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

Følgende finansiering kilder (til MFK) er anerkjent: NIH R01 EB017748, R01 CA222836 og K08 CA16396; Damon Runyon-Rachleff Innovation Award DRR-29-14, Pershing Square Sohn premie Pershing Square Sohn Cancer Research Alliansen og MSKCC senter for molekylær bildebehandling & nanoteknologi (CMINT) og teknologiutvikling gir. Takk er også utvidet til støtte finansiering støtte fra MSKCC NIH Core Grant (P30-CA008748).

Alle dyrestudier ble godkjent av institusjonelle Animal Care og bruk komiteen av Memorial Sloan Kettering Cancer Center (#06-07-011).
1. gull Nanostar Core syntese
Merk: Gold nanostars brukes som kjerner for begge smaker av SERRS nanoprobes i dette eksperimentet.
<ol><li>Forberede 800 mL 60 mM askorbinsyre (C6H8O6) løsning i deionisert (DI) vann og 8 mL 20 mM tetrachloroauric syre (HAuCl4) løsning i 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>

Protokollen beskrevet her gir instruksjoner for syntese av to "smak" av SERRS nanoprobes og deres arbeid i mus for Raman imaging ovarian svulst overexpressing folat reseptoren, bruker en ratiometric algoritme. Den største fordelen med Raman imaging over andre optisk tenkelig teknikker (som fluorescens) er høy spesifisitet av nanoprobe signalet som ikke kan gjøres til skamme med noen signaler av biologisk opprinnelse. I denne legemliggjørelsen av Raman imaging, administreres nanopartikler ikke intravenøst, men lokalt...

Raman tenkelig med 'Overflate forbedret Raman spredning' (SERS) nanopartikler har vist store løftet i grenselinje lesjoner i en rekke innstillinger og for mange forskjellige svulst typer1,2,3,4 . Den største fordelen med SERS nanopartikler er deres fingerprint som spectral signatur, affording dem udiskutable oppdagelsen som ikke blir forvirret av biologiske bakgrunn signaler5. I tillegg intensiteten av slippes ut signalet er ytterligere forsterket med bruk av reporteren molekyler (fargestoffer) med absorbansen maxima linje med eksitasjon laser, gir opphav til 'overflate forbedret resonans Raman spredning' (SERRS) nanopartikler med enda større følsomhet6,7,8,9,10,11,12.
En barriere som må tas opp for adopsjon av SE(R)RS nanopartikler13 og mange andre hydrogenion konstruksjoner14,15 for klinisk bruk er modusen for administrasjon, som intravenøs injeksjon forårsaker systemisk eksponering av agent, og nødvendiggjør omfattende tester for å utelukke potensielle bivirkninger. I denne artikkelen presenterer vi en annen paradigme basert på anvendelse av nanopartikler lokalt i vivo, direkte i bukhulen under kirurgi, etterfulgt av litt vask fjerne alle ubundet nanopartikler1. Dette er i tråd med romanen terapeutiske metoder som er under etterforskning som også gjør bruk av lokale instillasjon agenter i bukhulen, kalt hyperthermic intraperitoneal kjemoterapi (HIPEC). Derfor bør prinsippet selv være relativt enkelt å integrere i en klinisk arbeidsflyt. Vi har studert biodistribution av nanopartikler etter intraperitoneal program og har ikke observert noen synlig absorpsjon inn i systemisk sirkulasjon1. I tillegg omgår lokalt program tilnærming lagring av nanopartikler av reticuloendothelial systemet, så antallet nanopartikler nødvendig reduseres kraftig. Men når det påføres lokalt, pleier antistoff-functionalized nanopartikler å følge opp visceral overflater selv i fravær av deres mål. For å minimere falske positive signaler på grunn av ikke-spesifikk hydrogenion vedheft, forfølge vi en ratiometric tilnærming, der en molecularly målrettet nanoprobe gir spesifikke signalet og en ikke-målrettede kontroll nanoprobe, med forskjellige Raman spektrum, kontoer for ikke-spesifikke bakgrunnen16,17. Vi har vist denne metodikken av lokalt anvendt overflaten forbedret resonans Raman ratiometric spektroskopi nylig i en musemodell av diffus eggstokkreft1.
Det overordnede målet med denne metoden er å utvikle to SERRS nanoprobes, en målrettet og en ikke-spesifikk, brukes lokalt i musen modeller for å image prevalens/overuttrykte av kreft relatert biomarkør bruker ratiometric oppdagelsen av to sonder via Raman imaging. I dette arbeidet, ble folat reseptoren (FR) valgt som målet, dette er en markør upregulated i mange ovarian kreft18,19. Raman microimaging med SERS-baserte nanopartikler har også blitt demonstrert for kreft cellen identifikasjon20. To forskjellige "smaker" av Raman nanopartikler er syntetisert, hver avledet sine fingeravtrykk fra en annen organisk fargestoff. Nanopartikler består av en stjerne-formet gull kjerne omgitt av en silica skall og demonstrere overflaten plasmon resonans på ca 710 nm. Raman reporteren (organisk fargestoff) settes inn samtidig med dannelsen av silika skall. Til slutt, for FR målrettede nanoprobes (αFR-NPs) silica skallet er konjugert med antistoffer, mens de ikke-målrettede nanoprobes (nt-NPs) er paddivert med en monolayer av polyetylen-glykol (PEG).
Denne teknikken ble brukt til å tilordne mikroskopiske svulster i en mus xenograft modell av diffus metastatisk eggstokkreft (SKOV-3), demonstrere brukbarheten til i vivo bruk. Det kan også utvides for bruk i forbrukeravgift vev, svulst phenotyping eller margin besluttsomhet etter debulking som vist i en beslektet studie21.
SERRS nanoprobes gir en solid plattform for etablering av flere målrettede koder for biomarkers, syntetiserte med grei kjemiske reaksjoner som skissert skjematisk i figur 1. Her presenterer vi protokollen for syntese av de to typene SERRS nanoprobes (seksjoner 1-3), utviklingen av en egnet eggstokkreft musemodell (del 4), administrasjon av nanoprobes og bildebehandling (del 5) og endelig dataanalyse og visualisering (inndelingen 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

Eggstokkreft representerer den dødeligste gynecologic kreft. De fleste pasienter presentere på et avansert stadium (FIGO stadium III eller IV), når lokale metastatisk spre har allerede skjedd. Eggstokkreft har imidlertid et unikt mønster av metastatisk spredning, at svulsten implantater er utgangspunktet finnes i bukhulen. Denne funksjonen kunne aktivere, i prinsippet den fullstendig fjerning av svulsten implantater med helbredende hensikt. Mange av disse metastatisk lesjonene er mikroskopiske, noe som gjør dem vanskelig å identifisere og behandle. Nøytralisere slike micrometastases antas å være et hovedmål mot eliminerer svulst regelmessighet og oppnå langsiktig overlevelse. Raman imaging med overflaten forbedret resonans Raman spredning nanoprobes kan brukes til å avgrense mikroskopiske svulster med høy følsomhet, på grunn av sin lyse og bioorthogonal spectral signaturer. Her beskriver vi syntesen av to "smak" av slike nanoprobes: en antistoff-functionalized som mål folat reseptoren, overexpressed i mange ovarian kreft, og en ikke-målrettede kontroll nanoprobe, med ulike spektra. Nanoprobes er co-administrert intraperitoneally til musen modeller av metastatisk menneskelige ovarian adenocarcinoma. Alle dyrestudier ble godkjent av institusjonelle Animal Care og bruk komiteen av Memorial Sloan Kettering Cancer Center. Bukhulen av dyrene er kirurgisk utsatt, vasket og skannet med en Raman microphotospectrometer. Deretter Raman underskriftene til de to nanoprobes er avparet benytter en klassisk minste kvadraters passende algoritmen, og deres respektive score fordelt for å gi et ratiometric signal av folat målrettede over uønskede sonder. På denne måten er mikroskopiske metastaser visualisert med høy spesifisitet. Den viktigste fordelen med denne tilnærmingen er at lokale programmet i bukhulen, som kan gjøres enkelt under kirurgiske prosedyren, kan merke svulster uten å utsette pasienten til systemisk hydrogenion eksponering. Falske positive signaler stammer fra ikke-spesifikk binding av nanoprobes på visceral overflater kan fjernes ved å følge en ratiometric tilnærming der målrettet og ikke-målrettede nanoprobes med forskjellige Raman signaturer brukes som en blanding. Prosedyren er fremdeles begrenset av mangel på en kommersiell wide-field Raman imaging som når tilgjengelig vil tillate bruk av denne teknikken i operasjonssalen.

For kvalitetskontroll, kan nanopartikler karakteriseres ved hjelp av en rekke metoder under synteseprosessen, inkludert TEM, Distribusjonslister, hydrogenion sporing analyse og UV/Vis absorbansen spektroskopi, som vist i figur 2.
På denne måten størrelsen på gull nanostar kjernen (beskrevet her i Seksjon 1), dannelsen av silika shell (inndeling 2) og påfølgende overflate functionalization (del...

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

Eggstokkreft danner metastaser i bukhulen. Her presenterer vi en protokoll for å gjøre og bruk folat-reseptor målrettet overflaten forbedret resonans Raman spredning nanoprobes som avslører disse lesjoner med høy spesifisitet via ratiometric bildebehandling. Nanoprobes administreres intraperitoneally til levende mus og avledede bildene korrelerer med histology.

Overflaten forbedret resonans Raman spredning Nanoprobe Ratiometry for å oppdage mikroskopiske eggstokkreft via folat reseptor målretting

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

Denne metoden benytter aktuell anvendelse av nanopartikler for å bilde mikroskopiske svulster, spesielt i maligniteter som ennå ikke har tilgang til vaskulaturen, for eksempel metastasen av eggstokkreft. Denne teknikken er rasjonsterk, bildebehandling målrettet og ikke-målrettede nanopartikler i en enkelt skanning for å redusere falske signaler og avsløre den sanne omfanget av svulsten. Disse nanopartikler kan administreres ved intraperitoneal eller intravenøs injeksjon for høy presisjon avbildning av eggstokkreft og mange andre tumortyper.For gull nanostar kjernesyntese plassere en konisk kolbe som inneholder 800 milliliter nylaget askorbinsyre løsning på en magnetisk røreplate ved fire grader Celsius og indusere en jevn virvel. Tilsett raskt åtte milliliter nylaget tetraklorsyreoppløsning til virvelen. I løpet av sekunder nanostars vil danne og løsningen vil anta en mørk blå farge.Hell nanostjernesuspensjonen i 50-milliliter koniske rør for sentrifugering og aspirer alle unntatt de siste 200 mikroliter supernatant fra hvert rør på slutten av spinnet. Bruk en mikropipette til å bruke nanopartiklene i hvert rør på nytt før du har samlet alle nanopartiklene i en enkelt dialysekassett. Deretter dialyser nanopartiklene i minst tre dager mot to liter deionisert vann som skifter vannet daglig.For silikaskalldannelse, legg først til 10 milliliter isopropanol, 500 mikroliter TEOS, 200 mikroliter av deionisert vann og 60 mikroliter fargestoff til et 50-milliliter konisk rør. Og tilsett tre milliliter etanol, og 200 mikroliter ammoniumhydroksid til et 15-milliliter rør. Deretter sonikerer de dialyzed nanostars å spre noen klynger og legge til 1,2 milliliter nanostjerner til røret.Plasser 50-milliliter røret på en vortex mikser og indusere en jevn virvel. Tilsett nanostjerneløsningen raskt til 50-milliliterrøret med omtrent fem sekunder med blanding før du raskt overfører røret til en shaker i 15 minutter ved 300 o/min ved romtemperatur. De to rørene må kombineres raskt og under konstant niksing for å sikre at silikasjonsreaksjonen skjer på nanostjernene og for å minimere fri silikaproduksjon.På slutten av inkubasjonen fylle røret med etanol for å slukke reaksjonen og samle nanostjerner ved sentrifugering. Aspirer alt annet enn om de siste 500 mikroliter av supernatant som tar vare på å ikke forstyrre pelleten og gjenbruke nanopartiklene i en milliliter frisk etanol. Overfør deretter løsningen til et 1,5-milliliter sentrifugerør i fire en-milliliter etanol vasker ved sentrifugering, resuspending pellet ved ultralydbehandling i omtrent ett sekund mellom hver vask.For å introdusere thiols til partikkelflatene, etter den siste vasken resuspend pellet i en milliliter av en 85% etanol, 10% 3-mercaptopropyl-trimethoxysilane, og 5% deionisert vannløsning for en en-til-to-timers inkubasjon ved romtemperatur. På slutten av inkubasjonen, vask thiolfunksjonaliserte nanopartikler ved sentrifugering som angitt, resuspending pellet ved ultralydbehandling mellom vasker. For antistoffet funksjonalisert anti-folat reseptor nanoprobes reagere 200 mikrogram anti-folat bindende protein antistoff med tidoblet molar overskudd av PEG cross-linker i 500 mikroliter hepes buffer.Etter 30 minutter konsentrere antistoffet ved sentrifugering i et sentrifugalfilter, gjenopprette antistoffet ved å invertere filteret i et nytt rør for en ekstra sentrifugering. Bland deretter tiolfunksjonaliserte nanopartikler med det konsentrerte antistoffet og inkuber blandingen i minst 30 minutter ved romtemperatur. For å danne ikke-målrettede nanoprober tilsett fem milligram metoksy-avsluttet PEG 5000 maleimide oppløst i DMSO til thiol-funksjonaliserte nanopartikler i 500 mikroliter hepes buffer for en minst 30-minutters inkubasjon ved romtemperatur.For nanoprobe injeksjon spinne ned både nanoprobe smaker og gjenbruk pellets i frisk MES buffer ved en 600 picomolar konsentrasjon. Bland nanopartikler og last en milliliter av den resulterende oppløsningen i en en-milliliter sprøyte utstyrt med en 26-gauge nål per mus og injiser intraperitonealt hele volumet i magen til hver mus. Masser deretter forsiktig magen for å fordele nanopartiklene gjennom bukhulen.Etter minst 25 minutter sikre lemmer av en euthanized injisert dyr på en kirurgisk plattform og bruke taggete tang og disseksjon saks for å fjerne huden for å avsløre bukhinnen. Incise bukhinnen. Fest peritoneale klaffer til plattformen og vask innsiden av bukhulen med minst 60 milliliter PBS.Deretter overfører du plattformen til et Raman-spektrofotometer med en oppreist optisk konfigurasjon og et motorisert stadium og bilde magen under de riktige bildeparametrene. Dette er avgjørende at fokalplan for Raman-skanningen er på overflaten av det meste av viscera. Hvis organene er ute av flyet, vil det oppkjøpte signalet ikke være nyttig.For kvalitetskontrollformål kan nanopartiklene karakteriseres ved hjelp av en rekke metoder under synteseprosessen, inkludert overføringselektronmikroskopi, dynamisk lysspøsing, nanopartikkelsporingsanalyse og ultrafiolett synlig absorberende spektroskopi. Raman målinger avslører tilstedeværelsen av den unike spektra av hver smak av nanopartikkel gjennom syntesen. Typiske reaksjonsavlinger og konsentrasjoner avhenger sterkt av pipetteringsteknikken under vasketrinnene.Raman-spektra kan behandles for å fjerne fluorescensen og normaliseres til enhetsområdet for å kompensere for signalstyrken før du bruker de klassiske minst firkantene. Selv om de klassiske minst kvadrerte poengsummene på hvert nanoprobereferansespektrum ikke gir de spesifikke plasseringene av svulstene, avslører de punktmessige forholdene tilstedeværelsen av den spredte mikroskopiske spredningen. Mens du prøver denne prosedyren er det viktig å huske å validere nanopartikler på hvert trinn av syntesen som kvaliteten på nanopartiklene sterkt påvirker sluttresultatene.Denne teknikken viser potensialet for forskere å bruke SERRS nanoprobes for påvisning av tumorrelaterte markører i dyremodeller og utskåret pasientvev med høy grad av mikroskopisk presisjon.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Intra-iliaca Injection for effektiv og selektiv Modellering av Mikroskopisk Bone Metastase

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 Eksperimentell modell av Original Tumor Utvikling og Peritoneal metastaser<em&gt; via</em&gt; Ortotopiske Inoculation med ovarialcancer 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

En integrert plattform for genomet hele kartlegging av Chromatin stater med høy gjennomstrømming ChIP-sekvensering Tumor vev

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

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

En GPC3 målretting Bispecific antistoff, GPC3-S-Fab, med potente cytotoksisitet

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

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

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

Syntese og karakterisering av Placental Chondroitin Sulfate en (plCSA) - målretting Lipid - Polymer nanopartikler

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

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

Oppdage Ligand-bindende domene Dimerization aktiviteten til østrogen reseptor alfa bruker pattedyr to-Hybrid analysen

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

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

Manufacturing Chimeric Antigen Receptor CAR T Cells for Adoptive Immunotherapy

Fremstilling chimeric antigen reseptor (CAR) T celler for adoptiv immunterapi

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

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

Utarbeidelse av mitokondrier fra eggstokkene Cancer vev og kontroll eggstokkene vev for kvantitativ Proteomikk 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

Kvantifisering av replikasjonsstress i eggstokkreftceller ved bruk av enkeltstrenget DNA-immunfluorescens

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

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

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

Visualisering av DNA-skadereparasjonsproteiner i pasientavledede eggstokkreftorganoider via immunfluorescensanalyser

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