生分解性ポリマーナノ粒子を用いた治療的血管形成のためのプログラミング幹細胞

Summary

我々は、生分解性高分子ナノ粒子を用いて、血管新生のための治療因子を過剰発現するためのプログラミング幹細胞の方法を記載している。記載された方法は、 インビトロで脂肪由来幹細胞をトランスフェクトし、マウス後肢虚血モデルにおける血管新生を促進するためにプログラムされた幹細胞の有効性を検証する、ポリマー合成が挙げられる。

Abstract

制御された血管増殖は、正常組織再生および創傷治癒、ならびに、例えば、脳卒中、心臓発作、または末梢動脈疾患などの虚血性疾患を治療するために重要である。血管新生増殖因子の直接送達は、新たな血管の成長を刺激する潜在能力を有するが、しばしば、標的化および生体内での半減期が短いの欠如などの制限に関連付けられる。遺伝子治療は、血管新生因子をコードする遺伝子を提供することにより、別のアプローチを提供するが、多くの場合、ウイルスを用いる必要があり、安全上の懸念によって制限される。ここでは、生分解性高分子ナノ粒子を用いてin situ での血管新生因子を過剰発現するようにプログラミング幹細胞によって血管成長を刺激するために最近開発された戦略を記載している。具体的には我々の戦略は、 インビボにおける虚血組織に向かって移動する能力を利用することにより、送達ビヒクルとしての幹細胞を利用した。最適化された高分子のベクターを用いて、脂肪由来幹細胞は、血管内皮増殖因子（VEGF）をコードする遺伝子、血管新生を過剰発現するように改変した。我々は、ポリマー合成、ナノ粒子形成、 インビトロで幹細胞をトランスフェクトするだけでなく、マウスの後肢虚血モデルにおける血管新生を促進するVEGFを発現する幹細胞の有効性を検証するための方法のためのプロセスを説明した。

Introduction

この技術の全体的な目標は、虚血の部位で治療因子を過剰発現する非ウイルスプログラムされた幹細胞を用いた治療的血管新生を促進することである。幹細胞は、実験室で合成された生分解性ナノ粒子を用いてex vivoで最初に修飾し、次いで血管形成および組織サルベージを高めるためのその可能性を検証するために、後肢虚血のマウスモデルに移植した。

制御された血管増殖に成功した重要な組織再生の成分、ならびに卒中、四肢虚血、および心筋梗塞のような種々の虚血性疾患を治療するためのものである。いくつかの戦略は、成長因子の送達および細胞ベースの治療を含む血管の成長を促進するために開発されてきた^。1動物疾患モデルにおいて観察された効力にもかかわらず、これらの方法は未だに不十分な成長因子の送達のための超生理学的用量の必要性などの制約に直面し、又はパラクリン細胞のみでリリースする。上記の制限を克服するための1つの潜在的な戦略は、幹細胞療法及び幹細胞が遺伝的に望ましい治療因子を過剰発現するようにex vivoで移植前にプログラムされることにより、遺伝子治療を組み合わせることである。このアプローチは、 等後肢虚血^2、心疾患^3、骨治癒⁴および神経損傷⁵を含む種々の疾患モデルで実証されている。しかし、ほとんどの遺伝子治療技術は、このような潜在的な免疫原性およ....

Protocol

1。ポリマー合成

1. ドラフト内で、ブタンジオールジアクリレート（C）の3,523 mgの秤量し、攪拌棒を含むガラスシンチレーションバイアルに移す。
2. 予熱5 - アミノ-1 - ペンタノール（32）が90°Cに塩を可溶化するために、次いでドラフト内で、1,533 mgの32を秤量し、Cを含有するシンチレーションバイアルに追加するこの方法は、モル比をもたらすであろうCの：32 = 1:1.2。
3. すぐに撹拌プレート上に両方のソリューションを含むバイアルを置きます。 600 rpmで撹拌速度を設定します。
4. 90℃に設定したオーブンにシンチレーションバイアルを転送4時間1,000 rpmに攪拌速度を設定します。撹拌棒が動かなくなった場合は、速度を下げる。 4時間後、下300rpmにスピードとは、別の12〜16時間90℃で維持する。
5. 攪拌棒を含むガラスシンチレーションバイアル中の無水テトラヒドロフラン（THF）10mlにC32の5グラムを追加します。完全に溶解するまでハイに箔と渦に包みます。
6. 別のガラスシンチレーションバイアルのコンタ中攪拌棒ining、Tetraethyleneglycoldiamineの10ミリ（122）を追加します。 THFを40ミリリットルを追加します。
7. 一緒になって、その後5分間攪拌プレート上で両方のバイアル（C32および122）を配置します。ホイルで覆い、24時間400 rpmで撹拌し....

Results

一緒に混合すると、正に帯電したポリマー（C32-122）及び負に荷電したDNAプラスミド自己集合ナノ粒子に変換する。 C32-122とプラスミドDNAとの間の複合体形成は、電気泳動中にDNAの動員を防止する、すなわち 、ナノ粒子の形成は、電気泳動分析を通じて確認することができる。ポリマーは、標的細胞へのDNAの増強された取り込みおよびコードするタンパク質のその後の発現（ 図2）を容易にするために、トランスフェクション試薬として機能する。細胞は、蛍光活性化細胞選別（FACS）および蛍光顕微鏡法（ 図3）を用いて高効率を有するポリマーベクター設計およびトランスフェクション条件の迅速な最適化を容易にするために、緑色蛍光タンパク質（GFP）などの任意の治療遺伝子またはレポーターDNAでトランスフェクトすることができる。 ADSCをするために、20％以上の効率が適切であると考えている。

細胞運命ポストtransplantaの追跡を容易にするTiONから、細胞は、安定的に非侵襲的生物発光イメージング（BLI）.......

Discussion

ここでは、非ウイルス性、生分解性ナノ粒子を用いた治療因子を過剰発現する成体幹細胞をプログラムする方法を報告している。このプラットフォームは、例えば、虚血および癌などの、ここで幹細胞が自然に自宅できる疾患を治療するために特に有用である^。9-10さらに、非ウイルス遺伝子送達プラットフォームは、ほとんどの組織再生および創傷に適した、治療因子の一過性過剰発現を可能にする治癒過程。トランスフェクション法は、細胞への効率的なDNAのエントリに依存し、一般的には、非分裂細胞でも同様ではない積極的に分裂細胞型でうまく動作しますが、。 PBAEポリマーのトランスフェクション効率は、細胞型への細胞型と異なる場合があり、個別に最適化されるべきであり、さらに化学構造の改変は、特定の標的細胞集団における最適なトランスフェクション効率を達成するために探求されてもよい。上記の方法でトランスフェクト^11-12細胞通常、私は結果2-4日の周りに達成されるピーク遺伝子発現を有する2週間一過性の遺伝子発現およびタンパク質分泌、nである。動物実験で20％を超えるトランスフェクション効率を有するのADSCが適していると考えられる。これ.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
DMEM	Invitrogen	11965
ウシ胎児血清	Invitrogen	10082
ペニシリン/ストレプトマイシン	Invitrogen	15070
塩基性線維芽細胞成長因子	Peprotech	100-18B
1,4-ブタンジオールジアクリレート (90%)	Sigma Aldrich	411744	頭字語: C
5-アミノ-1-ペンタノール(97%)	アルファAesar	2508-29-4	頭字語:32
テトラエチレングリコルジアミン>99 %)	Molecular Biosciences	17774	頭字語: 122
酢酸ナトリウム	G-Biosciences	R010
リン酸緩衝生理食塩水	Invitrogen	14190-144
テトラヒオフラン無水 (>99.9 %)	シグマ アルドリッチ	401757
ジエチル エーテル無水 (>99 %)	フィッシャー サイエンティフィック	E138-4
DMSO 無水 (>99.9 %)	Sigma Aldrich	276855
ゼラチン	Sigma Aldrich	G9391
Trypsin-EDTA	Invitrogen	25200
D-luciferin	GoldBio
Optimal Cutting Temperature (O.C.T)	Tissue-Tek	4583
ラット 抗マウス CD31	BD Pharmingen	550274
AlexaFluor 594 抗ラット IgG	Invitrogen	A11007