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

Le seguenti fonti di finanziamento (per MFK) sono riconosciute: NIH R01 EB017748, CA222836 R01 e K08 CA16396; Damon Runyon-Rachleff Innovation Award DRR-29-14, premio Sohn Piazza Pershing Pershing Square Sohn Cancer Research Alliance, MSKCC centro per Imaging molecolare & nanotecnologia (CMINT) e lo sviluppo della tecnologia e concede. I riconoscimenti sono estesi anche al supporto sovvenzioni fornito dalla concessione MSKCC NIH Core (P30-CA008748).

Tutti gli studi sugli animali sono stati approvati dal istituzionale Animal Care e uso Comitato del Memorial Sloan Kettering Cancer Center (n. 07/06/11).
1. oro Nanostar nucleo sintesi
Nota: Nanostars oro sono utilizzati come nuclei per entrambi i sapori di nanosonde SERRS utilizzati in questo esperimento.
<ol><li>Preparare 800 mL di soluzione di (C6H8O6) di acido ascorbico di 60 mM in acqua deionizzata (DI) e 8 mL...

<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>

Il protocollo descritto qui vengono fornite istruzioni per la sintesi di due "gusti" di nanosonde SERRS e il loro impiego nei topi per Raman imaging del tumore ovarico che iperesprimono il recettore del folato, utilizzando un algoritmo raziometrici. Il vantaggio principale di Raman imaging rispetto ad altre tecniche di imaging ottici (quali la fluorescenza) è l'alta specificità del segnale Nanosonda che non può essere confuso con eventuali segnali di origine biologica. In questa incarnazione del Raman imaging, le nano...

Imaging con 'surface enhanced Raman scattering' Raman (SERS) nanoparticelle ha mostrato grande promessa nel delineare le lesioni in una varietà di impostazioni e per molti differenti del tumore tipi1,2,3,4 . Il vantaggio principale di nanoparticelle SERS è la loro firma spettrale di impronte digitali-come, offrendo loro indiscutibile rilevazione che non è confuso dal fondo biologico segnali5. Inoltre, l'intensità del segnale emesso viene ulteriormente amplificato con l'uso di molecole reporter (coloranti) con massimi di assorbanza in linea con il laser di eccitazione, dando luogo a 'superficie maggiore risonanza Raman scattering' (SERRS) nanoparticelle con ancora maggiore sensibilità6,7,8,9,10,11,12.
Una barriera che deve essere affrontato per l'adozione del SE(R)RS nanoparticelle13 e molti altri nanoparticella costrutti14,15 per uso clinico è la loro modalità di somministrazione, come iniezione endovenosa cause sistemiche esposizione dell'agente e necessita di test approfonditi per escludere potenziali effetti avversi. In questo articolo, vi presentiamo un altro paradigma basato sull'applicazione di nanoparticelle localmente in vivo, direttamente nella cavità peritoneale durante la chirurgia, seguita da una fase di lavaggio per rimuovere eventuali nanoparticelle non associati1. Questo approccio è in linea con i nuovi approcci terapeutici che sono attualmente sotto inchiesta che fanno anche uso di instillazione locale di agenti nella cavità peritoneale, chiamata chemioterapia ipertermica intraperitoneale (HIPEC). Così, lo stesso principio dovrebbe essere relativamente facile da integrare in un flusso di lavoro clinico. Abbiamo studiato la biodistribuzione delle nanoparticelle dopo applicazione intraperitoneale e non hanno osservato alcun assorbimento rilevabile nella circolazione sistemica1. Inoltre, l'approccio di applicazione locale aggira il sequestro delle nanoparticelle dal sistema reticoloendoteliale, così i numeri delle nanoparticelle richieste sono marcatamente ridotti. Tuttavia, quando applicato localmente, nanoparticelle funzionalizzate anticorpo tendono ad aderire sulle superfici viscerali anche in assenza del loro obiettivo. Al fine di ridurre al minimo i falsi segnali positivi a causa di adesione delle nanoparticelle non specifici, perseguiamo un approccio raziometrici, dove una Nanosonda molecolare mirata fornisce il segnale specifico e una Nanosonda controllo non mirati, con differente spettro Raman, conti per fondo16,17. Abbiamo dimostrato questa metodologia di risonanza maggiore superficie topica spettroscopia raziometrici Raman recentemente in un modello murino di cancro ovarico diffuso1.
L'obiettivo generale di questo metodo è quello di sviluppare due SERRS nanosonde, uno destinato ed uno non-specifici, da applicare localmente in modelli murini, per la prevalenza e la sovraespressione di un cancro di immagine relativo biomarcatore utilizzando raziometrici rilevamento delle due sonde via Raman imaging. In questo lavoro, il recettore per acido folico (FR) è stato scelto come destinazione, si tratta di un marcatore upregulated in molti cancri ovarici18,19. Raman microimaging con nanoparticelle basato su SERS è stata dimostrata anche per cancro cella identificazione20. Due distinti "sapori" di nanoparticelle di Raman sono sintetizzati, ciascuna derivazione l'impronta digitale da un colorante organico differente. Le nanoparticelle sono costituiti da un nucleo d'oro a forma di stella, circondato da un guscio di silice e dimostrare la risonanza plasmonica di superficie a circa 710 nm. Il reporter di Raman (colorante organico) è depositato in concomitanza con la formazione del guscio di silice. Infine, per le nanosonde FR-mirati (αFR-NPs) il guscio di silice è coniugato con gli anticorpi, mentre le nanosonde non mirati (nt-NPs) sono passivati con un monostrato di polietilenglicole (PEG).
Questa tecnica è stata usata con successo per mappare i tumori al microscopio in un modello di xenotrapianto di topo di cancro ovarico metastatico diffuso (SKOV-3), dimostrando la sua applicabilità per uso in vivo. Può anche essere esteso per uso nei tessuti asportati, fenotipizzazione del tumore, o determinazione di margine dopo debulking come mostrato in un cognate Studio21.
SERRS nanosonde forniscono una robusta piattaforma per la creazione di Tag più mirati per biomarcatori, sintetizzati con semplici reazioni chimiche come indicato schematicamente in Figura 1. Qui, presentiamo il protocollo per la sintesi dei due tipi di nanosonde SERRS (sezioni 1-3), lo sviluppo di un modello murino di cancro ovarico adatto (sezione 4), l'amministrazione di nanosonde e imaging (sezione 5) e infine l'analisi dei dati e visualizzazione (sezione 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

Cancro ovarico rappresenta la malignità ginecologica più letale. Maggior parte dei pazienti presentano in stadio avanzato (stadio FIGO III o IV), quando già verificata una diffusione metastatica di locale. Tuttavia, il cancro ovarico ha un unico modello di diffusione metastatica, in quanto gli impianti del tumore inizialmente sono contenuti all'interno della cavità peritoneale. Questa caratteristica potrebbe consentire, in linea di principio, la resezione completa del tumore impianti con intento curativo. Molte di queste lesioni metastatiche sono microscopici, che li rende difficili da identificare e trattare. Neutralizzare tali micrometastasi è creduto per essere un obiettivo importante verso l'eliminazione di ricorrenza del tumore e sopravvivenza a lungo termine di raggiungimento. Raman imaging con superficie maggiore risonanza Raman scattering nanosonde può essere utilizzato per delineare microscopici tumori con l'alta sensibilità, grazie alla loro brillante e bioorthogonal firme spettrali. Qui, descriviamo la sintesi di due 'sapori' di tali nanosonde: un anticorpo-funzionalizzati di uno che il recettore per acido folico è destinato — sovraespresso in molti cancri ovarici — e una Nanosonda controllo non mirati, con distinti spettri. Le nanosonde sono co-somministrati per via intraperitoneale di modelli murini di adenocarcinoma ovarico umano metastatico. Tutti gli studi sugli animali sono stati approvati dal istituzionale Animal Care e uso Comitato del Memorial Sloan Kettering Cancer Center. Cavità peritoneale degli animali è chirurgicamente esposti, lavata e scansionata con un microphotospectrometer di Raman. Successivamente, le firme di Raman delle due nanosonde sono disaccoppiate utilizzando un algoritmo di montaggio classico minimi quadrati, e i loro rispettivi punteggi suddivisi per fornire un segnale raziometrico di folato-mirati tramite sonde non mirati. In questo modo, metastasi microscopiche sono visualizzate con elevata specificità. Il principale vantaggio di questo approccio è che l'applicazione locale nella cavità peritoneale — che può essere fatto comodamente durante la procedura chirurgica — puoi taggare i tumori senza sottoporre il paziente all'esposizione sistemica di nanoparticelle. Falsi positivi segnali derivanti dal legame non specifico di nanosonde su superfici viscerali possono essere eliminati seguendo un approccio raziometrici dove nanosonde mirate e non mirati con distinte firme Raman sono applicati come una miscela. La procedura è attualmente ancora limitata dalla mancanza di un commerciale grandangolari Raman imaging sistema di telecamere, che una volta disponibile consentirà l'applicazione di questa tecnica in sala operatoria.

Ai fini del controllo di qualità, le nanoparticelle possono essere caratterizzate utilizzando una varietà di metodi durante il processo di sintesi, tra cui TEM, DLS, analisi di nanoparticle tracking e la spettroscopia di assorbimento UV/Vis, come mostrato nella Figura 2.
In questo modo, la dimensione del nucleo oro nanostar (descritto nel punto 1), la formazione del guscio di silice (sezione 2) e ...

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

Cancro ovarico forma metastasi durante la cavità peritoneale. Qui, presentiamo un protocollo per rendere e uso folato-recettore mirati a risonanza superficie-enhanced Raman scattering nanosonde che rivelano queste lesioni con formazione immagine di alta specificità via raziometrici. Le nanosonde sono amministrati intraperitonealmente ai topi vivi, e le immagini derivate correlano bene con l'istologia.

Risonanza di superficie-enhanced Raman Scattering Nanosonda Ratiometry per la rilevazione di cancro ovarico microscopico tramite ricevitore di folato di Targeting

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

Questo metodo utilizza l'applicazione topica delle nanoparticelle per l'immagine di tumori microscopici, specialmente nelle neoplasie maligne che non hanno ancora accesso alla vascucolatura, come la metastasi del cancro alle ovaie. Questa tecnica è ratiometrica, imaging di nanoparticelle mirate e non mirate in un'unica scansione per diminuire i falsi segnali e rivelare la vera estensione del tumore. Queste nanoparticelle possono essere somministrate per iniezione endoperitoneale o endovenosa per l'imaging ad alta precisione del cancro alle ovaie e di molti altri tipi di tumore.Per la sintesi del nucleo nanostar d'oro posizionare un pallone conico contenente 800 millilitri di soluzione di acido ascorbico appena preparata su una piastra di agitazione magnetica a quattro gradi Celsius e indurre un vortice costante. Aggiungere rapidamente otto millilitri di soluzione di acido tetracloroaurico appena preparata al vortice. In pochi secondi si formeranno nanostelle e la soluzione assumerà un colore blu scuro.Versare la sospensione nanostar in tubi conici da 50 millilitri per la centrifugazione e aspirare tutti tranne gli ultimi 200 microlitri di supernatante da ogni tubo alla fine dello spin. Utilizzare una micropipetta per rimescolare le nanoparticelle in ogni tubo prima di raggruppare tutte le nanoparticelle in un'unica cassetta di dialisi. Quindi dializzare le nanoparticelle per almeno tre giorni contro due litri di acqua deionizzata che cambia l'acqua ogni giorno.Per la formazione di gusci di silice, aggiungere prima 10 millilitri di isopropanolo, 500 microlitri di TEOS, 200 microlitri di acqua deionizzata e 60 microlitri di colorante in un tubo conico da 50 millilitri. E aggiungere tre millilitri di etanolo, e 200 microlitri di idrossido di ammonio a un tubo da 15 millilitri. Successivamente, sonicare le nanostar dializzate per disperdere eventuali ammassi e aggiungere 1,2 millilitri di nanostar al tubo.Posizionare il tubo da 50 millilitri su un miscelatore a vortice e indurre un vortice costante. Aggiungere rapidamente la soluzione nanostar al tubo da 50 millilitri con circa altri cinque secondi di miscelazione prima di trasferire rapidamente il tubo su uno shaker per 15 minuti a 300 giri/min a temperatura ambiente. I due tubi devono essere combinati rapidamente e sotto costante nixing per garantire che la reazione di silicazione avvenga sulle nanostelle e per ridurre al minimo la produzione libera di silice.Alla fine dell'incubazione riempire il tubo con etanolo per spegnere la reazione e raccogliere le nanostelle per centrifugazione. Aspirare tutti tranne gli ultimi 500 microlitri di supernatante facendo attenzione a non disturbare il pellet e rimescolare le nanoparticelle in un millilitro di etanolo fresco. Quindi trasferire la soluzione in un tubo di centrifuga da 1,5 millilitri per quattro lavaggi di etanolo da un millilitro mediante centrifugazione, rimescolando il pellet ad ultrasuoni per circa un secondo tra ogni lavaggio.Per introdurre tioli sulle superfici delle particelle, dopo l'ultimo lavaggio ha rimescolato il pellet in un millilitro di un etanolo dell'85%, del 10%3-mercaptopropil-trimetossisilano e del 5% di soluzione di acqua deionizzata per un'incubazione da una a due ore a temperatura ambiente. Al termine dell'incubazione, lavare le nanoparticelle funzionalizzate al tiolo mediante centrifugazione come indicato, rimontegando il pellet ad ultrasuoni tra i lavaggi. Per l'anticorpo funzionalizzato anti-folato recettore nanoprobes reagire 200 microgrammi di anticorpo proteico legante anti-folato con dieci volte eccesso molare di peg cross-linker in 500 microlitri di tampone HEPES.Dopo 30 minuti concentrare l'anticorpo per centrifugazione in un filtro centrifugo, recuperando l'anticorpo invertendo il filtro in un nuovo tubo per un'ulteriore centrifugazione. Quindi mescolare le nanoparticelle funzionalizzate al tiolo con l'anticorpo concentrato e incubare la miscela per almeno 30 minuti a temperatura ambiente. Per formare nanoprobiche non mirate aggiungere cinque milligrammi di PEG 5000 maleimmide terminata da metossidi sciolta in DMSO alle nanoparticelle funzionalizzate al tiolo in 500 microlitri di tampone HEPES per un'incubazione di almeno 30 minuti a temperatura ambiente.Per l'iniezione di nanoprobe spingi sia i sapori delle nanoprobe che rimospend i pellet in tampone MES fresco a una concentrazione picomolare di 600. Mescolare le nanoparticelle e caricare un millilitro della soluzione risultante in una siringa da un millilitro dotata di un ago calibro 26 per topo e iniettare per via intraperitoneale l'intero volume nell'addome di ogni topo. Quindi massaggiare delicatamente l'addome per distribuire le nanoparticelle in tutta la cavità peritoneale.Dopo almeno 25 minuti fissare gli arti di un animale iniettato eutanasiato su una piattaforma chirurgica e utilizzare forcep seghettate e forbici di dissezione per rimuovere la pelle per esporre il peritoneo. Incise il peritoneo. Attaccare i lembi peritoneali alla piattaforma e lavare l'interno della cavità peritoneale con almeno 60 millilitri di PBS.Quindi trasferire la piattaforma su uno spettrofotometro Raman con una configurazione ottica verticale e uno stadio motorizzato e immaginare l'addome sotto gli opportuni parametri di imaging. Questo è fondamentale che il piano focale per la scansione Raman si trova sulla superficie della maggior parte dei visceri. Se gli organi sono fuori piano, il segnale acquisito non sarà utile.Per scopi di controllo qualità le nanoparticelle possono essere caratterizzate usando una varietà di metodi durante il processo di sintesi, tra cui microscopia elettronica a trasmissione, scattering dinamico della luce, analisi di tracciamento delle nanoparticelle e spettroscopia assorbente visibile ultravioletta. Le misurazioni di Raman rivelano la presenza degli spettri unici di ogni sapore di nanoparticella durante la sintesi. Le rese e le concentrazioni di reazione tipiche dipendono fortemente dalla tecnica di pipettazione durante le fasi di lavaggio.Gli spettri Raman possono essere elaborati per rimuovere la fluorescenza e normalizzati nell'area unitaria per compensare la potenza del segnale prima di applicare i classici meno quadrati. Sebbene i punteggi classici meno quadrati su ogni spettro di riferimento delle nanoprobe non forniscano individualmente le posizioni specifiche dei tumori, i rapporti punto-saggio rivelano la presenza della diffusione microscopica diffusa. Durante il tentativo di questa procedura è importante ricordare di convalidare le nanoparticelle in ogni fase della sintesi poiché la qualità delle nanoparticelle influisce fortemente sui risultati finali.Questa tecnica dimostra il potenziale per i ricercatori di utilizzare nanoprobe SERRS per il rilevamento di marcatori correlati al tumore nei modelli animali e nei tessuti dei pazienti asportati con un alto grado di precisione microscopica.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Intra-iliaca iniezione per un efficiente e selettivo Modellazione di microscopico metastasi ossee

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

Ricerca

Ricerca sul cancro

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

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Modello murino sperimentale di sviluppo del tumore originale e peritoneale Metastasi<em&gt; via</em&gt; Ortotopico inoculazione con cellule dell&#39;ovaio Carcinoma

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

Una piattaforma integrata per la mappatura di genoma degli Stati di cromatina usando High-throughput ChIP-sequencing nei tessuti del tumore

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

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Un targeting GPC3 bispecifico, GPC3-S-Fab, con potente citotossicità

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

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Sintesi e caratterizzazione di placenta condroitina solfato un (plCSA) - Targeting del lipido - nanoparticelle polimeriche

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

Rilevazione dell'attività di dimerizzazione del dominio Ligand-legantesi del recettore degli estrogeni usando l'analisi di due-ibrido dei mammiferi

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

Manufacturing Chimeric Antigen Receptor CAR T Cells for Adoptive Immunotherapy

Produzione Chimeric Antigen Receptor (CAR) Cellule T per l'immunoterapia adottiva

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

Preparazione dei mitocondri dai tessuti del cancro ovarico e dai tessuti ovarici di controllo per l'analisi quantitativa proteomica

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

Quantificazione dello stress di replicazione nelle cellule tumorali ovariche mediante immunofluorescenza del DNA a singolo filamento

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

Visualizzazione delle proteine di riparazione del danno al DNA negli organoidi del cancro ovarico derivati dal paziente tramite saggi di immunofluorescenza

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