> Theranostics. 6 (8), 1075-1084 (2016).</li><li>Iacono, P., Karabeber, H., Kircher, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+&amp;#34;schizophotonic&amp;#34;+all-in-one+nanoparticle+coating+for+multiplexed+SE(R)RS+biomedical+imaging.">A &amp;#34;schizophotonic&amp;#34; all-in-one nanoparticle coating for multiplexed SE(R)RS biomedical imaging.</a> Angewandte Chemie, International Edition in English. 53 (44), 11756-11761 (2014).</li><li>Spaliviero, 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=Detection+of+Lymph+Node+Metastases+with+SERRS+Nanoparticles.">Detection of Lymph Node Metastases with SERRS Nanoparticles.</a> Molecular Imaging and Biology. 18 (5), 677-685 (2016).</li><li>Nayak, T. 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=Tissue+factor-specific+ultra-bright+SERRS+nanostars+for+Raman+detection+of+pulmonary+micrometastases.">Tissue factor-specific ultra-bright SERRS nanostars for Raman detection of pulmonary micrometastases.</a> Nanoscale. 9 (3), 1110-1119 (2017).</li><li>Thakor, 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=The+fate+and+toxicity+of+Raman-active+silica-gold+nanoparticles+in+mice.">The fate and toxicity of Raman-active silica-gold nanoparticles in mice.</a> Science Translational Medicine. 3 (79), 79ra33 (2011).</li><li>Liu, 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=Effects+of+Cd-based+Quantum+Dot+Exposure+on+the+Reproduction+and+Offspring+of+Kunming+Mice+over+Multiple+Generations.">Effects of Cd-based Quantum Dot Exposure on the Reproduction and Offspring of Kunming Mice over Multiple Generations.</a> Nanotheranostics. 1 (1), 23-37 (2017).</li><li>Wu, 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=The+biocompatibility+studies+of+polymer+dots+on+pregnant+mice+and+fetuses.">The biocompatibility studies of polymer dots on pregnant mice and fetuses.</a> Nanotheranostics. 1 (3), 261-271 (2017).</li><li>Garai, 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=High-sensitivity+real-time,+ratiometric+imaging+of+surface-enhanced+Raman+scattering+nanoparticles+with+a+clinically+translatable+Raman+endoscope+device.">High-sensitivity real-time, ratiometric imaging of surface-enhanced Raman scattering nanoparticles with a clinically translatable Raman endoscope device.</a> Journal of Biomedical Optics. 18 (9), 096008 (2013).</li><li>Wang, Y. W., 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=Rapid+ratiometric+biomarker+detection+with+topically+applied+SERS+nanoparticles.">Rapid ratiometric biomarker detection with topically applied SERS nanoparticles.</a> Technology (Singap World Sci). 2 (2), 118-132 (2014).</li><li>Lengyel, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ovarian+cancer+development+and+metastasis.">Ovarian cancer development and metastasis.</a> American Journal of Pathology. 177 (3), 1053-1064 (2010).</li><li>Vergote, I. B., Marth, C., Coleman, R. L. <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+the+folate+receptor+in+ovarian+cancer+treatment:+evidence,+mechanism,+and+clinical+implications.">Role of the folate receptor in ovarian cancer treatment: evidence, mechanism, and clinical implications.</a> Cancer and Metastasis Reviews. 34 (1), 41-52 (2015).</li><li>Fasolato, 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=Folate-based+single+cell+screening+using+surface+enhanced+Raman+microimaging.">Folate-based single cell screening using surface enhanced Raman microimaging.</a> Nanoscale. 8 (39), 17304-17313 (2016).</li><li>Wang, Y. W., 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=Raman-Encoded+Molecular+Imaging+with+Topically+Applied+SERS+Nanoparticles+for+Intraoperative+Guidance+of+Lumpectomy.">Raman-Encoded Molecular Imaging with Topically Applied SERS Nanoparticles for Intraoperative Guidance of Lumpectomy.</a> Cancer Research. 77 (16), 4506-4516 (2017).</li><li>Andreou, C., Pal, S., Rotter, L., Yang, J., Kircher, M. F. <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+in+Nanotechnology+and+Theranostics.">Molecular Imaging in Nanotechnology and Theranostics.</a> Molecular Imaging and Biology. 19 (3), 363-372 (2017).</li><li>Chitgupi, U., Qin, Y., Lovell, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+Nanomaterials+for+Phototherapy.">Targeted Nanomaterials for Phototherapy.</a> Nanotheranostics. 1 (1), 38-58 (2017).</li><li>Choi, 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=Iodinated+Echogenic+Glycol+Chitosan+Nanoparticles+for+X-ray+CT/US+Dual+Imaging+of+Tumor.">Iodinated Echogenic Glycol Chitosan Nanoparticles for X-ray CT/US Dual Imaging of Tumor.</a> Nanotheranostics. 2 (2), 117-127 (2018).</li><li>Dubey, R. 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=Novel+Hyaluronic+Acid+Conjugates+for+Dual+Nuclear+Imaging+and+Therapy+in+CD44-Expressing+Tumors+in+Mice+In+Vivo.">Novel Hyaluronic Acid Conjugates for Dual Nuclear Imaging and Therapy in CD44-Expressing Tumors in Mice In Vivo.</a> Nanotheranostics. 1 (1), 59-79 (2017).</li><li>Gupta, M. 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=Recent+strategies+to+design+vascular+theranostic+nanoparticles.">Recent strategies to design vascular theranostic nanoparticles.</a> Nanotheranostics. 1 (2), 166-177 (2017).</li><li>Huang, Y. J., Hsu, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TRAIL-functionalized+gold+nanoparticles+selectively+trigger+apoptosis+in+polarized+macrophages.">TRAIL-functionalized gold nanoparticles selectively trigger apoptosis in polarized macrophages.</a> Nanotheranostics. 1 (3), 326-337 (2017).</li><li>Pal, S., Harmsen, S., Oseledchyk, A., Hsu, H. T., Kircher, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MUC1+Aptamer+Targeted+SERS+Nanoprobes.">MUC1 Aptamer Targeted SERS Nanoprobes.</a> Advanced Functional Materials. 27 (32), (2017).</li><li>Zanganeh, 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=Iron+oxide+nanoparticles+inhibit+tumour+growth+by+inducing+pro-inflammatory+macrophage+polarization+in+tumour+tissues.">Iron oxide nanoparticles inhibit tumour growth by inducing pro-inflammatory macrophage polarization in tumour tissues.</a> Nat Nanotechnol. 11 (11), 986-994 (2016).</li><li>Lee, J., Lee, Y. M., Kim, J., Kim, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Doxorubicin/Ce6-Loaded+Nanoparticle+Coated+with+Polymer+via+Singlet+Oxygen-Sensitive+Linker+for+Photodynamically+Assisted+Chemotherapy.">Doxorubicin/Ce6-Loaded Nanoparticle Coated with Polymer via Singlet Oxygen-Sensitive Linker for Photodynamically Assisted Chemotherapy.</a> Nanotheranostics. 1 (2), 196-207 (2017).</li><li>Li, R., Zheng, K., Yuan, C., Chen, Z., Huang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Be+Active+or+Not:+the+Relative+Contribution+of+Active+and+Passive+Tumor+Targeting+of+Nanomaterials.">Be Active or Not: the Relative Contribution of Active and Passive Tumor Targeting of Nanomaterials.</a> Nanotheranostics. 1 (4), 346-357 (2017).</li><li>Lin, S. Y., Huang, R. Y., Liao, W. C., Chuang, C. C., Chang, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+PEGylated+Albumin/IR780/Iron+Oxide+Nanocomplexes+for+Cancer+Photothermal+Therapy+and+MR+Imaging.">Multifunctional PEGylated Albumin/IR780/Iron Oxide Nanocomplexes for Cancer Photothermal Therapy and MR Imaging.</a> Nanotheranostics. 2 (2), 106-116 (2018).</li><li>Roberts, 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=Sonophore-enhanced+nanoemulsions+for+optoacoustic+imaging+of+cancer.">Sonophore-enhanced nanoemulsions for optoacoustic imaging of cancer.</a> Chemical Science (Royal Society of Chemistry: 2010). 9 (25), 5646-5657 (2018).</li><li>Liu, L., Ruan, Z., Yuan, P., Li, T., Yan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+Self-Sufficient+Amphiphilic+Polypeptide+Nanoparticles+Encapsulating+BODIPY+for+Potential+Near+Infrared+Imaging-guided+Photodynamic+Therapy+at+Low+Energy.">Oxygen Self-Sufficient Amphiphilic Polypeptide Nanoparticles Encapsulating BODIPY for Potential Near Infrared Imaging-guided Photodynamic Therapy at Low Energy.</a> Nanotheranostics. 2 (1), 59-69 (2018).</li><li>Liu, R., Tang, J., Xu, Y., Zhou, Y., Dai, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-sized+Indocyanine+Green+J-aggregate+as+a+One-component+Theranostic+Agent.">Nano-sized Indocyanine Green J-aggregate as a One-component Theranostic Agent.</a> Nanotheranostics. 1 (4), 430-439 (2017).</li><li>Sneider, A., VanDyke, D., Paliwal, S., Rai, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remotely+Triggered+Nano-Theranostics+For+Cancer+Applications.">Remotely Triggered Nano-Theranostics For Cancer Applications.</a> Nanotheranostics. 1 (1), 1-22 (2017).</li><li>Wall, M. 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=Surfactant-Free+Shape+Control+of+Gold+Nanoparticles+Enabled+by+Unified+Theoretical+Framework+of+Nanocrystal+Synthesis.">Surfactant-Free Shape Control of Gold Nanoparticles Enabled by Unified Theoretical Framework of Nanocrystal Synthesis.</a> Advanced Materials. 29 (21), (2017).</li><li>Sonali, , 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=Nanotheranostics:+Emerging+Strategies+for+Early+Diagnosis+and+Therapy+of+Brain+Cancer.">Nanotheranostics: Emerging Strategies for Early Diagnosis and Therapy of Brain Cancer.</a> Nanotheranostics. 2 (1), 70-86 (2018).</li></ol>

Protokollen beskrevet her giver instruktion for syntesen af to "varianter" af SERRS nanoprobes, og deres beskæftigelse i mus for Raman imaging af æggestokkene tumor overekspression folat Receptor, bruger en ratiometric algoritme. Den største fordel af Raman imaging over andre optiske billeddannelse teknikker (såsom fluorescens) er det nanoprobe signal, som ikke kan blive forvirret med alle signaler af biologisk oprindelse høj specificitet. I dette legemliggørelse af Raman imaging, er nanopartikler ikke administrere...

Raman imaging med overflade forbedret Raman spredning (SERS) nanopartikler har vist lovende i skildrer læsioner i en række indstillinger og for mange forskellige tumor typer1,2,3,4 . Den største fordel ved SERS nanopartikler er deres fingeraftryk-lignende spektrale signatur, giver dem ubestridelige registrering, der ikke er forvirret af biologiske baggrund signaler5. Derudover intensiteten af det udsendte signal forstærkes yderligere med brug af reporter molekyler (farvestoffer) med absorbans maxima i overensstemmelse med excitation laser, giver anledning til overflade forbedret resonans Raman spredning (SERRS) nanopartikler med endnu større følsomhed6,7,8,9,10,11,12.
En barriere, der skal løses for vedtagelse af SE(R)RS nanopartikler13 og mange andre nanopartikel konstruktioner14,15 til klinisk brug er deres tilstand af administration, som intravenøs injektion forårsager systemisk eksponering af agent, og nødvendiggør omfattende test for at udelukke potentielle skadevirkninger. I denne artikel, vi præsenterer en anden paradigme baseret på anvendelsen af nanopartikler lokalt i vivo, direkte ind i bughulen under operationen, efterfulgt af en vask skridt til at fjerne enhver ubundne nanopartikler1. Denne tilgang er i overensstemmelse med roman terapeutiske tilgange, der er i øjeblikket under efterforskning, der også gør brug af lokale instillation af agenter ind i bughulen, kaldet hyperthermic intraperitoneal kemoterapi (HIPEC). Derfor, selve princippet bør være relativt let at integrere i en klinisk arbejdsproces. Vi har studeret biodistribution af nanopartikler efter intraperitoneal ansøgningen, og har ikke observeret nogen påviselig absorption i systemisk cirkulation1. Derudover omgår lokale ansøgning tilgang binding af nanopartikler af Retikuloendoteliale system, så antallet af nanopartikler kræves reduceres markant. Men, når det påføres topisk, antistof-functionalized nanopartikler tendens til at holde sig på de viscerale overflader selv i mangel af deres mål. For at minimere falske positive signaler på grund af ikke-specifik nanopartikel vedhæftning, forfølger vi en ratiometric tilgang, hvor et molekylært målrettet nanoprobe giver den specifikke signal og en ikke-målrettet kontrol nanoprobe, med forskellige Raman spektrum, regnskaber for ikke-specifikke baggrund16,17. Vi har vist denne metode af topikalt overflade forbedret resonans Raman ratiometric spektroskopi for nylig i en musemodel af diffuse æggestokkræft1.
Det overordnede mål med denne metode er at udvikle to SERRS nanoprobes, en målrettet og en ikke-specifik, skal anvendes lokalt i musemodeller, for at billede prævalens/overekspression af en cancer-relaterede biomarkør ved hjælp af ratiometric påvisning af de to sonder via Raman imaging. I dette arbejde, blev folat receptor (FR) valgt som mål, da dette er en markør upregulated i mange ovariecancer18,19. Raman microimaging med SERS-baserede nanopartikler er også blevet påvist for kræft celle identifikation20. To forskellige "varianter" af Raman nanopartikler er syntetiseret, hver der følger sit fingeraftryk fra en forskellige økologiske farvestof. Nanopartikler består af en stjerne-formet guld kerne omgivet af en silica shell og demonstrere overflade plasmon resonans på ca 710 nm. Raman reporter (økologisk farvestof) deponeres samtidig med dannelsen af silica shell. Endelig til den FR-målrettet nanoprobes (αFR-NPs) er silica shell konjugeret med antistoffer, der henviser til, at de ikke-målrettet nanoprobes (nt-NPs) er passivated med en éncellelag af polyethylenglycol (PEG).
Denne teknik var med held bruges til at knytte mikroskopiske tumorer i mus xenograft model af diffuse metastatisk kræft i æggestokkene (SKOV-3), viser sin anvendelighed til in vivo brug. Det kan også udvides til anvendelse i skåret væv, tumor fænotyper eller margin bestemmelse efter debulking som vist i en beslægtet undersøgelse21.
SERRS nanoprobes skabe en robust platform for oprettelsen af flere målrettede tags for biomarkører, syntetiseret med enkle kemiske reaktioner som skitseret skematisk i figur 1. Vi præsenterer her, protokol for syntesen af de to typer af SERRS nanoprobes (afsnit 1-3), udviklingen af en passende æggestokkræft musemodel (afsnit 4), administration af nanoprobes og billeddannelse (afsnit 5), og endelig dataanalyse og visualisering (afsnit 6).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:764px;" width="764">
	<tbody>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Name of Reagent</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td style="width:132px;"></td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Ascorbic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A5960</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">3-MPTMS</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>175617</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Ammonium hydroxide (28%)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>338818</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Anti-Folate Receptor antibody [LK26]&#160;</td>
			<td>AbCam</td>
			<td>ab3361</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Dimethyl sulfoxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right">276855</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Dimethyl sulfoxide (anhydrous)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>276855</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Ethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>792780</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">IR140</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>260932</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">IR780 perchlorate*</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>576409</td>
			<td>Discontinued*</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Isopropanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>650447</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">N.N.Dimethylformamide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>227056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">PEG crosslinker</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>757853</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">PEG-maleimide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>900339</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Tetrachloroauric Acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>244597</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Tetraethyl Orthosilicate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>86578</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">*IR792</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>425982</td>
			<td>*Alternative</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Name of Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Dialysis cassette (3,500 MWCO)</td>
			<td>ThermoFIsher</td>
			<td align="right">87724</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">Centrifugal filters</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>UFC510096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">inVia confocal Raman microscope</td>
			<td>Renishaw</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MATLAB (v2014b)</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PLS Toolbox (v8.0)</td>
			<td>Eigenvector research</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

surface-enhanced resonance raman scattering nanoprobe ratiometry for detecting microscopic ovarian cancer via folate receptor targeting

Kræft i æggestokkene repræsenterer den dødeligste gynækologisk malignitet. De fleste patienter til stede på et fremskredent stadium (FIGO stadie III eller IV), når lokale metastatisk sprede allerede er indtruffet. Kræft i æggestokkene har imidlertid et entydigt mønster af metastatisk spredning, idet tumor implantater er oprindeligt indeholdt i bughulen. Denne funktion kunne aktivere, i princippet, det komplette resektion af tumor implantater med helbredende hensigt. Mange af disse metastatisk læsioner er mikroskopiske, hvilket gør dem svære at identificere og behandle. Neutralisere sådanne micrometastases menes at være et vigtigt mål mod at fjerne tumor recidiv og opnå langsigtet overlevelse. Raman imaging med overflade forbedret resonans Raman spredning nanoprobes kan bruges til at afgrænse mikroskopiske tumorer med høj følsomhed, på grund af deres lyse og bioorthogonal spektrale signaturer. Her, vi beskrive syntesen af to varianter af sådanne nanoprobes: et antistof-functionalized, der henvender sig til folat receptor — overexpressed i mange ovariecancer — og en ikke-målrettet kontrol nanoprobe, med forskellige spektre. Nanoprobes er co-administreret intraperitoneal til musemodeller af metastatisk menneskelige æggestokkene adenocarcinom. Alle dyreforsøg blev godkendt af institutionelle Animal Care og brug Udvalget af Memorial Sloan Kettering Cancer Center. Bughulen i dyr er kirurgisk udsat, vasket og scannet med en Raman microphotospectrometer. Efterfølgende Raman underskrifter fra de to nanoprobes er afkoblet, ved hjælp af en klassisk mindste kvadraters montering algoritme, og deres respektive scores opdelt til at give et ratiometric signal af folat-målrettet over ikke-målrettede sonder. På denne måde, er mikroskopiske metastaser visualiseret med høj specificitet. Den største fordel ved denne tilgang er, at den lokale ansøgning ind i bughulen — som kan gøres praktisk under den kirurgiske procedure – kan mærke tumorer uden at udsætte patienten for systemisk nanopartikel eksponering. Falsk positive signaler, som stammer fra ikke-specifik binding af nanoprobes på visceral overflader kan elimineres ved at følge en ratiometric tilgang, hvor målrettet og ikke-målrettet nanoprobes med særskilte Raman signaturer er anvendt som en blanding. Proceduren, der er i øjeblikket stadig begrænset af manglen på en kommerciel wide-felt Raman imaging kamerasystem, som engang tilgængelige vil give mulighed for anvendelse af denne teknik i teatret drift.

For kvalitetskontrollen, kan at nanopartikler karakteriseres ved hjælp af en række metoder under syntese processen, herunder TEM, DLS, nanopartikel tracking analyse og UV/Vis absorbans spektroskopi, som vist i figur 2.
På denne måde, størrelsen af guld nanostar core (beskrevet i afsnit 1), dannelsen af silica shell (afsnit 2) og efterfølgende overflade functionalization (afsnit 3) kan være ko...

Watch this Scientific Journal Video about Surface-enhanced Resonance Raman Scattering Nanoprobe Ratiometry for Detecting Microscopic Ovarian Cancer via Folate Receptor Targeting at JoVE.com

Surface-enhanced Resonance Raman Scattering Nanoprobe Ratiometry for Detecting Microscopic Ovarian Cancer via Folate Receptor Targeting

Kræft i æggestokkene danner metastaser i hele bughulen. Her præsenterer vi en protokol til at foretage og brug folat-receptor målrettet overflade-forstærket resonans Raman spredning nanoprobes, der afslører disse læsioner med høj specificitet via ratiometric imaging. Nanoprobes er blevet administreret intraperitoneal til levende mus, og de afledte billeder korrelere godt med histologi.

Overflade-forstærket resonans Raman spredning Nanoprobe Ratiometry til påvisning af mikroskopiske æggestokkræft via folat Receptor målretning

Ovarian cancer represents the deadliest gynecologic malignancy. Most patients present at an advanced stage (FIGO stage III or IV), when local metastatic ...

Denne metode anvender lokal anvendelse af nanopartikler til billedet mikroskopiske tumorer, især i maligne sygdomme, der endnu ikke har adgang til vaskulaturen, såsom metastase af kræft i æggestokkene. Denne teknik er ratiometric, billeddannelse målrettet og ikke-målrettede nanopartikler i en enkelt scanning for at mindske falske signaler og afsløre det sande omfang af tumoren. Disse nanopartikler kan administreres ved intraperitoneal eller intravenøs injektion for høj præcision billeddannelse af kræft i æggestokkene og mange andre tumortyper.For guld nanostar core syntese placere en konisk kolbe indeholdende 800 milliliter frisk fremstillet ascorbinsyre opløsning på en magnetisk røre plade ved fire grader Celsius og fremkalde en stabil vortex. Tilsæt hurtigt otte milliliter frisklavet tetrachlorausyreopløsning til vortex. Inden for få sekunder nanostars vil danne og løsningen vil påtage sig en mørkeblå farve.Hæld nanostar suspension i 50-milliliter koniske rør til centrifugering og aspirere alle, men de sidste 200 mikroliter af supernatant fra hvert rør i slutningen af spin. Brug en mikropipette til at resuspendre nanopartiklerne i hvert rør, før du samler alle nanopartiklerne i en enkelt dialysekassette. Derefter dialyze nanopartikler i mindst tre dage mod to liter deioniseret vand ændre vandet dagligt.For silica shell formation, først tilføje 10 milliliter isopropanol, 500 mikroliter af TEOS, 200 mikroliter af deioniseret vand, og 60 mikroliter af farvestof til en 50-milliliter konisk rør. Og tilsæt tre milliliter ethanol, og 200 mikroliter ammoniumhydroxid til et 15-milliliter rør. Dernæst sonikere dialyseret nanostjerner at sprede eventuelle klynger og tilføje 1,2 milliliter nanostjerner til røret.Placer 50-milliliter røret på en vortex mixer og fremkalde en stabil vortex. Tilsæt hurtigt nanostaropløsningen til 50-milliliterrøret med ca. fem sekunders blanding, før røret hurtigt overføres til en shaker i 15 minutter ved 300 omdr./min. ved stuetemperatur. De to rør skal kombineres hurtigt og under konstant nixing for at sikre, at silication reaktion sker på nanostjerner og for at minimere fri silica produktion.Ved slutningen af inkubationen fylde røret med ethanol til at slukke reaktionen og indsamle nanostjerner ved centrifugering. Aspirere alle, men om de sidste 500 mikroliter af supernatant passe på ikke at forstyrre pellet og resuspendere nanopartikler i en milliliter frisk ethanol. Derefter overføres opløsningen til et 1,5 milliliter centrifugerør til fire milliliter ethanolvask ved centrifugering, der resuspenring pellet ved ultralydbehandling i ca. et sekund mellem hver vask.At indføre thioler til partikeloverfladerne, efter den sidste vask resuspend pellet i en milliliter af en 85% ethanol, 10%3-mercaptopropyl-trimethoxysilane, og 5% deioniseret vandopløsning for en en-til to-timers inkubation ved stuetemperatur. Ved slutningen af inkubationen vaskes thiol funktionaliserede nanopartikler ved centrifugering som angivet, og pelleten skal resuseres ved ultralydbehandling mellem vaske. For antistof funktionaliseret anti-folat receptor nanoprobes reagere 200 mikrogram anti-folat bindende protein antistof med tifold molar overskud af PEG cross-linker i 500 mikroliter af HEPES buffer.Efter 30 minutter koncentreres antistoffet ved centrifugering i et centrifugalfilter, hvor antistoffet genvindes ved at vende filteret i et nyt rør for en ekstra centrifugering. Bland derefter thiol funktionaliserede nanopartikler med det koncentrerede antistof og inkubere blandingen i mindst 30 minutter ved stuetemperatur. For at danne ikke-målrettede nanoprober tilføje fem milligram methoxy-afsluttet PEG 5000 maleimide opløst i DMSO til thiol-funktionaliserede nanopartikler i 500 mikroliter HEPES buffer for en mindst 30-minutters inkubation ved stuetemperatur.For nanoprobe injektion spin ned både nanoprobe smag og resuspend pellets i frisk MES buffer på en 600 picomolar koncentration. Bland nanopartiklerne og indfør en milliliter af den resulterende opløsning i en en milliliter sprøjte udstyret med en 26-gauge nål pr mus og intraperitoneally injicere hele volumen i maven af hver mus. Derefter forsigtigt massere maven til at distribuere nanopartikler i hele bughulen.Efter mindst 25 minutter sikre lemmer af en aflivet injiceret dyr på en kirurgisk platform og bruge savtakkede kraftker og dissektion saks til at fjerne huden til at udsætte bughinden. Incise bughinden. Fastgør bughindeklapperne til platformen, og vask indersiden af bughulen med mindst 60 milliliter PBS.Overfør derefter platformen til et Raman-spektrofotometer med en opretstående optisk konfiguration og en motoriseret fase og billede maven under de relevante billedparametre. Dette er afgørende, at brændplan for Raman scanningen er på overfladen af det meste af indvolde. Hvis organerne er ude af flyet, vil det erhvervede signal ikke være nyttigt.Til kvalitetskontrol kan nanopartiklerne karakteriseres ved hjælp af en række forskellige metoder under synteseprocessen, herunder transmissionseleknemikroskopi, dynamisk lysspisting, nanopartikelsporingsanalyse og ultraviolet synlig absorbentspektroskopi. Raman målinger afslører tilstedeværelsen af den unikke spektre af hver smag af nanopartikel i hele syntesen. Typiske reaktionsudbytter og koncentrationer afhænger i høj grad af pipetteringsteknikken under vasketrinnene.Raman-spektre kan behandles for at fjerne fluorescensen og normaliseres til enhedsområde for at kompensere for signalstyrken, før de anvendte de klassiske mindst firkanter. Selv om de klassiske mindst kvadrerede scores på hver nanoprobe referencespektrum ikke individuelt giver de specifikke steder af tumorer, de punkt-wise nøgletal afslører tilstedeværelsen af den formidlede mikroskopiske spredning. Mens du forsøger denne procedure er det vigtigt at huske at validere nanopartikler på hvert trin i syntesen som kvaliteten af nanopartikler stærkt påvirker slutresultaterne.Denne teknik viser forskernes potentiale til at bruge SERRS-nanoprober til påvisning af tumorrelaterede markører i dyremodeller og punkterede patientvæv med en høj grad af mikroskopisk præcision.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Intra-iliac Artery Injection for Efficient and Selective Modeling of Microscopic Bone Metastasis

Intra-iliaca Artery Injection til effektiv og selektiv Modellering af mikroskopiske knoglemetastaser

Intra-iliac artery (IIA) injection is an efficient approach to introduce metastatic lesions of various cancer cells in animals. Compared to the widely ...

Murine Experimental Model of Original Tumor Development and Peritoneal Metastasis via Orthotopic Inoculation with Ovarian Carcinoma Cells

Murine Experimental Model of Original Tumor Development and Peritoneal Metastasis via Orthotopic Inoculation with Ovarian Carcinoma Cells

Murine Eksperimentel Model af oprindelige tumor udvikling og Peritoneal Metastase<em&gt; via</em&gt; Orthotopisk Podning med ovariekarcinomceller

Epithelial ovarian carcinoma (EOC) is associated with a poor prognosis because it shows peritoneal dissemination. To improve the prognosis, it is ...

An Integrated Platform for Genome-wide Mapping of Chromatin States Using High-throughput ChIP-sequencing in Tumor Tissues

En integreret Platform for Genome-wide kortlægning af kromatin stater ved hjælp af høj overførselshastighed ChIP-sekventering i Tumor væv

Histone modifications constitute a major component of the epigenome and play important regulatory roles in determining the transcriptional status of ...

A GPC3-targeting Bispecific Antibody, GPC3-S-Fab, with Potent Cytotoxicity

En GPC3-målretning Bispecific antistof, GPC3-S-Fab med potente cytotoksicitet

This protocol describes the construction and functional studies of a bispecific antibody (bsAb), GPC3-S-Fab. bsAbs can recognize two different epitopes ...

Synthesis and Characterization of Placental Chondroitin Sulfate A (plCSA)-Targeting Lipid-Polymer Nanoparticles

Synthesis and Characterization of Placental Chondroitin Sulfate A plCSA-Targeting Lipid-Polymer Nanoparticles

Syntese og karakterisering af placenta Chondroitin sulfat en (plCSA) - målretning Lipid - Polymer nanopartikler

An effective cancer therapeutic method reduces and eliminates tumors with minimal systemic toxicity. Actively targeting nanoparticles offer a promising ...

Detecting the Ligand-binding Domain Dimerization Activity of Estrogen Receptor Alpha Using the Mammalian Two-Hybrid Assay

Påvisning af Ligand-bindende domæne Dimerization aktivitet af østrogen Receptor Alpha ved hjælp af de pattedyr to-Hybrid Assay

Estrogen receptor alpha (ER&#945;) is an estrogenic ligand-dependent transcription regulator. The sequence of ER&#945; protein is highly conserved among ...

Manufacturing Chimeric Antigen Receptor (CAR) T Cells for Adoptive Immunotherapy

Manufacturing Chimeric Antigen Receptor CAR T Cells for Adoptive Immunotherapy

Fremstilling af Chimeric antigen receptor (bil) T-celler til adoptiv immunterapi

Adoptive immunotherapy holds promise for the treatment of cancer and infectious disease. We describe a simple approach to transduce primary human T cells ...

Preparation of Mitochondria from Ovarian Cancer Tissues and Control Ovarian Tissues for Quantitative Proteomics Analysis

Fremstilling af mitokondrier fra æggestokkene Cancer væv og kontrol ovarie væv til kvantitativ proteomics analyse

Ovarian cancer is a common gynecologic cancer with high mortality but unclear molecular mechanism. Most ovarian cancers are diagnosed in the advanced ...

Quantifying Replication Stress in Ovarian Cancer Cells Using Single-Stranded DNA Immunofluorescence

Kvantificering af replikationsstress i ovariecancerceller ved hjælp af enkeltstrenget DNA-immunofluorescens

Replication stress is a hallmark of several ovarian cancers. Replication stress can emerge from multiple sources, including double-strand breaks, ...

Visualizing DNA Damage Repair Proteins in Patient-Derived Ovarian Cancer Organoids via Immunofluorescence Assays

Visualizing DNA Damage Repair Proteins in Patient-Derived Ovarian Cancer Organoids via Immunofluorescence Assays

Visualisering af DNA-skadereparationsproteiner i patientafledte ovariecancerorganoider via immunofluorescensassays

Immunofluorescence is one of the most widely used techniques to visualize target antigens with high sensitivity and specificity, allowing for the accurate ...