ゼブラフィッシュにおける機能化された蛍光シリカナノ粒子を用いた異種移植ヒト癌細胞のビボ標的化

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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方法論記事

ゼブラフィッシュにおける機能化された蛍光シリカナノ粒子を用いた異種移植ヒト癌細胞のビボ標的化

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DOI:

10.3791/61187

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2020年5月8日

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

この記事について

サマリー

ここで説明するゼブラフィッシュ胚を利用して、生体内のヒト癌細胞を標的とする機能化されたナノ粒子の能力を研究する方法について説明する。この方法は、大型動物および臨床試験における将来の試験に最適なナノ粒子の評価と選択を可能にする。

要約

がん細胞の検出、標的化、破壊が可能なナノ粒子の開発は、ナノメディシン分野において大きな関心を持っています。生体内の動物モデルは、ナノテクノロジーを生体医学の応用に橋渡しするために必要とされています。マウスは、前臨床試験のための伝統的な動物モデルを表します。しかし、マウスは比較的高価であり、各母親からの限られた子孫のために長い実験サイクルを有する。ゼブラフィッシュは、がん研究を含む発達および生物医学研究のための強力なモデルシステムとして登場しました。特に、その光学的透明性と急速な発達により、ゼブラフィッシュ胚は、がん細胞の挙動およびそれらの微小環境との相互作用をリアルタイムでインビボで監視するのに適しています。この方法は、透明キャ スパー ゼブラフィッシュ胚にヒトがん細胞と機能化ナノ粒子を順次導入し、ナノ粒子によるがん細胞の認識と標的化をリアルタイムで監視するために開発されました。この最適化されたプロトコルは、葉酸基で機能する蛍光標識ナノ粒子が、異なるフルオロクロムで標識されたヒト子宮頸部上皮癌細胞を特異的に認識し、標的化できることを示している。認識および標的化プロセスは、試験したナノ粒子の注入後30分で早くも起こり得る。全体の実験は、成魚のいくつかのペアの繁殖を必要とし、完了するまでに4日未満かかります。さらに、ゼブラフィッシュ胚は機能的な適応免疫系を欠き、幅広いヒト癌細胞の生着を可能にする。したがって、ここで説明するプロトコルの有用性により、さまざまなタイプのヒト癌細胞上でナノ粒子を試験することができ、哺乳類および診療所における将来の検査のために、各特定の癌コンテキストにおける最適なナノ粒子の選択を促進する。

概要

がん細胞の検出、標的化、破壊が可能なナノ粒子の開発は、物理学者と生物医学研究者の両方にとって大きな関心事です。ナノメディシンの出現は、リガンドおよび/または化学療法薬^,^1、2、3²を標的としたものなど、いくつかのナノ粒子の開発につながった。¹³ナノ粒子の追加特性により、生物学的システムとの相互作用が可能となり、治療用途とともに高効率かつ正確な生体事象を検出および監視することができます。金と酸化鉄のナノ粒子は、主にコンピュータ断層撮影および磁気共鳴画像化アプリケーションで使用されます。金および酸化鉄ナノ粒子の酵素的活動は、着色アッセイを介して癌細胞の検出を可能にするが、蛍光性ナノ粒子はインビボイメージングアプリケーション⁴に適している。中でも、超明るい蛍光性ナノ粒子は、より少ない粒子と毒性の低減を伴う早期に癌を検出する能力のために、特に^{有益である。}

これらの利点にもかかわらず、ナノ粒子は、適切なナノ材料の選択と合成プロセスの最適化のためにin vivo動物モデルを使用して実験を必要とする。さらに、薬物と同様に、ナノ粒子は、その有効性と毒性を決定するために前臨床試験のために動物モデルに依存しています。....