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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Las células madre son portadores terapéuticos prometedores para tratar tumores cerebrales debido a su tropismo tumoral intrínseco. La administración intranasal no intrusiva de células madre evita la barrera hematoencefálica y demuestra un fuerte potencial para la traducción clínica. Este artículo resume los principios básicos de la entrega de células madre intranasales en un modelo de ratón de glioma.
El tropismo intrínseco hacia las neoplasias malignas del cerebro hace que las células madre sean portadores prometedores de agentes terapéuticos contra los tumores malignos. El suministro de células madre terapéuticas a través de la vía intranasal es una estrategia alternativa descubierta recientemente, con un fuerte potencial de traducción clínica, debido a su naturaleza no invasiva en comparación con la implantación intracraneal o la administración a través de rutas sistémicas. La falta de barrera hematoencefálica refuerza aún más el potencial terapéutico de las células madre sometidas a la entrada intranasal cerebral. Este artículo resume las técnicas esenciales utilizadas en nuestros estudios y describe los principios básicos de la estrategia intranasal para la entrega de células madre utilizando un modelo de ratón de xenoinjertos de glioma intracraneal. Demostramos los procedimientos optimizados que generan resultados consistentes y reproducibles con parámetros experimentales predeterminados específicos y ofrecen pautas para el flujo de trabajo aerodinámico que garantizan una ejecución eficiente y un experime confiableResultado final. El artículo está diseñado para servir como base para una mayor personalización experimental basada en hipótesis, tipos de células madre o específicos de tumores.
La baja toxicidad, la baja inmunogenicidad y el tropismo intrínseco del tumor cerebral de las células madre humanas son rasgos atractivos para el suministro de vehículos terapéuticos 1 . Las nuevas terapias basadas en células madre para tumores cerebrales malignos son innovaciones prometedoras desarrolladas en los últimos años y la adaptación intranasal de esta estrategia terapéutica representa un salto hacia la traducción clínica, ya que la administración no invasiva y repetida podría reducir drásticamente la barrera para las aplicaciones de los pacientes y Puede ser adaptable para servicios ambulatorios sin anestesia general o servicio prolongado de pacientes hospitalizados asociados con procedimientos quirúrgicos invasivos 1 , 2 , 3 , 4 .
Nosotros y otros hemos sido pioneros de la vía intranasal de la entrega de células madre a los tumores cerebrales y hemos puesto el trabajo en el suelo para algunos de los principios básicosDe la investigación traslacional utilizando xenoinjerto de ratón modelos 2 , 3 , 4 , así como se investigó la migración de células madre in vivo a través de resonancia magnética (MRI) portadores de reactivos [ 2] . A través de estas exploraciones piloto, hemos acumulado una experiencia sustancial y adquirido perspicacia en la mejor manera de construir una estrategia robusta de evaluación preclínica utilizando modelos de ratón xenoenxerto (PDX) de glioma maligno bien establecidos, manteniendo la resolución de investigación para examinar la Detalles mecánicos matizados de los sofisticados fenómenos biológicos de la entrada cerebral intranasal de células madre terapéuticas entregadas a la cavidad nasal. Aquí, describimos los principios de un protocolo de trabajo estandarizado para demostrar el estado actual de las investigaciones experimentales utilizando una bien establecida línea de células madre neurales humanas HB1.F3.CD 5 6 , 7 , 8 , que es fácilmente modificable para adaptarse a modelos o estrategias tumorales específicos usando células madre humanas como portadores terapéuticos.
Todos los procedimientos con animales deben ser aprobados por el Comité de Cuidado y Uso de Animales Institucionales (IACUC) o equivalente. Si hay alguna incertidumbre con respecto a los procedimientos específicos descritos aquí, no proceda. Aclarar con el IACUC de la institución y un miembro del personal veterinario designado.
1. Asegurar la esterilidad de las células cultivadas y seguir los principios de las técnicas asépticas
2. Preparación de células de glioma para <Em> In Vivo Experimento 2 , 4
3. Implantación intracraneal para crear modelos de ratón xenoinjerto ( Figura 1A ) 2 , 4 , 13
4. In Vivo Bioluminescence Imaging (BLI) de crecimiento tumoral ( Figura 1B ) 15
NOTA: Las células de glioma derivadas del paciente se modifican para expresar luciferasa de luciérnaga. Esto nos permite seguir la progresión tumoral después de la implantación intracraneal.
5. Irradiación Cerebral Completa ( Figura 1C ) 2 , 4 , 13
4 .
6. Modificación Genética de Células Madre Neuronales Humanas (NSCs, FigurE 3A) 4
7. Precondicionamiento hipóxico de NSC humanos ( Figura 3A ) 4
8. Carga de HuHombre NSCs con Oncolytic Virus ( Figura 3B -3H ) 5
9. Carga de células madre con microÓxidos de hierro paramagnéticos de tamaño n (MPIO) para el seguimiento in vivo mediante imágenes de resonancia magnética (RMN, Figura 3B -3H ) 2
10. Entrega intranasal de NSC terapéuticos ( Figura 3D ) 2 , 4
11. Análisis de supervivencia ( Figura 3E )
12. Recolección de tejidos e histología / inmunocitoquímica Verificación de la entrada de cerebro de células madre intranasales 2 , 4
Tanto el pre-tratamiento hipóxico ( Figura 4A ) 4 como la sobreexpresión de CXCR4 ( Figuras 4B y 4C ) 4 aumentan significativamente la presencia de membrana celular de los receptores CXCR4 como se demuestra por citometría de flujo. El tropismo tumoral demostrado por NSCs (flechas azules), se muestra en la histología del tejido tumoral (círculo rojo). La presencia de células madre marcadas con MPIO ( Figura 4D ) en el tumor se confirma mediante tinción azul de Prusia ( Figura 4E ). 4
Un análisis de tejido indica que la irradiación de cabeza única ( Figura 2 ) induce la reducción en el volumen tumoral, así como la SDF-1 upregulation en el tumor y el tejido circundante ( Figuras 5A y 5B ]4, lo que confirma la hipótesis de que CXCR4 receptor upregulated expresión en NSCs puede facilitar tropismo tumor después de XRT.
El análisis de supervivencia indica que, aunque la irradiación (XRT) por sí sola es beneficiosa para la supervivencia de los animales portadores de tumores ( Figura 6A ) 4 , se pueden obtener beneficios adicionales utilizando H NSC cargadas con OV sobre N NSC cargadas con OV en el contexto de XRT . 6B ) 4 . Ventajas significativas de supervivencia también se puede ver con ingeniería genética CXCR4 NSCs en el mismo régimen terapéutico contextual ( Figura 6C ] [ 4] .
El análisis de tejidos confirma que tanto H NSCs y CXCR4 NSCs significativamente mejorado el tumor dirigido a la entrega de VO, como lo demuestra staPara una proteína hexon viral ( Figuras 7A y 7B ) 4 .

Figura 1: Diagrama de flujo esquemático de los procedimientos generales de los animales involucrados. ( A ) Los modelos de tumores se crean a través de xenoinjerto de células de glioma derivadas del paciente. ( B ) El crecimiento del tumor se controla mediante BLI. ( D ) Se mantiene la terapia de irradiación de cabeza solamente como se describe en el Procedimiento 6. ( D ) Se mantiene la postura supina y de inclinación de cabeza durante la administración terapéutica de células madre intranasales como se detalla en el Procedimiento 11. ( E ) La obtención de imágenes y el análisis histológico de los tejidos si es necesario. Haga clic aquí para verUna versión más grande de esta figura.

Figura 2: El establecimiento de animales para la irradiación. Los ratones anestesiados se colocan entre los escudos de plomo dentro de la bandeja de muestras permitiendo sólo irradiación de la cabeza. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Un diagrama de flujo para los procedimientos generales de preparación de células madre involucrados antes de la administración intranasal. ( AC ) Pretratamiento hipóxico o modificaciones genéticas de las células madre para sobreexpresar CXCR4. ( BD ) El lavado, la disociación enzimática, la recolección de células y los pasos de recuento son porFormada para la posterior carga de células madre con carga terapéutica o diagnóstica. ( E ) Los reactivos terapéuticos, tales como virus oncolíticos, o trazadores de diagnóstico, tales como partículas MPIO, pueden cargarse en células madre recogidas en concentraciones apropiadas con agitación periódica y agitación suave ( F ). ( GI ) Las células madre cargadas pueden luego ser lavadas y contadas para la administración intranasal en ratones. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Análisis de las modificaciones de células madre para la expresión de CXCR4 y la carga de MPIO. ( AC ) La citometría de flujo se puede ejecutar para verificar las modificaciones fenotípicas de las células madre como resultado de pre-tratamiento hipóxico o genéticaIngenieria. La detección de la carga exitosa de MPIO de células madre y resultados in vivo puede lograrse mediante citometría de flujo y tinción azul de Prusia, respectivamente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: La hipótesis de que la irradiación facilita SDF-1 (señales verdes) Upregulation en Glioma y el tejido circundante se confirma Mediante histopatología e inmunocitoquímica de secciones de tejidos. La irradiación aumenta la expresión de SDF-1 en el xenoinjerto GBM43. El análisis de tinción de H & E y la inmunocitoquímica de secciones de tejido cerebral de ratones control y irradiados demuestranAtes redujeron la carga tumoral pero aumentaron los niveles de SDF-1 en los sitios del tumor después del tratamiento con XRT. ( A ) La expresión de SDF-1 (verde) está fuertemente localizada en el sitio del tumor (cajas blancas) después de XRT. ( B ) La cuantificación de densitometría de los campos de observación demuestra un aumento de cuatro veces en la expresión de SDF-1 en animales tratados con XRT en comparación con animales de control (n = 3 experimentos, *** p <0,001, prueba t de Student). Se pueden encontrar detalles en Dey et al. 4 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: Se observaron los beneficios de supervivencia de NSC modificados (se pueden encontrar detalles en Dey et al 4 ). ( A ) Se estableció el contexto de los beneficios terapéuticos de la XRT (*** p <0,001, prueba logarítmica). ( B ) El pretratamiento hipóxico de las células madre cargadas con OV aumenta la supervivencia animal (* p <0,05). C. La mejora genética de CXCR4 mejora aún más la supervivencia de los animales (** p = 0,0013). Se pueden encontrar detalles en Dey et al. 4 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7: Se confirma la confirmación de la liberación de OV por los NCS optimizados por hipoxia o CXCR4 a los xenoinjertos de tumores cerebrales mediante la detección de proteínas virales de hexágono mediante puntos inmunocitoquímicos (puntos verdes) de secciones de tejidos de cerebros de ratones tratados con H A ) o CXCR4 NSCs ( B ), *** p <0,001 t test. Se pueden encontrar detalles en Dey et al. 4 Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Los autores no tienen ningún conflicto de interés para declarar.
Las células madre son portadores terapéuticos prometedores para tratar tumores cerebrales debido a su tropismo tumoral intrínseco. La administración intranasal no intrusiva de células madre evita la barrera hematoencefálica y demuestra un fuerte potencial para la traducción clínica. Este artículo resume los principios básicos de la entrega de células madre intranasales en un modelo de ratón de glioma.
Este trabajo fue apoyado por NIH R01NS087990 (MSL, IVB).
| Marco estereotáxico | Kopf Instruments | Modelo 900 | |
| Incubadora de cultivo celular hipóxico | ThermoFisher Scientific | VIOS 160i | |
| Suministros de cultivo celular (plásticos) | ThermoFisher Scientific | Varía | Reemplazable con cualquier fuente |
| Legend Micro 21R Microcentrífuga refrigerada | ThermoFisher Scientific | 75002490 | Reemplazable con cualquier |
| fuente Centrífuga de sobremesa Sorvall ST16R | ThermoFisher Scientific 75004240 | Reemplazable con cualquier fuente | |
| Micro jeringa 702N 25 & l (22S/2"/2) | Hamilton Company | 80400 | Bandeja de muestra depunta plana |
| para irradiador | Best Theratronics | A13826 | Para configurar la protección de ratones con protector de plomo |
| Microscopio Leica DMi8 | Leica Microsystem | Configuración personalizada | |
| Criostato UV Leica CM1860 | Microsistema | Leica | Configuración personalizada |
| Jeringa de insulina Exel International | ThermoFisher Scientific | 14-841-31 | |
| Tampón de fosfato de Corning solución salina | Corning Cellgro/ThermoFisher | 21-031-CV | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | Corning Cellgro/ThermoFisher | 11965-084 | |
| Tripsina 0.05% | Corning Cellgro/ThermoFisher | 25300054 | |
| Hialuronidasa de testículos bovinos | MilliporeSigma | H3506 |