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

De följande finansieringskällorna (till MFK) erkänns: NIH R01 EB017748, R01 CA222836 och K08 CA16396; Damon Runyon-Rachleff Innovation Award KVR-29-14, Pershing Square Sohn priset av Pershing Square Sohn Cancer forskningsallians och MSKCC Center för molekylär Imaging & nanoteknik (CMINT) och teknikutveckling beviljar. Bekräftelser är även utvidgas till bidragsfinansiering stödet från MSKCC NIH Core bidraget (P30-CA008748).

Alla djurstudier godkändes av institutionella djur vård och användning kommittén av Memorial Sloan Kettering Cancer Center (#06-07-011).
1. guld Nanostar Core syntes
Obs: Guld nanostars används som kärnor för båda smaker av SERRS nanoprober används i detta experiment.
<ol><li>Bereda 800 mL 60 mM askorbinsyra (C6H8O6) lösning i avjoniserat vatten (DI) och 8 mL av 20 mM tetrachloroauric syra (HAuCl4</s...

<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>

Protokollet beskrivs här ger instruktion för syntesen av två ”varianter” av SERRS nanoprober, och deras anställning hos möss för Raman imaging av cystor tumör överuttryck av folat Receptor, med en proportionerlig algoritm. Den största fördelen med Raman imaging över andra optisk imaging tekniker (såsom fluorescens) är hög specificitet för den nanoprobe signal som inte kan blandas ihop med några signaler av biologiskt ursprung. I detta förkroppsligande av Raman imaging, administreras nanopartiklarna i...

Raman imaging med 'Yta förbättrade Raman spridning' (SERS) nanopartiklar har visat mycket lovande i avgränsar lesioner i en mängd olika inställningar och för många olika tumör typer1,2,3,4 . Den största fördelen med SERS nanopartiklar är deras fingeravtryck-liknande spektrala signatur, ge dem obestridliga identifiering som inte försvåras av biologiska bakgrunden signaler5. Intensiteten i den utsända signalen förstärks dessutom ytterligare med hjälp av reporter molekyler (färgämnen) med absorbansen maxima i linje med excitation laser, ger upphov till 'yta förbättrade resonans Raman spridning' (SERRS) nanopartiklar med ännu större känslighet6,7,8,9,10,11,12.
En barriär som måste tas upp för antagande av SE(R)RS nanopartiklar13 och många andra nanopartiklar konstruktioner14,15 för klinisk användning är deras administreringssätt, som intravenös injektion orsakar systemisk exponering av agent, och kräver omfattande tester för att utesluta eventuella biverkningar. I denna artikel presenterar vi ett annat paradigm baserat på tillämpningen av nanopartiklar lokalt i vivo, direkt in i bukhålan under operation, följt av en tvätt steg ta bort någon obundna nanopartiklar1. Detta tillvägagångssätt är i linje med nya terapeutiska metoder som för närvarande under utredning som också gör användning av lokala instillation av agenter i peritoneal hålighet, kallas hyperthermic intraperitoneal cytostatika (HIPEC). Således bör principen vara relativt lätt att integrera i en kliniska arbetsflödet. Vi har studerat biodistribution av nanopartiklar efter intraperitoneal applicering, och har inte observerat någon detekterbar absorption in i systemcirkulationen1. Dessutom kringgår den lokala tillämpning metoden beslagtagande av nanopartiklar av Retikuloendoteliala systemet, så numrerar av nanopartiklar krävs reduceras markant. Men när de appliceras lokalt, tenderar antikropp-functionalized nanopartiklar att följa på visceral ytor även i avsaknad av sina mål. För att minimera falska positiva signaler på grund av icke-specifika nanopartiklar vidhäftning, bedriva vi en proportionerlig strategi, där ett molekylärt riktade nanoprobe ger specifika signalen, och en icke-riktad kontroll nanoprobe, med olika Raman spektrum, konton för icke-specifik bakgrund16,17. Vi har visat denna metod av lokalt applicerad yta förbättrade resonans Ramanspektroskopi proportionerlig nyligen i en musmodell av diffusa äggstockscancer1.
Det övergripande målet med denna metod är att utveckla två SERRS nanoprober, en riktad och en icke-specifik, tillämpas lokalt i musmodeller, för bild på prevalens/överuttryck av en cancer relaterade biomarkör med proportionerlig identifiering av de två sonderna via Raman imaging. I detta arbete valdes folat receptorn (FR) som mål, eftersom detta är en markör uppreglerad i många äggstockscancer18,19. Raman microimaging med SERS-baserade nanopartiklar har också visats för cancer cell identifiering20. Två distinkta ”varianter” av Raman nanopartiklar syntetiseras, var och en som följer sitt fingeravtryck från ett annat organiskt färgämne. Nanopartiklarna består av en stjärnformad guld kärna omgiven av en kiseldioxid skal och demonstrera ytan plasmon resonans på cirka 710 nm. Raman reportern (organiskt färgämne) sätts parallellt med bildandet av kiseldioxid skal. Slutligen, för det FR-riktade nanoprober (αFR-NPs) kiseldioxid skal är konjugerat med antikroppar, medan de icke-riktade nanoprober (nt-NPs) är passiviseras med en enskiktslager av polyetylenglykol (PEG).
Denna teknik användes framgångsrikt att mappa mikroskopiska tumörer i en musmodell xenograft av diffusa metastaserad äggstockscancer (SKOV-3), visar dess tillämplighet för Invivo användning. Det kan också förlängas för användning i exciderad vävnad, för tumör fenotypning eller marginal bestämning efter möjligt som visas i en cognate studie21.
SERRS nanoprober ger en robust plattform för skapandet av flera riktade Taggar för biomarkörer, syntetiseras med enkla kemiska reaktioner som beskrivs schematiskt i figur 1. Här presenterar vi protokollet för syntes av de två typerna av SERRS nanoprober (avsnitt 1-3), utveckling av en lämplig äggstockscancer musmodell (avsnitt 4), administrationen av nanoprober och imaging (avsnitt 5) och slutligen dataanalys och visualisering (avsnitt 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

Äggstockscancer representerar den dödligaste gynekologiska malignitet. De flesta patienter närvarande i ett avancerat stadium (FIGO Stadium III eller IV), när lokala metastatisk spridning redan har skett. Äggstockscancer har dock ett unikt mönster av metastasering, däri tumör implantat finns initialt inom i bukhålan. Den här funktionen kan, i princip, den komplett resektion av tumör implantat med kurativ intention. Många av dessa metastatiska lesioner är mikroskopiska, vilket gör dem svåra att identifiera och behandla. Neutralisera sådan micrometastases tros vara ett viktigt mål mot att eliminera tumören återkommer och att uppnå långsiktiga överlevnad. Raman imaging med surface förbättrade resonans Raman scattering nanoprober kan användas för att avgränsa mikroskopiska tumörer med hög känslighet, på grund av sin ljusa och bioorthogonal spektrala signaturer. Här, vi beskriver syntesen av två 'smaker' av sådana nanoprober: en antikropp-functionalized som mål den folat receptorn — i ökad utsträckning hos många äggstockscancer — och en icke-riktad kontroll nanoprobe, med distinkta spectra. Nanoprober administreras intraperitonealt till musmodeller av metastaserande mänskliga äggstockscancer adenokarcinom. Alla djurstudier godkändes av institutionella djur vård och användning kommittén av Memorial Sloan Kettering Cancer Center. I bukhålan av djuren är kirurgiskt utsatt, tvättas och skannas med en Raman-microphotospectrometer. Därefter Raman signaturer av de två nanoprober är frikopplade med en klassisk minstakvadratmetoden montering algoritm, och deras respektive poäng fördelat på ger en proportionerlig signal av folat-riktade över oriktade sonder. På detta sätt visualiseras mikroskopiska metastaser med hög specificitet. Den största fördelen med denna metod är att den lokala tillämpningen in i bukhålan — som kan göras bekvämt under det kirurgiska ingreppet — kan tagga tumörer utan att utsätta patienten för systemisk nanopartiklar exponering. Falskt positiva signaler som härrör från icke-specifik bindning av nanoprober på visceral ytor kan elimineras genom att följa en proportionerlig strategi var riktade och icke öronmärkt nanoprober med distinkta Raman signaturer tillämpas som en blandning. Förfarandet begränsas fortfarande av avsaknaden av en kommersiell wide-fältet Raman imaging kamerasystem, vilken en gång tillgänglig kommer att möjliggöra tillämpningen av denna teknik i drift theater.

För kvalitetskontroll, kan nanopartiklarna karakteriseras med hjälp av olika metoder under syntesprocessen, inklusive TEM, DLS, nanopartiklar spårning analys och UV/Vis absorbansen spektroskopi, som visas i figur 2.
På detta sätt, storleken på guld nanostar kärnan (beskrivs i avsnitt 1), bildandet av kiseldioxid skal (avsnitt 2) och efterföljande ytan funktionalisering (avsnitt 3) kan vara v...

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

Äggstockscancer bildar metastaser i hela i bukhålan. Här presenterar vi ett protokoll att göra och använda folat-receptor riktade ytan-förbättrade resonans Raman scattering nanoprober som avslöjar dessa lesioner med hög specificitet via proportionerlig imaging. Nanoprober administreras intraperitonealt till levande möss, och de härledda bilderna korrelerar väl med histologi.

Surface-förbättrade resonans Raman spridning Nanoprobe Ratiometry för att upptäcka mikroskopisk äggstockscancer via folat Receptor inriktning

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

Denna metod sysselsätter aktuell tillämpning av nanopartiklar för att bilden mikroskopiska tumörer, särskilt i maligniteter som ännu inte har tillgång till vasculature, såsom metastasering av äggstockscancer. Denna teknik är ratiometric, imaging riktade och icke-riktade nanopartiklar i en enda skanning för att minska falska signaler och avslöja den verkliga omfattningen av tumören. Dessa nanopartiklar kan administreras genom intraperitoneal eller intravenös injektion för hög precision bildframställning av äggstockscancer och många andra tumörtyper.För guld nanostar core syntes placera en konisk kolv som innehåller 800 milliliter av nyberedda askorbinsyra lösning på en magnetisk rör platta vid fyra grader Celsius och inducera en stadig virvel. Tillsätt snabbt åtta milliliter nyberedd tetraklorosmörsyralösning till virveln. Inom några sekunder nanostjärnor kommer att bildas och lösningen kommer att anta en mörkblå färg.Häll nanostar suspensionen i 50-milliliter koniska rör för centrifuger och aspirate alla utom de sista 200 mikroliter av supernatant från varje rör i slutet av spinn. Använd en mikropipette för att återanvänd nanopartiklarna i varje rör innan du slår samman alla nanopartiklar i en enda dialyskassett. Sedan dialyze nanopartiklarna i minst tre dagar mot två liter avjoniserat vatten förändra vattnet dagligen.För kiseldioxid skalbildning, först lägga 10 milliliter av isopropanol, 500 mikroliter av TEOS, 200 mikroliter av avjoniserat vatten, och 60 mikroliter färgämne till en 50-milliliter koniska röret. Och tillsätt tre milliliter etanol, och 200 mikroliter av ammoniumhydroxid till en 15-milliliter tub. Därefter sonikera dialyzed nanostjärnor att skingra alla kluster och lägga till 1,2 milliliter nanostjärnor till röret.Placera 50-milliliter röret på en virvel mixer och framkalla en stadig virvel. Tillsätt snabbt nanostar-lösningen i 50-milliliterröret med ytterligare fem sekunders blandning innan du snabbt överför röret till en shaker i 15 minuter vid 300 RPM vid rumstemperatur. De två rören måste kombineras snabbt och under konstant nixing för att säkerställa att silicationreaktionen sker på nanostjärnorna och för att minimera fri kiseldioxidproduktion.I slutet av inkubationen fyll röret med etanol för att släcka reaktionen och samla in nanostjärnorna genom centrifugering. Aspirera alla utom om de sista 500 mikroliter av supernatant noga med att inte störa pelleten och återanvända nanopartiklarna i en milliliter färsk etanol. Överför sedan lösningen till ett 1,5-milliliter centrifugrör för fyra en-milliliter etanoltvättar genom centrifugering, resuspending pelleten genom ultraljud i ungefär en sekund mellan varje tvätt.Att införa tioler till partikelytorna, efter den sista tvätten resuspend pelleten i en milliliter av en 85%etanol, 10%3-merkaptopropyl-trimethoxysilane, och 5%avjoniserad vattenlösning för en en-till två timmars inkubation vid rumstemperatur. I slutet av inkubationen, tvätta tiolen funktionaliserade nanopartiklar genom centrifugering som anges, resuspending pelleten genom ultraljud mellan tvättar. För antikroppen funktionaliserade anti-folat receptorn nanosonderna reagera 200 mikrogram anti-folat bindande protein antikropp med tiofaldigt molar överskott av PEG cross-linker i 500 mikroliter av HEPES buffert.Efter 30 minuter koncentrera antikroppen genom centrifugering i ett centrifugalfilter, återvinna antikroppen genom att invertera filtret i ett nytt rör för en ytterligare centrifugering. Blanda sedan tiolens funktionaliserade nanopartiklar med den koncentrerade antikroppen och inkubera blandningen i minst 30 minuter vid rumstemperatur. För att bilda icke-riktade nanosonder lägga till fem milligram metoxi-avslutade PEG 5000 maleimide upplöst i DMSO till thiol-functionalized nanopartiklar i 500 mikroliter av HEPES buffert för en minst 30-minuters inkubation vid rumstemperatur.För nanoprobe injektion snurra ner både nanoprobe smaker och resuspend pellets i färsk MES buffert på en 600 picomolar koncentration. Blanda nanopartiklarna och ladda en milliliter av den resulterande lösningen i en en milliliter spruta utrustad med en 26-gauge nål per mus och intraperitoneally injicera hela volymen i buken av varje mus. Massera sedan försiktigt buken för att fördela nanopartiklarna i hela peritonealhålan.Efter minst 25 minuter säkra lemmar av en avlivade injiceras djur på en kirurgisk plattform och använda sågtandade tlysningar och dissekering sax för att avlägsna huden för att exponera peritoneum. Incise peritoneum. Fäst peritonealklaffarna på plattformen och tvätta insidan av peritonealhålan med minst 60 milliliter PBS.Överför sedan plattformen till en Raman spektrofotometer med en upprätt optisk konfiguration och en motoriserad scen och bild buken under lämpliga bildåtergivningsparametrar. Detta är avgörande att fokalplan för Raman scan är på ytan av de flesta av inälvorna. Om organen är ute ur planet, kommer den förvärvade signalen inte vara användbar.För kvalitetskontroll ändamål nanopartiklarna kan karakteriseras med hjälp av en mängd olika metoder under syntesprocessen, inklusive transmissionselektronmikroskopi, dynamisk ljusspridning, nanopartikel spårning analys, och ultraviolett synliga absorberande spektroskopi. Raman mätningar avslöja förekomsten av den unika spektra av varje smak av nanopartikel i hela syntesen. Typiska reaktionsavkastningar och koncentrationer beror starkt på pipetteringstekniken under tvättstegen.Den Raman spektra kan bearbetas för att avlägsna fluorescensen och normaliseras till enhet område för att kompensera för signalstyrkan innan de klassiska minst kvadraterna. Även om de klassiska minst-kvadrat poäng på varje nanoprobe referensspektrum inte individuellt ger de specifika platserna för tumörer, de punkt-wise nyckeltal avslöja förekomsten av den spridas mikroskopiska spridning. Samtidigt försöker detta förfarande är det viktigt att komma ihåg att validera nanopartiklar vid varje steg av syntesen som kvaliteten på nanopartiklar starkt påverkar slutresultatet.Denna teknik visar potentialen för forskare att använda SERRS nanosonder för detektion av tumörrelaterade markörer i djurmodeller och strukna patientvävnader med en hög grad av mikroskopisk precision.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

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

Intra-iliaca Injection för effektiv och selektiv Modellering av Mikroskopisk skelettmetastaser

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

Murina Experimentellt av ursprungliga tumören utveckling och peritonealdialys metastasering<em&gt; via</em&gt; Orthotopic Ympning med ovarialcancer celler

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 integrerad plattform för Genome-wide mappning av kromatin stater med hög genomströmning ChIP-sekvensering i tumörvävnad

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-inriktning Bispecific antikropp, GPC3-S-Fab, med potenta cytotoxicitet

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

Syntes och karakterisering av placenta Chondroitin Sulfate en (plCSA) - Targeting Lipid - polymera nanopartiklar

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

Att upptäcka Ligand-bindande domänen Dimerization aktiviteten av östrogen Receptor alfa med däggdjur två-Hybrid-analys

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

Tillverkning chimeric antigen receptor (bil) T celler för 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

Beredning av Mitokona från äggstocks cancer vävnader och kontrollera äggstocksvävnad för kvantitativ proteomik analys

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

Kvantifiering av replikationsstress i äggstockscancerceller med hjälp av enkelsträngad DNA-immunofluorescens

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

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

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

Visualisera DNA-skador reparera proteiner i patient-derived äggstockscancer organoider via immunofluorescensanalyser

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