1. VNP (CPMV, BMV, PVX e TMV) Propagazione
- Impostare la camera di impianto al coperto di controllo per 15 ore del giorno (100% di luce, 25 ° C, 65% di umidità) e 9 ore di notte (0% luce, 22 ° C, 60% di umidità).
- Inoculare le piante in base alla timeline nella Tabella 1.
| CPMV | PVX, TMV, e BMV |
| Giorno 0: Stabilimento 3 fagiolo dall'occhio semi / pot. | Giorno 0: Pianta ~ 30 N. benthamiana semi / pot. Concimare una volta alla settimana con 1 cucchiaio di concime / 5 L di acqua. |
| Giorno 14: Re-pot N. benthamiana a 1 pianta / vaso. |
| Giorno 10: Infect Foglie primarie con CPMV (5 μg/50 pl / foglia) da inoculazione meccanica con una leggera spolverata di carborundum. | Giorno 28: Infect tre a five lascia con PVX, TMV, o BMV (5 μg/50 pl / foglia) da inoculazione meccanica con una leggera spolverata di carborundum. |
| Foglie Harvest e conservarlo in -80 ° C.: Giorno 20 | Foglie Harvest e conservarlo in -80 ° C.: giorno 42 |
Tabella 1. Timeline per la coltivazione, infettando, e la raccolta foglie.
Nota: solo propagazione CPMV è dimostrato come esempio.
2. VNP (CPMV, BMV, PVX e TMV) Purificazione
Nota: Tutte le operazioni sono eseguite su ghiaccio oppure a 4 ° C.
- Omogeneizzare 100 g di foglie congelati in un frullatore standard utilizzando due volumi di tampone freddo (vedi Tabella 2). Filtrare 2-3 strati di garza.
- Per PVX, regolare il pH a 6,5 con 1 M HCl. Aggiungere 0,2% (w / v) di acido ascorbico e 0,2% (w / v) di sodio sulfite.
- Centrifugare pianta omogenato grezzo a 5.500 xg per 20 min. Raccogliere il surnatante.
- Per BMV, strato 25 ml di surnatante oltre 5 ml di 10% (w / v) di saccarosio. Centrifugare a 9000 xg per 3 ore e risospendere pellet in soluzione CsCl 38,5% (w / v). Mescolare agitando per 5 ore, poi continuare con il passo 2.12.
- Estrarre materiale vegetale con l'aggiunta di 0,7 volumi di 1:1 (v / v) cloroformio :1-butanolo. Mescolare impasto per 30-60 min.
- Centrifugare soluzione a 5.500 xg per 20 min. Raccogliere la fase acquosa superiore.
- Aggiungere a 0,2 M NaCl e l'8% (w / v) PEG (MW 8000). Per TMV, anche aggiungere 1% (v / v) Triton X-100. Mescolare per almeno 1 ora, quindi lasciate riposare per almeno 1 ora.
- Centrifugare soluzione a 15.000 xg per 15 min. Risospendere il pellet in 10 ml di tampone. Per PVX, aggiungere 0,1% β-mercaptoetanolo e urea a 0,5 M.
- Centrifugare a 8000 xg per 30 minuti e raccogliere il supernatante.
- Ultracentrifuga surnatante a 160.000 xg per 3 ore. Risospendere il pellet in 5 ml di tampone overnight.
- Preparazione di un gradiente di saccarosio 10-40% con volumi pari al 10%, 20%, 30%, e 40% di saccarosio in tampone (più pesante prima). Lasciare che il gradiente di equilibrare notte a temperatura ambiente.
- Ultracentrifuga sedimento risospeso su gradiente di saccarosio a 100.000 xg per 2 ore (24 ore per BMV).
- Raccogliere banda light scattering e dializza contro tampone.
- Caratterizzare le VNPs (sotto) e conservare a 4 ° C. Per la conservazione a lungo termine, conservare a -80 ° C.
| CPMV e TMV | 0,1 M tampone fosfato di potassio (pH 7,0) 38,5 mM KH 2 PO 4 61,5 mM K 2 HPO 4 |
| PVX | 0,5 M tampone borato (pH 7,8) 0,5 M di acido borico Aggiustare il pH con NaOH |
| BMV | SAMA tampone (pH 4,5) 250 mM acetato di sodio 10 mM MgCl 2 2 mM β-mercaptoetanolo (aggiungere fresco) |
Tabella 2. Buffer e le loro ricette per ogni VNP.
Nota: solo propagazione CPMV è dimostrato come esempio.
3. VNP (CPMV, BMV, PVX e TMV) Caratterizzazione
- Effettuare spettroscopia UV / visibile per determinare la concentrazione di VNPs.
- Misurare l'assorbanza di 2 ml di campione utilizzando uno spettrofotometro NanoDrop.
- Determinare la concentrazione di particelle e coloranti utilizzando la legge di Lambert-Beer (A = εcl, dove A è l'assorbanza, ε è il coefficiente di estinzione, c è la concentrazione, ed L è la lunghezza del percorso). La lunghezza del percorso è di 0,1 cm per la NanoDrop.
Le VNP-specifici coefficienti di estinzione sono:
CPMV: 8.1 cm-1 mg 1 ml (a 260 nm)
PVX: 2.97 cm-1 mg 1 ml (a 260 nm)
TMV: 3.0 cm-1 mg 1 ml (a 260 nm)
BMV: 5.15 cm-1 mg 1 ml (a 260 nm)
- Analizzare le particelle di dimensioni esclusione cromatografia liquida veloce proteine (FPLC).
- Utilizzando un Superose 6 esclusione dimensionale e la colonna Explorer ÄKTA, carico 50-100 pg di VNPs in 200 pl di tampone fosfato di potassio 0,1 M (pH 7,0).
- Impostare rivelatori a 260 nm (acido nucleico), 280 nm (proteine), e la lunghezza d'onda di eccitazione di eventuali coloranti allegate.
- A una velocità di flusso di 0,5 ml / min per 72 min.
- Il profilo di eluizione e A260: A280 nm indica se la preparazione VNP è puro e se le particelle sono intatti e assemblati.
Il seguente A260: 280 rapporti indicano una preparazione pura VNP:
CPMV: 1.8 ± 0.1
PVX: 1,2 ± 0,1
TMV:1,1 ± 0,1
BMV: 1.7 ± 0.1
- Eseguire la denaturazione (pre-cast NuPAGE) Bis-Tris poliacrilammide 4-12% elettroforesi su gel di pendenza di analizzare la purezza della preparazione e la coniugazione di proteine di rivestimento individuali.
- Aggiungere 3 ml di tampone campione 4x LDS a 10 mg di particelle in 9 ml di tampone fosfato di potassio. Aggiungere un ulteriore 1 ml di tampone campione LDS 4x e 3 ml di β-mercaptoetanolo per BMV di ridurre l'elevato numero di legami disolfuro.
- Incubare in blocco termico per 5 minuti a 100 ° C.
- Caricare i campioni su un gel SDS.
- Eseguire i campioni a 200 V per 1 ora in esecuzione 1x MOPS buffer.
- Documentare il gel sotto la luce UV per visualizzare proteine di rivestimento fluorescenti.
- Per non-proteina fluorescente, macchia con blu Coomassie (0,25% (w / v) Coomassie Brilliant Blue R-250, acido 30% (v / v) di metanolo, 10% (v / v) acetico) per 1 ora.
- Decolorare con 30% metanolo, 10% acido acetico durante la notte. Change la soluzione, se necessario.
- Documentare il gel sotto luce bianca.
- Analizzare l'integrità delle particelle mediante microscopia elettronica a trasmissione (TEM).
- Diluire i campioni di 0,1-1 mg / ml in 20 ml di acqua deionizzata.
- Mettere 20 gocce ul dei campioni su parafilm.
- Coprire gocce con una griglia TEM e lasciate riposare per 2 min. Stoppino dalla soluzione in eccesso sulla griglia con carta da filtro.
- Lavare griglia immissione in una goccia di acqua deionizzata quindi assorbente asciutto.
- Stain griglia mettendo su una goccia 20 ml di 2% (w / v) di acetato di uranile per 2 min. Wick l'eccesso macchia con carta da filtro.
- Lavare rete ancora una volta in acqua.
- Osservare griglia sotto un microscopio elettronico a trasmissione.
4. Coniugazione chimica del VNPs con PEG e fluorofori, purificazione e caratterizzazione
- Per i calcoli per le reazioni di sotto, la massa molare dei VNPs sono:
CPMV: 5.6x 10 6 g / mol
PVX: 35 x 10 6 g / mol
TMV: 41 x 10 6 g / mol
BMV: 4,6 x 10 6 g / mol - Coniugare coloranti e PEG per lisine superficiali di CPMV e PVX usando un one-step N-idrossi succinimmide reazione di accoppiamento: Aggiungi 2500 equivalenti molari (tutti gli eccessi molari consultare eccesso molare per VNP) di Alexa Fluor 647 estere succinimidil e 4.500 equivalenti di NHS- PEG (MW 5000) disciolto in DMSO ad CPMV in 0,1 M tampone fosfato di potassio. Quando si lavora con PVX, aggiungere un eccesso molare di 10000 NHS-colorante e NHS-PEG. Regolare i volumi di tampone e DMSO tale che la concentrazione finale di CPMV e PVX è di 2 mg / ml di DMSO e il contenuto è 10% del volume totale di reazione. Incubare la miscela di reazione per una notte a temperatura ambiente al riparo dalla luce. CPMV e PVX avere 300 e 1270 lisine indirizzabili, rispettivamente. (Si rimanda ai seguenti riferimenti per ulteriori letturemodificazione chimica di CPMV e PVX: 13-15).
- Coloranti Coniugato e PEG per tirosine di TMV con il raccordo di diazonio seguito da rame (I)-catalizzata azide-alchino cicloaddizione.
- Preparare sale di diazonio (alchini) mescolando 400 pl di 0,3 M p-toluensolfonico monoidrato, 25 pl di nitrito di sodio 3,0 M e 75 ml di 0,68 M distillata 3-ethynylaniline disciolto in acetonitrile a 4 ° C per 1 ora.
- Aggiungere 3,3 ml di tampone borato, pH 8,8, contenente 100 mM NaCl a 1,25 ml di TMV (20 mg / ml di soluzione concentrata).
- Reagiscono con il TMV 450 microlitri della sale di diazonio (alchini) soluzione in un bagno di ghiaccio per 3 ore per aggiungere una legatura alchino maniglia a TMV mediante accoppiamento di diazonio. La soluzione si trasformerà in un colore marrone chiaro. TMV ha 2140 tirosine disponibili per coniugazione.
- Purificare il prodotto finale utilizzando un cuscino di saccarosio come descritto nel passaggio 4,4.
- Collegare azide-funzionale Alexa Fluor 647 e PEG-azide (MW 5.000) using di rame (I)-catalizzata azide-alchino cicloaddizione (CuAAC). Aggiungere 2 equivalenti di coloranti e PEG-azide per proteina di rivestimento e incubare con 1 mM CuSO 4, 2 mM AMG, e 2 mM ascorbato di sodio a temperatura ambiente per 15 min. Regolare il volume di accumulo tale che la concentrazione di reazione finale di TMV è di 2 mg / ml. (Si rimanda ai seguenti riferimenti per ulteriori approfondimenti sulla modificazione chimica di TMV: 16,17).
- Coniugare tinture per lisine e PEG per cisteine di cisteina mutante BMV (cBMV):
- Aggiungere 2.000 equivalenti molari di Oregon verde 488 succinimmidil estere disciolti in DMSO al cBMV in 0,1 M TNKM tampone (50 mM Tris base, 50 mM NaCl, 10 mM KCl, 5 mM MgCl 2, pH 7,4). Regolare i volumi di tampone e DMSO tale che la concentrazione finale di BMV è 1 mg / ml di DMSO e il contenuto è 10% del volume totale di reazione. Incubare la miscela di reazione per una notte a 4 ° C al riparo dalla luce.
- Particelle Purificare con centrifugafiltri fugati, come descritto al punto 4.4.
- Aggiungere 2.000 eccesso molare di PEG-maleimmide (MW 2000) utilizzando le stesse condizioni di reazione come prima e incubare la miscela di reazione per 2 ore a 4 ° C. cBMV dispone di 180 lisine reattivi e cisteine. (Si rimanda ai seguenti riferimenti per ulteriori letture sulla modificazione chimica di BMV: 18).
- Purificazione: Passare la soluzione attraverso un cuscino di saccarosio al 40% (w / v) a 160.000 xg per 2,5 ore. Nuovamente sciogliere il precipitato in un tampone. In alternativa, dializza contro tampone appropriato con 10 kDa di cut-off filtri rotativi.
- Caratterizzazione: VNPs pegilato e marcato in fluorescenza vengono analizzate utilizzando i metodi sopra descritti: UV / visibile spettroscopia, elettroforesi su gel SDS, FPLC e TEM (non mostrato, tuttavia, fare riferimento alle figure 6 e 7).
5. Targeting tumorale e imaging utilizzando un modello Xenograft mouse
- Cultura HT-29 cellule umane di cancro al colon in mezzo RPMI supplementato con 5% FBS, 1% di penicillina-streptomicina, e 1% di L-glutammina a 37 ° C in 5% CO 2 con 175 centimetri due fiasche di coltura cellulare.
- Lavare le cellule due volte con PBS sterile e raccolto mediante incubazione con 5 ml di tripsina-EDTA a 37 ° C per 5 min. Inattivare la tripsina con 5 ml di terreno RPMI. Raccogliere le cellule per centrifugazione a 500 xg per 5 min. a 4 ° C e risospendere in fresco RPMI a 5x10 6 cells/50 medie microlitri (determinare il numero totale delle cellule con Trypan Blue e un emocitometro). Mescolare con un volume uguale di matrigel prima dell'iniezione (mantenere tutte le soluzioni e reagenti sterile).
- Procurarsi sei settimana fa NCR nu / nu topi e mantenerli su una dieta di erba medica gratuita per 2 settimane. [Nota:. Tutte le procedure di polizia deve essere approvato IACUC] indurre xenotrapianti tumorali mediante iniezione sottocutanea di 5x10 6 cells/100 pl / tumore nei fianchi (2 tumori / mouse) utilizzando un 18 1/2 calibro sterileago. Monitorare gli animali regolarmente. Misurare la dimensione del tumore, utilizzando pinze e lasciare i tumori di crescere fino a un volume medio di 20 mm 3 (entro i prossimi 12 giorni). Assegnare i topi a due gruppi diversi in modo casuale: PBS e VNP (n = 3 animali / gruppo / ora punto). Utilizzando una siringa da 28 ml uno scartamento insulina, somministrare per iniezione endovenosa vena della coda 100 pl di PBS sterile o 10 mg / kg formulazione VNP.
Nota: esperimenti di coltura dei tessuti e gli studi con animali vivi non sarà dimostrato. Hands-on dimostrazione sarà limitata alla lavorazione dei tessuti e acquisizione dati. Per un riferimento sul modello HT-29 xenograft tumorale, si rimanda il lettore al rif. 19
Tre tecniche sono utilizzate per valutare tumore homing di VNPs:
- Imaging di fluorescenza utilizzando Maestro Imaging System: topi Sacrifice a tempi diversi (2, 24, e 72 ore) con emissioni di CO 2gas. Staccare gli animali e tutti gli organi principali accise (cervello, cuore, polmoni, milza, reni e fegato), insieme con i tumori sui fianchi, posizionare i tessuti su parafilm, e analizzare con strumenti di imaging di fluorescenza con eccitazione giallo e filtri di emissione (800 ms esposizione) per rilevare la presenza di segnali fluorescenti nei tessuti (derivato da A647 etichetta coniugato ai VNPs). Salvare le immagini e analizzare le intensità di fluorescenza utilizzando ImageJ 1.44o software ( http://imagej.nih.gov/ij ). Confrontare il modello della captazione delle VNPs nei tumori con altri tessuti importanti con il tempo.
- Dopo l'imaging, tagliare ogni tessuto a metà e incorporare una metà in OCT per l'analisi crio-sezionamento e confocale. Raccogliere l'altra metà in pre-pesati crio-fiale e immediatamente congelare utilizzando liquido N 2. Conservare a -80 ° C fino al momento per l'ulteriore elaborazione.
- Fluorescenza quantificazione: Recordone tessuti pesi. Scongelare tessuti congelati a temperatura ambiente e metterli in separati provette Falcon da 50 ml contenenti 1 ml di PBS. Utilizzo di un omogeneizzatore palmare tessuto, omogeneizzare i tessuti per 2-3 min in PBS poi trasferire l'omogeneizzato ai tubi microcentrifuga. Centrifugare omogenati per 10 minuti a 13.000 xg per rimuovere tessuto non omogeneizzato.
- Pipettare 100 pl del supernatante dai tessuti di ogni gruppo (formulazioni PBS e VNP / punti temporali) in una piastra a 384 UV ben nero. Valutare l'intensità di fluorescenza (Ex / Em lunghezze d'onda 600/665) utilizzando un lettore di piastre. Normalizzare i valori ottenuti fluorescenti dai pesi dei tessuti.
- Immunoistochimica: Preparare crio-microtomo sezioni (10 micron) e conservare a -20 ° C. Stain sezioni di tessuto per nuclei cellulari (DAPI) e marcatore delle cellule endoteliali (coniugati con fluoresceina anti-topo CD31 anticorpo). Effettuare analisi di microscopia confocale per mappare la localizzazione vascolare e intra-tumorale di fluorescenza marcata VNPs.
Nota: Questa procedura non sarà dimostrato, dati rappresentativi sono mostrati in Figura 8. Per un riferimento immunoistochimica ed i metodi di colorazione descritti, si rimanda il lettore al rif. 19