Questo articolo presenta un metodo che coinvolge la sintesi e la caratterizzazione delle micelle di amphiphile peptide monocito-targeting e le corrispondenti saggi per verificare la biocompatibilità e capacità la micella di associare ai monociti.
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Articolo metodologico
Questo articolo presenta un metodo che coinvolge la sintesi e la caratterizzazione delle micelle di amphiphile peptide monocito-targeting e le corrispondenti saggi per verificare la biocompatibilità e capacità la micella di associare ai monociti.
L'aterosclerosi è un contributore importante alla malattia cardiovascolare, la principale causa di morte nel mondo, che sostiene 17,3 milioni di vite ogni anno. L'aterosclerosi è anche la principale causa di morte improvvisa e l'infarto miocardico, istigato da placche instabili che si rompono e occludono il vaso sanguigno senza avviso. Modalità di formazione immagine corrente non può distinguere tra placche stabili e instabili che rottura. Micelle di peptide anfifili (PAMs) possono ovviare a questo inconveniente come possono essere modificati con una varietà di molecole che si legano specificamente a tessuto malato di targeting. I monociti sono stati indicati per essere marker precoce di aterosclerosi, mentre il grande accumulo di monociti è associato con le piastre alla rottura incline. Quindi, nanoparticelle che possono mirare monociti possono essere utilizzate per discriminare le diverse fasi di aterosclerosi. A tal fine, qui, descriviamo un protocollo per la preparazione di monocito-targeting PAMs (monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) PAMs). MCP-1 PAMs sono auto-assemblate attraverso sintesi in condizioni blande di forma nanoparticelle di 15 nm di diametro con vicino neutro carica superficiale. In vitro, PAMs sono state trovate per essere biocompatibile e aveva una legame ad alta affinità per i monociti. I metodi descritti nel presente documento mostrano la promessa per una vasta gamma di applicazioni nell'aterosclerosi, nonché altre malattie infiammatorie.
Le malattie cardiovascolari rimangono per essere le principali cause di morte a livello mondiale con circa 17,3 milioni di morti in tutto il mondo1. Le malattie cardiovascolari sono fornite da aterosclerosi, una condizione in cui si accumulano le placche nelle arterie, quindi inibente sangue e flusso di ossigeno alle cellule del corpo2,3. La progressione di aterosclerosi coinvolge l'ispessimento e l'indurimento delle arterie da una risposta infiammatoria, metabolismo dei lipidi irregolare e l'accumulazione della placca, che conduce a placca la rottura e l'infarto miocardico4,5. Le cellule endoteliali esprimono molecole di adesione e citochine, che comprendono MCP-1, che si lega al recettore di chemochine C-C (CCR2) presente sulla superficie dei monociti6,7,8. Il colesterolo ossidato converte i monociti macrofagi durante la fase iniziale della formazione di placche, che amplifica la risposta infiammatoria nella regione e porta alla lesione del tessuto e la formazione di placche instabili o vulnerabili9, 10.
Tradizionalmente, l'aterosclerosi viene valutata valutando stenosi luminal da imaging anatomico mediante angiografia o ultrasuono11,12. Tuttavia, questi metodi possono determinare solo lo stringimento severo della parete arteriosa e non lo stadio precoce di aterosclerosi, come crescita iniziale della placca causa rimodellamento arterioso mantenere le dimensioni dell'arteria e sangue flusso tasso12,13, 14. Di conseguenza, gli angiogrammi underrepresent prevalenza di aterosclerosi. Inoltre, tecniche di imaging non invasive come singola emissione del fotone computato tomografia, tomografia a emissione di positroni e la risonanza magnetica recentemente sono state usate per caratterizzare la morfologia della placca come possono fornire informazioni iniziali e caratterizzazione delle placche. Tuttavia, queste modalità sono spesso limitate dalla mancanza di sensibilità, risoluzione spaziale, o richiedono l'uso di radiazioni ionizzanti, rendendo imaging progressione della placca nelle diverse fasi molto più impegnativo15,16, 17. Un sistema di consegna imaging che identificherebbe specificamente placche nelle diverse fasi di aterosclerosi rimane ad essere sviluppato.
Le nanoparticelle hanno dimostrato di essere una piattaforma emergente per in vivo della placca di targeting e diagnostica18,19,20,21. In particolare, PAMs sono vantaggiose grazie alla loro diversità chimica e la possibilità di ospitare una varietà di moiety, composizioni, dimensioni, forme e funzionalizzazione superficiale22. Peptide anfifili (PAs) sono costituiti da un peptide "capigruppo idrofilo," attaccato a una coda idrofobica, che in genere sono i lipidi; Questa struttura anfifilica conferisce la capacità di auto-assemblaggio e consente una visualizzazione multivalente di peptidi sulla superficie delle particelle22,23,24. Il peptide headgroups possono influenzare la forma delle particelle attraverso pieghevoli e legame tra peptidi25dell'idrogeno. Peptidi che piega attraverso l'interazione di β-foglio sono stati indicati per formare micelle allungate, mentre α-elica conferma può formare entrambe micelle sferiche e allungata22,23,24, 25,26,27. Linker di polietilenglicole (PEG) che lo scudo la carica superficiale del peptide può essere collocato tra il peptide idrofilo e la coda idrofobica di PAMs, migliorare la disponibilità della nanoparticella in circolazione sistemica28, 29 , 30 , 31. PAMs sono vantaggiose anche perché sono biocompatibili e hanno dimostrati di avere una vasta gamma di applicazioni32,33. La solubilità in acqua delle micelle offre un vantaggio sopra altri sistemi basati su nanoparticelle come certe nanoparticelle polimeriche che non sono solubili in acqua e devono essere sospese in res per iniezioni34. Inoltre, la possibilità di creare PAMs smontare in risposta a un stimoli specifici rende PAMs un attraente candidato per controllato di farmaci intracellulari di consegna35.
Legandosi al recettore CCR2 e accumulando nell'arco aortico, PAMs precedentemente sono state sviluppate per monocito targeting per monitorare le diverse fasi delle lesioni aterosclerotiche dell'aorta9. In topi ApoE- / - monocito accumulo aumenta proporzionalmente a placca progressione36. Inoltre, è emerso che i pazienti con placche rottura-incline, fase avanzata contengono una maggiore quantità di monociti37. Pertanto, la modifica di PAMs incorporare MCP-1 è utile perché permette una maggiore specificità targeting e differenziazione tra lesioni aterosclerotiche e tardo-fase iniziale. Questi studi di proof-of-concept anche verificato che PAMs sono abbastanza sicura di essere utilizzato preclinicamente e vengono eliminate per via renale38. Poiché i monociti e infiammazione sono caratteristici di altre malattie, MCP-1 PAMs hanno il potenziale per essere utilizzato per applicazioni terapeutiche e diagnostiche in altre malattie oltre l'aterosclerosi8,39,40 , 41.
Qui, segnaliamo la realizzazione di auto-assemblati e scalabile PAMs di MCP-1 che ha dimostrato la dimensione ottimale della particella, carica superficiale e targeting selettivo di monociti per applicazioni avanzate di imaging nell'aterosclerosi.
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Nota: Leggere la scheda di sicurezza per i reagenti e seguire tutte le misure di sicurezza chimica come richiesto dall'istituzione locale.
1. preparazione di MCP-1 PAMs
2. caratterizzazione di MCP-1 PAMs
3. analisi in Vitro di MCP-1 PAMs
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Preparazione di MCP-1 PAM
Il motivo di CCR2-legante (residui, 13-35) della proteina di MCP-1 [YNFTNRKISVQRLASYRRITSSK] o strapazzato peptide [YNSLVFRIRNSTQRKYRASIST] è stato modificato mediante l'aggiunta di un residuo di cisteina su N-terminale. Il peptide di MCP-1 è stato sintetizzato da un metodo di fase solida Fmoc-mediata utilizzando un sintetizzatore di peptidi automatizzato. Il peptide grezzo è stato purificato mediante HPLC in fase inversa su una colonna C8 a 5...
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MCP-1 PAMs sono una promettente piattaforma di imaging molecolare, costituito da un peptide di targeting idrofilo e coda idrofobica che spinge la natura auto-assemblata di nanoparticella. Questa micella monocito-targeting può essere preparato da semplice sintesi e fasi di purificazione del peptide di MCP-1 e DSPE-PEG (2000)-MCP-1. PAMs hanno molte caratteristiche benefiche per in vivo imaging molecolare come loro self-assembly sotto condizioni blande, biodegradabilità intrinseca e diversità strutturali e chimich...
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Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Gli autori si desidera ringraziare il sostegno finanziario alla University of Southern California, il National Heart, Lung e Blood Institute (NHLBI), R00HL124279, Eli ed Edythe Broad Innovation Award e il L.K. Whittier Foundation Non-cancro Premio di ricerca traslazionale concesso a EJC. Gli autori ringraziano il centro per la microscopia elettronica e microanalisi, centro di eccellenza in NanoBiophysics, centro di eccellenza per la caratterizzazione molecolare e traduzione Imaging Center presso la University of Southern California per assistenza in configurazioni di strumentale.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 1,2-etanedithiol | VWR | E0032 | per la sintesi di peptidi |
| 10 mL pipette sierologiche monouso | VWR | 89130-898 | per colture cellulari |
| 15 mL provette da centrifuga, polipropilene | VWR | 89401-566 | per varie applicazioni |
| Acido 2,5-diidrossibenzoico, 99% | Fisher Scientific | AC165200050 | per MALDI |
| 25 mL monouso pipette sierologiche | VWR | 89130-900 | per colture cellulari |
| 2-Mercaptoetanolo, 50 mM | ThermoFisher Scientific | 31350010 | per colture cellulari |
| 5 mL pipette sierologiche monouso | VWR | 89130-896 | per colture cellulari |
| 50 mL provette da centrifuga | VWR | 89039-658 | per varie applicazioni |
| Pallone di coltura da 75 cm2 | Fisher Scientific | 13-680-65 | per coltura cellulare |
| recipiente di reazione da 75 mL | Protein Technologies | 3000005 | per la sintesi di peptidi |
| piastra per colture cellulari a 96 pozzetti | VWR | 40101-346 | per saggio MTS |
| Acetonitrile, grado HPLC | Fisher Scientific | A998SK-4 | per purificazione HPLC |
| Vetro borosilicato, 1 dram | VWR | 66011-041 | per la sintesi PAM |
| Pipetta in vetro borosillicato, punte lunghe | VWR | 14673-043 | per varie applicazioni |
| Vetrino coprioggetti, 0,16-0,19 mm, 22 x 22 mm | Fisher Scientific | 12-542B | per microscopia confocale |
| Cy5 ammina | Abcam | ab146463 | per coniugazione di peptidi |
| Etere dietilico, grado ACS | Fisher Scientific | E138-1 | per precipitazione di peptidi |
| Monouso siringhe, 20 mL | Fisher Scientific | 14-817-54 | per purificazione HPLC |
| Emocitometro a doppio neubauer VWR | 63510-13 | per conteggio di cellule | |
| DSPE-PEG(2000) ammina | Avanti | 880128P | per coniugazione di peptidi |
| DSPE-PEG(2000) maleimmide | Avanti | 880126P | per coniugazione di peptidi |
| DSPE-PEG(2000)-NHS ester | Nanocs | PG2-DSNS-10K | per la coniugazione con Cy5 |
| Eagle modificato di Dulbecco glucosio medio-alto | Sigma | Aldrich D5796-500ML | per colture cellulari |
| Siero fetale bovino, qualificato, inattivato a caldo | ThermoFisher Scientific | 10438026 | per colture cellulari |
| Fmoc-L-Ala-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-A | per la sintesi |
| di peptidiFmoc-L-Arg(Pbf)-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-RBF | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Asn(Trt)-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-NT | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Cys(Trt)-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-CT | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Gln(Trt)-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-QT | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Ile-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-I | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Leu-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-L | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Lys(Boc)-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-KBC | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Phe-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-F | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Ser(tBu)-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-SB | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Thr(tBu)-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-TB | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Tyr(tBu)-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-YB | per la sintesi di peptidi |
| Fmoc-L-Val-OH /HBTU | Protein Technologies | PS3-H5-V | per la sintesi di peptidi |
| Resina Fmoc-Lys(Boc)-wang, 100-200 mesh | Novabiochem | 856013 | per la sintesi di peptidi |
| Acido formico, grado LC/MS ottimale | Fisher Scientific | A117-50 | per la purificazione HPLC |
| Glicerolo | VWR | M152-1L | per microscopia confocale |
| Contatore di conteggio manuale | Fisher Scientific | S90189 | per il conteggio delle cellule |
| Barre di agitazione magnetiche, | VWR | 58949-006 | per coniugazione di peptidi |
| Metanolo, certificato ACS | Fisher Scientific | A412-4 | per la sintesi di PAM |
| Kit di saggio colorimetrico per la proliferazione cellulare MTS | VWR | 10191-104 | per il saggio MTS |
| N,N-Dimetilformammide, grado di sequenziamento | Fisher Scientific | BP1160-4 | per la sintesi di peptidi |
| N-Metilmorfolina | Protein Technologies | S-1L-NMM | per la sintesi di peptidi |
| Paraformaldeide | Fisher Scientific | AC416780250 | per il fissaggio di cellule |
| PBS, pH 7,4 | ThermoFisher Scientific | 10010049 | per varie applicazioni |
| Penicillina/streptomicina, 10.000 U/mL | ThermoFisher Scientific | 15140122 | per colture cellulari |
| Recipiente di sintesi peptidica, 25 mL& nbsp; | Fisher Scientific | CG186011 | per la sintesi di peptidi |
| Acido fosfotungstico | Fisher Scientific | A248-25 | per TEM |
| Spettro di piperidina | P1146-2.5LTGL | per sintesi di peptidi | |
| Vetrino per microscopio in vetro semplice 75 x 25 mm | Fisher Scientific | 12-550-A3 | per microscopia confocale |
| Serbatoi di reagenti, sterili | 95128093 | VWR per colture cellulari | |
| Pinzetta autochiudente | TedPella | 515 | per TEM |
| Pellicola di supporto TEM | TedPella | 01814F | per TEM |
| Acido trifluoroacetico | Fisher Scientific | BP618-500 | per la scissione dei peptidi e la purificazione HPLC |
| Triisopropilsilano | VWR | TCT1533-5 ml | per la scissione dei peptidi |
| Soluzione di tripano blu, 0,4% | ThermoFisher Scientific | 15250061 | per il conteggio delle cellule |
| VWR | 231-SA-SE | seghettato per uso generale | per microscopia confocale |
| WEHI-274.1 | ATCC | ATCC CRL-1679 | sintetizzatore |
| di peptidi da banco automatizzato | Sintetizzatore di peptidi da banco | Protein Technologies | |
| α- acido ciano-4-idrossicinnamico, 99% | Sigma Aldrich | 476870-2G | per MALDI |
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