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

Les sources de financement suivantes (à M.F.K.) sont reconnus : NIH R01 EB017748, R01 CA222836 et K08 CA16396 ; Damon Runyon-Rachleff Innovation Award DRR-29-14, Pershing Square Sohn prix par l’Alliance de recherche pour le Cancer Sohn Pershing Square et MSKCC Center for Molecular Imaging & nanotechnologie (CMINT) et subventions de développement de la technologie. Remerciements sont également adressés au support subventions fourni par la subvention de base de NIH MSKCC (P30-CA008748).

Toutes les études animales ont été approuvées par l’animalier institutionnel et utilisation Comité du Memorial Sloan Kettering Cancer Center (# 07/06/11).
1. or Nanostar Core synthèse
Remarque : Nanostars or servent de noyaux pour les deux saveurs de nanosondes SERRS utilisé dans cette expérience.
<ol><li>Préparer les 800 mL de 60 mM d’acide ascorbique (C6H8O6) solution dans l’eau désionisée (DI) ...

<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>

Le protocole décrit ici donne des instructions pour la synthèse de deux « saveurs » de nanosondes SERRS et leur emploi chez les souris pour Raman imagerie de tumeur ovarienne surexprimant le récepteur de l’acide folique, en utilisant un algorithme ratiométrique. Le principal avantage de l’imagerie au cours d’autres techniques d’imagerie optiques (par exemple, fluorescence) Raman est la grande spécificité du signal nanoprobe qui ne peuvent pas être confondue avec les signaux d’origine biologique. Dans...

Raman d’imagerie avec « Surface améliorée Raman scattering » nanoparticules (SERS) a montré très prometteur dans la délimitation des lésions dans différents contextes et pour beaucoup de tumeurs différentes types1,2,3,4 . L’avantage principal de la SERS nanoparticules est leur signature spectrale d’empreintes digitales-like, offrant leur détection incontestable qui n’est pas confondue par signaux de fond biologique5. En outre, l’intensité du signal émis est encore amplifiée avec l’utilisation de molécules de journaliste (colorants) avec des maxima d’absorption en ligne avec le laser d’excitation, donnant naissance à la « diffusion Raman de surface renforcée par résonance » (SERRS) nanoparticules avec une plus grande sensibilité6,7,8,9,10,11,12.
Une barrière qui doit être traitée pour l’adoption de nanoparticules de SE(R)RS13 et nombreux autres nanoparticules constructions14,15 pour l’usage clinique sont leur mode d’administration, comme l’injection intraveineuse des causes systémiques exposition de l’agent et nécessite des tests approfondis afin d’exclure les effets négatifs potentiels. Dans cet article, nous présentons un paradigme différent fondé sur l’application des nanoparticules localement en vivo, directement dans la cavité péritonéale pendant une intervention chirurgicale, suivie d’une étape de lavage pour enlever n’importe quel indépendant nanoparticules1. Cette approche est conforme à nouvelles approches thérapeutiques qui sont actuellement sous enquête qui font aussi l’utilisation de l’instillation locale d’agents dans la cavité péritonéale, appelée hyperthermique chimiothérapie intrapéritonéale (Chip). Ainsi, le principe lui-même devrait être relativement facile à intégrer dans un flux de travail clinique. Nous avons étudié la biodistribution des nanoparticules après application intrapéritonéale et n’a observé aucune absorption détectable dans la circulation systémique1. En outre, l’approche d’application locale contourne la séquestration des nanoparticules par le système réticulo-endothélial, donc le nombre de nanoparticules requis est nettement réduit. Toutefois, lorsqu’il est appliqué par voie topique, nanoparticules fonctionnalisés anticorps ont tendance à adhérer sur les surfaces viscérales même en l’absence de leur cible. Afin de minimiser les fausses signaux positifs en raison de l’adhérence de nanoparticules non spécifiques, nous poursuivons une approche ratiométrique, où un nanoprobe moléculairement ciblée fournit le signal spécifique et un nanoprobe de contrôle non ciblée, avec différent spectre Raman, comptes pour non-spécifiques fond16,17. Nous avons démontré cette méthodologie de la résonance améliorée surface application topique sur la spectroscopie Raman ratiométrique récemment dans un modèle murin de cancer de l’ovaire diffuse1.
L’objectif général de cette méthode consiste à développer deux nanosondes SERRS, une cible et un non spécifique, à appliquer localement dans des modèles murins, afin de la prévalence/surexpression d’un cancer d’images connexes biomarqueur ratiométrique détection des deux sondes par l’intermédiaire Imagerie Raman. Dans cet ouvrage, le récepteur de l’acide folique (FR) a été choisi comme cible, car il s’agit d’un surexprimés marqueur dans de nombreux cancers de l’ovaire18,19. Raman microimaging avec des nanoparticules axée sur les « sers » a également été démontrée pour le cancer cellule identification20. Deux « saveurs » distincts des nanoparticules de Raman sont synthétisées, chacun dérivant un colorant organique différent de son empreinte. Les nanoparticules sont constitués d’un en forme d’étoile or entouré d’une capsule de silice et de démontrer la résonance plasmonique de surface à environ 710 nm. Le journaliste de Raman (colorant organique) est déposé en même temps que la formation de la coquille de la silice. Enfin, pour les nanosondes FR ciblées (αFR-NPs) la coquille de silice est conjuguée avec des anticorps, alors que les nanosondes indifférenciés (nt-NPs) sont passivés avec une monocouche de polyéthylène glycol (PEG).
Cette technique a été utilisée avec succès pour mapper les tumeurs microscopiques dans un modèle murin de xénogreffe de cancer ovarien métastatique diffus (SKOV-3), démontrant son applicabilité pour utilisation in vivo. Il peut également être étendu pour utilisation dans les tissus excisés, pour phénotypage de tumeur, ou de la détermination de la marge après compactage comme le montre une étude apparentés21.
SERRS nanosondes fournissent une plate-forme solide pour la création de plusieurs balises ciblées pour les biomarqueurs, synthétisés par des réactions chimiques simples comme indiqué schématiquement à la Figure 1. Nous présentons ici le protocole pour la synthèse de ces deux types de nanosondes SERRS (chapitres 1-3), le développement d’un modèle de souris de cancer de l’ovaire approprié (article 4), l’administration de nanosondes et imagerie (section 5) et enfin l’analyse des données et visualisation (section 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

Cancer de l’ovaire représente la malignité gynécologique plus meurtrière. La plupart des patients présentent à un stade avancé (stade III ou IV de la FIGO), quelle local métastatique se propager a déjà eu lieu. Cependant, cancer de l’ovaire a un modèle unique de métastases, tumeur implants sont initialement contenus dans la cavité péritonéale. Cette caractéristique pourrait permettre, en principe, la résection complète de la tumeur implants avec intention curative. Bon nombre de ces lésions métastatiques sont microscopiques, ce qui les rend difficile à identifier et à traiter. Neutraliser ces micrométastases est censé être un objectif majeur pour éliminer une récidive tumorale et assurer la survie à long terme. Imagerie avec surface améliorée résonance Raman scattering nanosondes Raman peut servir à délimiter des tumeurs microscopiques avec la sensibilité élevée, en raison de leur brillant et bioorthogonal signatures spectrales. Nous décrivons ici la synthèse de deux « saveurs » de ces nanosondes : un anticorps fonctionnalisés qui cible le récepteur de l’acide folique — surexprimé dans de nombreux cancers de l’ovaire et un nanoprobe de contrôle non ciblés, avec les spectres distincts. Les nanosondes sont administrés simultanément par voie intrapéritonéale à des modèles de souris d’un adénocarcinome ovarien métastatique humain. Toutes les études animales ont été approuvées par le Comité utilisation du Memorial Sloan Kettering Cancer Center et d’institutionnels animalier. La cavité péritonéale des animaux est chirurgicalement exposée, lavée et scannée avec un microphotospectrometer Raman. Par la suite, les signatures de Raman des deux nanosondes sont découplés en utilisant un algorithme d’ajustement classique moindres carrés, et leurs scores respectifs divisée pour fournir un signal de ratiométrique de folate ciblée sur les sondes non ciblées. De cette façon, les métastases microscopiques sont visualisés avec grande spécificité. Le principal avantage de cette approche est que l’application locale dans la cavité péritonéale, qui peut être fait idéalement au cours de la procédure chirurgicale — peut baliser des tumeurs sans soumettre le patient à une exposition systémique nanoparticule. Faux positif des signaux issus de liaisons non spécifiques de la nanosondes sur surfaces viscérales peuvent être éliminés en suivant une approche ratiométrique où nanosondes ciblés et non ciblés avec des signatures distinctes de Raman sont appliquées sous forme d’un mélange. La procédure est actuellement toujours limitée par l’absence d’un commercial Raman de grand champ d’imagerie système de caméra, qui une fois disponible permettra l’application de cette technique dans le théâtre d’opération.

À des fins de contrôle de la qualité, les nanoparticules peuvent être caractérisées à l’aide de diverses méthodes au cours du processus de synthèse, y compris le TEM, DLS, nanoparticules suivi analyse et spectroscopie d’absorbance UV/Vis, comme illustré à la Figure 2.
De cette façon, la taille du noyau nanostar or (décrit dans la section 1), la formation de la coquille de silice (se...

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

Cancer de l’ovaire forme des métastases dans toute la cavité péritonéale. Ici, nous présentons un protocole pour faire et utilisation folate-récepteur ciblé exaltée de surface résonance Raman scattering nanosondes qui révèlent ces lésions avec une spécificité élevée via ratiométrique imagerie. Les nanosondes sont administrés par voie intrapéritonéale à des souris vivantes, et les images dérivées correspondent bien aux histologie.

Raman exaltée de surface résonance diffusion Nanoprobe Ratiometry pour détecter le Cancer de l’ovaire microscopique par l’intermédiaire de récepteurs de l’acide folique ciblage

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

Cette méthode emploie l’application topique des nanoparticules aux tumeurs microscopiques d’image, particulièrement dans les malignités qui n’ont pas encore accès à la vascularature, telle que la métastase du cancer ovarien. Cette technique est ratiométrique, l’imagerie ciblée et non ciblée nanoparticules dans un seul scan pour diminuer les faux signaux et révéler l’étendue réelle de la tumeur. Ces nanoparticules peuvent être administrées par injection intrapénitale ou intraveineuse pour l’imagerie de haute précision du cancer de l’ovaire et de nombreux autres types de tumeurs.Pour la synthèse du noyau nanostar d’or placer une fiole conique contenant 800 millilitres de solution d’acide ascorbique fraîchement préparé sur une plaque magnétique à remuer à quatre degrés Celsius et induire un vortex régulier. Ajouter rapidement huit millilitres de solution d’acide tetrachloroaurique fraîchement préparée au vortex. En quelques secondes, des nanostars se formeront et la solution prendra une couleur bleu foncé.Verser la suspension nanostar dans des tubes coniques de 50 millilitres pour centrifugation et aspirer tous les microlitres de supernatant sauf les 200 derniers à partir de chaque tube à la fin de la vrille. Utilisez une micropipette pour réutiliser les nanoparticules dans chaque tube avant de mettre en commun toutes les nanoparticules dans une seule cassette de dialyse. Puis dialyser les nanoparticules pendant au moins trois jours contre deux litres d’eau déionisée changeant l’eau quotidiennement.Pour la formation de la coquille de silice, ajoutez d’abord 10 millilitres d’isopropanol, 500 microlitres de TEOS, 200 microlitres d’eau déionisée, et 60 microlitres de colorant à un tube conique de 50 millilitres. Et ajouter trois millilitres d’éthanol, et 200 microlitres d’hydroxyde d’ammonium à un tube de 15 millilitres. Ensuite, soniquez les nanostars dialysées pour disperser les grappes et ajouter 1,2 millilitres de nanoétoiles au tube.Placez le tube de 50 millilitres sur un mélangeur vortex et induisez un vortex régulier. Ajoutez rapidement la solution nanostar au tube de 50 millilitres avec environ cinq secondes de mélange de plus avant de transférer rapidement le tube dans un shaker pendant 15 minutes à 300 rPM à température ambiante. Les deux tubes doivent être combinés rapidement et sous nixing constant pour s’assurer que la réaction de silication se produit sur les nanostars et pour minimiser la production libre de silice.À la fin de l’incubation, remplir le tube d’éthanol pour étancher la réaction et recueillir les nanoétoiles par centrifugation. Aspirez tout sauf les 500 derniers microlitres de supernatant en prenant soin de ne pas déranger la pastille et de resuspendre les nanoparticules dans un millilitre d’éthanol frais. Ensuite, transférez la solution dans un tube de centrifugeuse de 1,5 millilitre pour quatre lavages d’éthanol d’un millilitre par centrifugation, en réutilisant la pastille par ultrasons pendant environ une seconde entre chaque lavage.Pour introduire les thiols sur les surfaces des particules, après le dernier lavage, resuspendez la pastille en un millilitre d’un éthanol à 85 %, 10 % 3 mercaptopropyl-trimethoxysilane et 5 % de solution d’eau déionisée pour une incubation d’une à deux heures à température ambiante. À la fin de l’incubation, laver les nanoparticules fonctionnalisées au thiol par centrifugation comme indiqué, en réutilisant la pastille par ultrasons entre les lavages. Pour l’anticorps fonctionnalisé anti-folate récepteur nanoprobes réagissent 200 microgrammes d’anticorps anti-folate proétatine liaison avec dix fois plus molaire excès de PEG cross-linker dans 500 microlitres de tampon HEPES.Après 30 minutes, concentrez l’anticorps par centrifugation dans un filtre centrifuge, récupérant l’anticorps en inversant le filtre dans un nouveau tube pour une centrifugation supplémentaire. Mélanger ensuite les nanoparticules fonctionnalisées au thiol avec l’anticorps concentré et incuber le mélange pendant au moins 30 minutes à température ambiante. Pour former des nanoprobes non ciblés ajouter cinq milligrammes de méthoxy-terminé PEG 5000 maleimide dissous dans DMSO aux nanoparticules thiol-fonctionnalisées dans 500 microlitres de tampon HEPES pour une incubation d’au moins 30 minutes à température ambiante.Pour l’injection de nanoprobe spin vers le bas à la fois les saveurs nanoprobe et de résuspendre les granulés dans le tampon mes frais à une concentration de 600 picomolaires. Mélanger les nanoparticules et charger un millilitre de la solution résultante en une seringue d’un millilitre équipée d’une aiguille de calibre 26 par souris et injecter intraperitoneally tout le volume dans l’abdomen de chaque souris. Puis masser doucement l’abdomen pour distribuer les nanoparticules dans toute la cavité péritonéale.Après au moins 25 minutes fixer les membres d’un animal euthanasié injecté sur une plate-forme chirurgicale et utiliser des forceps dentelés et des ciseaux de dissection pour enlever la peau pour exposer le péritoine. Incise le péritoine. Fixez les volets péritonéaux à la plate-forme et lavez l’intérieur de la cavité péritonéale avec au moins 60 millilitres de PBS.Ensuite, transférez la plate-forme à un spectrophotomètre Raman avec une configuration optique verticale et un stade motorisé et l’image de l’abdomen sous les paramètres d’imagerie appropriés. Ceci est crucial que le plan focal pour le balayage raman est à la surface de la plupart des viscères. Si les organes sont hors plan, le signal acquis ne sera pas utile.À des fins de contrôle de la qualité, les nanoparticules peuvent être caractérisées à l’aide d’une variété de méthodes au cours du processus de synthèse, y compris la microscopie électronique de transmission, la diffusion dynamique de la lumière, l’analyse du suivi des nanoparticules et la spectroscopie absorbante visible ultraviolette. Les mesures de Raman révèlent la présence des spectres uniques de chaque saveur de nanoparticule tout au long de la synthèse. Les rendements et les concentrations de réaction typiques dépendent fortement de la technique de pipetage pendant les étapes de lavage.Les spectres Raman peuvent être traités pour éliminer la fluorescence et normalisés en zone unitaire pour compenser la force du signal avant d’appliquer les moins carrés classiques. Bien que les scores classiques les moins carrés sur chaque spectre de référence nanoprobe ne fournissent pas individuellement les emplacements spécifiques des tumeurs, les rapports point-sage révèlent la présence de la propagation microscopique disséminée. Tout en essayant cette procédure, il est important de se rappeler de valider les nanoparticules à chaque étape de la synthèse que la qualité des nanoparticules affecte fortement les résultats finaux.Cette technique démontre le potentiel pour les chercheurs d’utiliser des nanoprobes SERRS pour la détection de marqueurs tumoraux dans des modèles animaux et des tissus patients excisés avec un degré élevé de précision microscopique.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Intra-iliaque Artère injection pour la modélisation efficace et sélective des métastases osseuses Microscopique

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

Recherche

Recherche en cancérologie

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

Murin modèle expérimental de tumeur de développement original et péritonéale Métastase<em&gt; via</em&gt; Orthotopique Inoculation avec des cellules de l&#39;ovaire Carcinome

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

Une plate-forme intégrée pour la cartographie de la Genome-wide, des États de la chromatine, à l’aide de la puce séquençage haut-débit dans les tissus de la tumeur

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

Un ciblage GPC3 anticorps bispécifiques, GPC3-S-Fab, avec puissante cytotoxicité

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

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Synthèse et caractérisation de placentaire chondroïtine Sulfate un (plCSA) - ciblage lipide - des nanoparticules polymériques

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

Détection de l’activité de dimérisation du domaine ligands de œstrogènes Alpha du récepteur à l’aide de l’essai de deux-hybride chez les mammifères

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

Fabrication de cellules T de récepteur d'antigène chimérique (CAR) pour l'immunothérapie adoptive

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

Préparation des mitochondries à partir des tissus du cancer de l'ovaire et des tissus ovariens de contrôle pour l'analyse quantitative de la protéomique

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

Quantifier le stress de réplication dans les cellules cancéreuses de l’ovaire à l’aide de l’immunofluorescence d’ADN simple brin

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

Visualisation des protéines de réparation des dommages à l’ADN dans les organoïdes du cancer de l’ovaire dérivés de patients par des tests d’immunofluorescence

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