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 volgende financieringsbronnen (naar MFK) zijn erkend: NIH R01 EB017748, R01 CA222836 en K08 CA16396; Damon Runyon-Rachleff innovatie Award DRR-29-14, Pershing Square Sohn prijs door de Alliantie voor energieonderzoek van Pershing Square Sohn kanker, en MSKCC centrum voor moleculaire beeldvorming & nanotechnologie (CMINT) en technologieontwikkeling verleent. Bevestigingen zijn ook uitgebreid tot de subsidiefinanciering ondersteuning die wordt geboden door de MSKCC NIH Core subsidie (P30-CA008748).

Alle dierlijke studies werden goedgekeurd door de institutionele Animal Care en gebruik Comité van Memorial Sloan Kettering Cancer Center (#06-07-011).
1. gouden Nanostar Core synthese
Opmerking: Gouden nanostars worden gebruikt als kernen voor beide smaken van de SERRS nanoprobes gebruikt in dit experiment.
<ol><li>800 mL van 60 mM ascorbinezuur (C6H8O6) oplossing in gedeïoniseerd water (DI) en 8 mL van 20 mM te...

<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>

Voorziet het protocol beschreven hier instructie voor de synthese van twee "flavors" van SERRS nanoprobes, en hun werkgelegenheid in muizen Raman imaging van ovariële tumor overexpressing de Receptor van folaat, een ratiometric algoritme gebruikt. Het belangrijkste voordeel van Raman imaging over andere optische beeldvormende technieken (zoals fluorescentie) is de hoge specificiteit van het nanosonde signaal dat niet kan worden verward met alle signalen van biologische oorsprong. In deze belichaming van Raman imaging, w...

Raman imaging met 'Oppervlakte verbeterde Raman verstrooiing' (SERS) nanodeeltjes heeft aangetoond grote belofte in uitgezet laesies in een verscheidenheid van instellingen en voor vele verschillende tumor type1,2,3,4 . Het belangrijkste voordeel van SERS nanodeeltjes is hun vingerafdruk-achtige spectrale signatuur, bieden ze onbetwistbaar opsporen die niet door biologische achtergrond signalen5is verward. Bovendien, de intensiteit van het uitgezonden signaal wordt verder versterkt met het gebruik van verslaggever moleculen (kleurstoffen) met absorptie maxima in overeenstemming met de excitatie-laser, die aanleiding geven tot het 'oppervlakte verbeterde resonantie Raman verstrooiing' (SERRS) nanodeeltjes met nog grotere gevoeligheid6,7,8,9,10,11,12.
Een barrière die moet worden aangepakt voor de aanneming van SE(R)RS nanodeeltjes13 en vele andere nanoparticle constructies14,15 voor klinisch gebruik is hun wijze van toediening, zoals intraveneuze injectie systemische veroorzaakt blootstelling van de agent, en vereist uitgebreide testen als u wilt uitsluiten van mogelijke bijwerkingen. In dit artikel presenteren wij een ander paradigma gebaseerd op de toepassing van nanodeeltjes lokaal in vivo, direct in de peritoneale holte tijdens chirurgie, gevolgd door een wassen stap voor verwijderen van een niet-afhankelijke nanodeeltjes1. Deze aanpak is in overeenstemming met de nieuwe therapeutische benaderingen die momenteel onderzochte waardoor ook gebruik van een lokale toediening van agenten in de peritoneale Holte, genaamd hyperthermic intraperitoneaal chemotherapie (HIPEC). Aldus, het principe zelf moet zijn relatief eenvoudig te integreren in een klinische werkstroom. We hebben het ook van de nanodeeltjes onderzocht na intraperitoneale toediening, en eventuele detecteerbare absorptie in de systemische circulatie1niet in acht genomen. Daarnaast omzeilt de lokale toepassing aanpak de inbeslagneming van nanodeeltjes door het reticuloendotheliaal-systeem, dus de nummers van nanodeeltjes vereist zijn aanzienlijk verminderd. Echter, wanneer toegepast topicaal, antilichaam-matiemaatschappij nanodeeltjes neiging te houden op de viscerale oppervlakken zelfs in de afwezigheid van hun doel. Oog op het minimaliseren van valse positieve signalen als gevolg van niet-specifieke nanoparticle hechting, wij streven naar een benadering van de ratiometric, waar een moleculair gerichte nanosonde zorgt voor het specifieke signaal en een niet-gerichte controle-nanosonde, met verschillende Raman spectrum, accounts voor niet-specifieke achtergrond16,17. We hebben aangetoond dat deze methode van topisch toegepast oppervlakte verbeterde resonantie ratiometric Ramanspectroscopie onlangs in een muismodel van diffuse eierstokkanker1.
Het algemene doel van deze methode is het ontwikkelen van twee SERRS nanoprobes, een gerichte en één niet-specifieke, moeten lokaal worden toegepast in muismodellen, om het beeld van de prevalentie/overexpressie van kanker gerelateerde biomerker met behulp van ratiometric detectie van de twee sondes via Raman imaging. In dit werk, werd de folaat receptor (FR) gekozen als de doelgroep, zoals dit een upregulated van de markering in vele ovariële kanker18,19 is. Raman microimaging met nanodeeltjes SERS gebaseerde is ook aangetoond voor kanker cel identificatie20. Twee verschillende "flavors" van Raman nanodeeltjes worden gesynthetiseerd, elk die haar vingerafdruk voortvloeien uit een verschillende organische kleurstof. De nanodeeltjes bestaan uit een ster-vormig gouden kern omgeven door een silica omhulsel en tonen oppervlakte plasmon resonantie op ongeveer 710 nm. De verslaggever Raman (organische kleurstof) wordt gelijktijdig met de vorming van silica shell gestort. Ten slotte is de silica shell voor de FR-gerichte nanoprobes (αFR-NPs) geconjugeerd met antilichamen, overwegende dat de niet-gerichte nanoprobes (nt-NPs) zijn gepassiveerd met een enkelgelaagde van polyethyleenglycol (PEG).
Deze techniek werd met succes gebruikt om de kaart van microscopische tumoren in een muismodel van xenograft van diffuse metastatische ovariale kanker (SKOV-3), demonstreren de toepasbaarheid ervan voor in vivo gebruik. Het kan ook worden uitgebreid voor gebruik in het verwijderde weefsel, voor tumor fenotypering of marge vaststelling na debulking zoals in een cognaat studie21.
SERRS nanoprobes zorgen voor een robuust platform voor het creëren van meerdere gerichte labels voor biomarkers, gesynthetiseerd met eenvoudige chemische reacties, zoals schematisch aangegeven in Figuur 1. Hier presenteren we het protocol voor de synthese van de twee soorten SERRS nanoprobes (secties 1-3), de ontwikkeling van een geschikt eierstokkanker muismodel (punt 4), het beheer van nanoprobes en beeldvorming (sectie 5) en ten slotte de data-analyse en Visualisatie (punt 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

Eierstokkanker vertegenwoordigt de dodelijkste gynecologic maligniteit. De meeste patiënten presenteren in een vergevorderd stadium (FIGO fase III of IV), wanneer lokale metastatische verspreiden zich al heeft voorgedaan. Echter, ovariale kanker heeft een uniek patroon van metastatische verspreiding, tumor implantaten in eerste instantie zijn vervat in de peritoneale holte. Deze functie kan inschakelen, in principe de volledige resectie van de tumor implantaten met een curatieve intentie. Veel van deze metastatische letsels zijn microscopische, waardoor ze moeilijk te identificeren en behandelen. Neutraliseren van dergelijke micrometastasen wordt verondersteld te zijn een grote doel naar het elimineren van de herhaling van de tumor en het bereiken van voortbestaan op lange termijn. Raman imaging met oppervlakte verbeterde resonantie Raman verstrooiing nanoprobes kan worden gebruikt om af te bakenen microscopische tumoren met hoge gevoeligheid, als gevolg van hun heldere en bioorthogonal spectrale signatuur. Hier beschrijven we de synthese van twee 'smaken' van zo'n nanoprobes: antilichaam-matiemaatschappij een die zich richt op de receptor folaat — overexpressie in veel kanker van de eierstokken — en een niet-gerichte controle-nanosonde, met verschillende spectra. De nanoprobes zijn mede door de overheid gereguleerde intraperitoneally aan Muismodellen van metastatische menselijke ovariële adenocarcinoom. Alle dierlijke studies werden goedgekeurd door de institutionele Animal Care en gebruik Comité van Memorial Sloan Kettering Cancer Center. De peritoneale holte van de dieren is operatief blootgesteld gewassen en gescand met een Raman-microphotospectrometer. Vervolgens de Raman handtekeningen van de twee nanoprobes zijn ontkoppelde met behulp van een algoritme voor de montage van klassieke kleinste kwadraten, en hun respectievelijke scores verdeeld zodat een ratiometric signaal van folaat-gerichte over irrelevante sondes. Op deze manier worden de microscopische uitzaaiingen gevisualiseerd met hoge specificiteit. Het belangrijkste voordeel van deze aanpak is dat de lokale applicatie in de peritoneale holte — die kan gemakkelijk worden gedaan tijdens de chirurgische ingreep — tumoren kunt labelen zonder de patiënt te onderwerpen aan de systemische nanoparticle blootstelling. Valse positieve signalen die voortvloeien uit niet-specifieke binding van de nanoprobes op viscerale oppervlakken kan worden geëlimineerd door een ratiometric aanpak te volgen waarin gerichte en niet-doelgerichte nanoprobes met verschillende Raman handtekeningen worden toegepast als een mengsel. De procedure is momenteel nog beperkt door het ontbreken van een commerciële breed-gebied Raman imaging camerasysteem, waarmee één keer beschikbaar voor de toepassing van deze techniek in de operationele theater.

Oog op kwaliteitscontrole kan de nanodeeltjes worden gekarakteriseerd met behulp van een verscheidenheid van methoden tijdens het proces van synthese, met inbegrip van TEM, Distributielijsten, nanoparticle bijhouden analyse en UV/Vis Absorptie spectroscopie, zoals weergegeven in Figuur 2.
Op deze manier de grootte van de kern van de gouden nanostar (beschreven in sectie 1), de vorming van de silica ...

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

Eierstokkanker vormen metastasen in de peritoneale holte. Hier presenteren we een protocol te maken en gebruik folaat-receptor gerichte oppervlak-enhanced resonantie Raman verstrooiing nanoprobes dat onthullen van deze letsels met hoge specificiteit via de beeldvorming van de ratiometric. De nanoprobes intraperitoneally zijn toegediend aan levende muizen, en de afgeleide beelden correleren goed met histologie.

Oppervlakte-enhanced resonantie Raman verstrooiing nanosonde Ratiometry voor het opsporen van microscopische eierstokkanker via folaat Receptor gericht op

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

Deze methode maakt gebruik van actuele toepassing van nanodeeltjes op beeld microscopische tumoren, vooral in maligniteiten die nog geen toegang hebben tot de vasculatuur, zoals de metastase van eierstokkanker. Deze techniek is ratiometrische, imaging gerichte en niet-gerichte nanodeeltjes in een enkele scan om valse signalen te verminderen en onthullen de ware omvang van de tumor. Deze nanodeeltjes kunnen worden toegediend door intraperitoneale of intraveneuze injectie voor hoge precisie beeldvorming van eierstokkanker en vele andere tumortypes.Voor gouden nanostar kernsynthese plaats een conische kolf met 800 milliliter vers bereide ascorbinezuuroplossing op een magnetische roerplaat bij vier graden Celsius en veroorzaken een gestage draaikolk. Voeg snel acht milliliter vers bereide tetrachlorauric zuur oplossing aan de vortex. Binnen enkele seconden zullen nanosterren vormen en de oplossing zal een donkerblauwe kleur aannemen.Giet de nanostar suspensie in 50-milliliter conische buizen voor centrifugatie en aanzuigen alle, maar de laatste 200 microliter van supernatant van elke buis aan het einde van de spin. Gebruik een micropipet om de nanodeeltjes in elke buis opnieuw op te zetten voordat alle nanodeeltjes in één dialysecassette worden samengevoegd. Dan dialyseren de nanodeeltjes voor ten minste drie dagen tegen twee liter gedeïmiseerd water het veranderen van het water per dag.Voeg voor silicaschaalvorming eerst 10 milliliter isopropanol, 500 microliter TEOS, 200 microliter gedeïoniseerd water en 60 microliter kleurstof toe aan een conische buis van 50 milliliter. En voeg drie milliliter ethanol, en 200 microliter ammoniumhydroxide toe aan een buis van 15 milliliter. Vervolgens sonicate de gedialyseerde nanosterren om eventuele clusters te verspreiden en voeg 1,2 milliliter nanosterren aan de buis.Plaats de 50-milliliter buis op een vortex mixer en induceren een gestage vortex. Voeg snel de nanostar-oplossing toe aan de 50-milliliter buis met ongeveer vijf seconden mengen voordat u de buis snel 15 minuten bij 300 RPM op kamertemperatuur naar een shaker zet. De twee buizen moeten snel en onder constante nixing worden gecombineerd om ervoor te zorgen dat de silication reactie plaatsvindt op de nanosterren en om de vrije silicaproductie te minimaliseren.Vul aan het einde van de incubatie de buis met ethanol om de reactie te doven en de nanosterren te verzamelen door centrifugatie. Aspirate alles behalve over de laatste 500 microliters van supernatant die ervoor zorgen om de pellet niet te storen en de nanodeeltjes opnieuw op te hangen in één milliliter verse ethanol. Breng vervolgens de oplossing over op een centrifugebuis van 1,5 milliliter voor vier ethanolwassingen van één milliliter ethanol door centrifugatie, en de pellet opnieuw in gebruik te maken door ultrasoon gedurende ongeveer een seconde tussen elke wasbeurt.Om thiolen aan de deeltjesoppervlakten te introduceren, na de laatste wasbeurt de pellet opnieuw op te zetten in één milliliter van een 85%ethanol, 10%3-mercaptopropyl-trimethoxysilane en 5%gedeïioniseerde wateroplossing voor een incubatie van één tot twee uur bij kamertemperatuur. Aan het einde van de incubatie, was de thiol gefunctionaliseerde nanodeeltjes door centrifugatie zoals aangegeven, resuspending de pellet door ultrasoonte tussen wasbeurten. Voor de anti-foliumzuur receptor nanoprobes reageren 200 microgram anti-foliumzuur bindend eiwitantilichaam met tienvoudige molaire overmaat van PEG cross-linker in 500 microliters van HEPES buffer.Na 30 minuten concentraat het antilichaam door centrifugatie in een centrifugaalfilter, het terugwinnen van het antilichaam door het filter om te keren in een nieuwe buis voor een extra centrifugatie. Meng vervolgens de thiol gefunctionaliseerde nanodeeltjes met het geconcentreerde antilichaam en broed het mengsel minstens 30 minuten bij kamertemperatuur uit. Om niet-gerichte nanosondes te vormen, voeg dan vijf milligram methoxy-terminated PEG 5000 maleimide die in DMSO is opgelost toe aan de thiol-gefunctionaliseerde nanodeeltjes in 500 microliter hepes-buffer voor een incubatie van ten minste 30 minuten bij kamertemperatuur.Voor nanoprobe injectie spin down zowel nanoprobe smaken en resuspend de pellets in verse MES buffer op een 600 picomolar concentratie. Meng de nanodeeltjes en laad een milliliter van de resulterende oplossing in een spuit van één milliliter uitgerust met een 26-gauge naald per muis en injecteer intraperitoneally het volledige volume in de buik van elke muis. Masseer vervolgens voorzichtig de buik om de nanodeeltjes over de buikholte te verdelen.Na ten minste 25 minuten de ledematen van een geëuthanaseerd geïnjecteerd dier op een chirurgisch platform te beveiligen en gekartelde tangen en dissectieschaar te gebruiken om de huid te verwijderen om het buikvlies bloot te stellen. Snij het buikvlies in. Bevestig de buikvlieskleppen aan het platform en was de binnenkant van de buikholte met ten minste 60 milliliter PBS.Breng het platform vervolgens over naar een Raman spectrofotometer met een rechtopstaande optische configuratie en een gemotoriseerd podium en beeld de buik onder de juiste beeldvormingsparameters. Dit is van cruciaal belang dat het brandpuntsvlak voor de Raman-scan zich op het oppervlak van de meeste ingewanden bevindt. Als de organen uit het vlak zijn, zal het verkregen signaal niet nuttig zijn.Voor kwaliteitscontrole doeleinden de nanodeeltjes kunnen worden gekenmerkt met behulp van een verscheidenheid van methoden tijdens het syntheseproces, met inbegrip van transmissie elektronen microscopie, dynamische lichtverstrooiing, nanodeeltjes tracking analyse, en ultraviolet zichtbare absorberende spectroscopie. Raman metingen onthullen de aanwezigheid van de unieke spectra van elke smaak van nanodeeltjes gedurende de synthese. Typische reactieopbrengsten en concentraties zijn sterk afhankelijk van de pipettingtechniek tijdens de wasstappen.De Raman spectra kan worden verwerkt om de fluorescentie te verwijderen en genormaliseerd naar eenheid gebied om te compenseren voor de signaalsterkte voor de toepassing van de klassieke minste vierkanten. Hoewel de klassieke minst kwadraatscores op elk nanoprobe referentiespectrum niet individueel de specifieke locaties van de tumoren bieden, onthullen de point-wise ratio's de aanwezigheid van de verspreide microscopische verspreiding. Tijdens een poging tot deze procedure is het belangrijk om te onthouden om de nanodeeltjes te valideren bij elke stap van de synthese als de kwaliteit van de nanodeeltjes sterk van invloed op de eindresultaten.Deze techniek toont het potentieel voor onderzoekers om SERRS nanosondes te gebruiken voor de detectie van tumor-gerelateerde markers in dierlijke modellen en verwijderde patiëntweefsels met een hoge mate van microscopische precisie.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Intra-iliaca Injectie voor Efficiënte en Selectieve Modellering van Microscopisch botmetastase

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 Experimental Model van de oorspronkelijke tumor Ontwikkeling en peritoneale metastase<em&gt; via</em&gt; Orthotope Inenting met ovariumcarcinoom Cells

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

Een geïntegreerd Platform voor het toewijzen van de genoom-brede van chromatine Staten met behulp van High-throughput ChIP-sequencing in Tumor weefsels

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

Een GPC3-targeting bispecifieke antilichaam, GPC3-S-Fab, met krachtige cytotoxiciteit

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

Synthese en karakterisering van placenta Chondroitin sulfaat een (plCSA) - Targeting lipide - polymeer nanodeeltjes

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

Opsporen van de Ligand-bindend domein dimerisatie activiteit van oestrogeen Receptor-Alpha met behulp van de zoogdieren twee-hybride 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

Productie van Chimerische antigeen receptor (auto) T cellen voor adoptie immunotherapie

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

Bereiding van mitochondriën van ovariële kanker weefsels en controle ovariële weefsels voor kwantitatieve 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

Kwantificering van replicatiestress in eierstokkankercellen met behulp van enkelstrengs DNA-immunofluorescentie

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

Het visualiseren van DNA-schadehersteleiwitten in patiënt-afgeleide eierstokkanker organoïden via immunofluorescentietests

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