In Vivo Targeting von xenografierten menschlichen Krebszellen mit funktionalisierten fluoreszierenden Kieselsäure-Nanopartikeln in Zebrafischen

Xiaodan Qin; Fabrice  F. J. Laroche; Saquib Ahmed M. A. Peerzade; Andrew Lam; Igor Sokolov; Hui Feng

doi:10.3791/61187

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Methodenartikel

In Vivo Targeting von xenografierten menschlichen Krebszellen mit funktionalisierten fluoreszierenden Kieselsäure-Nanopartikeln in Zebrafischen

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DOI:

10.3791/61187

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8. Mai 2020

Xiaodan Qin^*¹ , Fabrice F. J. Laroche^*¹ , Saquib Ahmed M. A. Peerzade² , Andrew Lam¹ , Igor Sokolov²^,³^,⁴ , Hui Feng¹

¹Departments of Pharmacology and Medicine, Section of Hematology and Medical Oncology, The Cancer Research Center, Boston University School of Medicine, ²Department of Biomedical Engineering, Tufts University, ³Department of Mechanical Engineering, Tufts University, ⁴Department of Physics, Tufts University

^* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Hier wird eine Methode beschrieben, mit der Zebrafischembryonen verwendet werden können, um die Fähigkeit funktionalisierter Nanopartikel zu untersuchen, menschliche Krebszellen in vivo anzugreifen. Diese Methode ermöglicht die Bewertung und Auswahl optimaler Nanopartikel für zukünftige Tests bei Großen Tieren und in klinischen Studien.

Zusammenfassung

Die Entwicklung von Nanopartikeln, die Krebszellen erkennen, gezielt angreifen und zerstören können, ist auf dem Gebiet der Nanomedizin von großem Interesse. In vivo Tiermodelle sind erforderlich, um die Nanotechnologie mit ihrer biomedizinischen Anwendung zu überbrücken. Die Maus stellt das traditionelle Tiermodell für präklinische Tests dar; Mäuse sind jedoch relativ teuer zu halten und haben lange experimentelle Zyklen aufgrund der begrenzten Nachkommenschaft von jeder Mutter. Der Zebrafisch hat sich zu einem leistungsfähigen Modellsystem für die Entwicklungs- und Biomedizinische Forschung, einschließlich der Krebsforschung, entwickelt. Insbesondere aufgrund seiner optischen Transparenz und schnellen Entwicklung eignen sich Zebrafischembryonen gut für die Echtzeit-In-vivo-Überwachung des Verhaltens von Krebszellen und ihrer Wechselwirkungen mit ihrer Mikroumgebung. Diese Methode wurde entwickelt, um menschliche Krebszellen und funktionalisierte Nanopartikel sequenziell in transparente Casper-Zebrafisch-Embryonen einzuführen und die In-vivo-Erkennung und -Targeting der Krebszellen durch Nanopartikel in Echtzeit zu überwachen. Dieses optimierte Protokoll zeigt, dass fluoreszierend markierte Nanopartikel, die mit Folatgruppen funktionalisiert sind, metastasierende menschliche Gebärmutterhalsepithelkrebszellen, die mit einem anderen Fluorchrom gekennzeichnet sind, gezielt erkennen und zielen können. Der Erkennungs- und Targeting-Prozess kann bereits nach 30 min Nachinjektion der getesteten Nanopartikel erfolgen. Das ganze Experiment erfordert nur die Zucht von ein paar Paar enerwachsener Fische und dauert weniger als 4 Tage. Darüber hinaus fehlt Zebrafischembryonen ein funktionelles adaptives Immunsystem, das die Transplantation einer Vielzahl menschlicher Krebszellen ermöglicht. Daher ermöglicht der Nutzen des hier beschriebenen Protokolls die Erprobung von Nanopartikeln an verschiedenen Arten menschlicher Krebszellen, was die Auswahl optimaler Nanopartikel in jedem spezifischen Krebskontext für zukünftige Tests an Säugetieren und der Klinik erleichtert.

Einleitung

Die Entwicklung von Nanopartikeln, die in der Lage sind, Krebszellen zu erkennen, gezielt zu zielen und zu zerstören, ist sowohl für Physiker als auch für biomedizinische Forscher von großem Interesse. Die Entstehung der Nanomedizin führte zur Entwicklung mehrerer Nanopartikel, z. B. solcher, die mit Zielliganden und/oder Chemotherapeutika¹^,²^,³konjugiert wurden. Die zusätzlichen Eigenschaften von Nanopartikeln ermöglichen ihre Interaktion mit dem biologischen System, die Erfassung und Überwachung biologischer Ereignisse mit hoher Effizienz und Genauigkeit zusammen mit therape....