Name: Antikanker werkzaamheid van Photo Dynamische Therapie met longkanker-Gerichte Nanodeeltjes (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-12-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 3 s
Description: Leer fotodynamische therapie voor longkanker met behulp van gerichte nanodeeltjes beladen met fotosensibilisator en antikankermiddelen. Deze methode verbetert de therapeutische effectiviteit in vitro en in vivo.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Deze studie werd ondersteund door subsidie ​​niet. 14-2014-017 van de SNUBH Research Fund. De auteurs zijn verschuldigd aan J. Patrick Barron, emeritus hoogleraar, Tokyo Medical University en Adjunct Professor, Seoul National University Bundang ziekenhuis voor zijn pro bono redactie van dit manuscript.

LET OP: Alle dierlijke studie protocollen werden goedgekeurd door de Institutional Animal Care en gebruik Comite van Seoul National University Bundang Ziekenhuis (BA1308-134 / 072-01). 1. Synthese van hyaluronzuur-Ceramide (HACE) <ol><li> Oplosbaar 12.21 mmol van hyaluronzuur (HA) oligomeer en 9,77 mmol van tetra-n-hydroxide (TBA) in 60 ml dubbel gedestilleerd water (DDW). Roer gedurende 30 minuten. </li><li> De DS-Y30 linker synthetiseren lossen 8,59 mmol DS-Y30 ceramide en 9,45 mmol triethylamine in 25 ml tetrahydrofuran (THF). Meng met 8,59 mmol van 4-chloromethylbenzoyl chloride in THF. Roer gedurende 6 uur bij 60 ° C. </li><li> Los het gesynthetiseerde 8,10 mmol HA-TBA en 0,41 mmol van DS-Y30 linker in een mengsel van THF en acetonitril (4: 1, v / v). Roer gedurende 5 uur bij 40 ° C. </li><li> Verwijderen onzuiverheden door het filteren met een filter middel en elimineren het organische oplosmiddel door vacuümverdamping. Zuiver het product met behulp van een dialysemembraan (moleculair gewicht cut-off: 3,5 kDa) en Lyophilize. </li></ol> 2. Bereiding van de nanodeeltjes <ol><li> Los 1 mg HB en 1 mg paclitaxel in 0,5 ml dimethylsulfoxide (DMSO) en mengen met 0,5 ml DDW door vortex-mengen gedurende 5 minuten. Vervolgens HACE oplosbaar in het mengsel van vortex-mengen gedurende nog eens 5 min. </li><li> Het oplosmiddel, verwarmen bij 70 ° C gedurende 4 uur elimineren onder een voorzichtige stroom stikstofgas. </li><li> Resuspendeer de film uit HACE, HB en paclitaxel met 1 ml DDW. Filter met een injectiespuit filter (0,45 pm poriegrootte) om niet-ingekapseld drugs te verwijderen. </li></ol> 3. In vitro fototoxiciteit <ol><li> Opname van nanodeeltjes in longkankercellijnen <ol><li> Bereid RPMI-1640-medium bevattende 10% (v / v) foetaal runderserum en 1% (w / v) penicilline-streptomycine. </li><li> Zaad A549-cellen in 24-well celcultuur platen bij een dichtheid van 1 x 10 5 cellen / putje (drievouden pergroep). Incubeer gedurende 24 uur bij 37 ° C in een bevochtigde 5% CO2 en 95% lucht atmosfeer. </li><li> Na celhechting Verwijder het medium en was de cellen door toevoeging van 1 ml met fosfaat gebufferde zoutoplossing (PBS). </li><li> Los de nanodeeltjes in PBS tot een eindconcentratie van 2 uM / ml HB. Vervolgens incuberen van de cellen met 1 ml PBS, lege NP, HB-NP of HB-P-NP in elk putje gedurende 4 uur in het donker. </li><li> Verwijderen van de oplossing en was de cellen door toevoeging van 1 ml koude PBS. Herhaal de wasstap nog eens. Voeg vers kweekmedium. </li></ol></li><li> Cellevensvatbaarheid assay <ol><li> Plaats de celcultuur plaat onder de PDT vezel (met 1 cm afstand van de PDT fiber to the well). Draag laser veiligheidsbril en verlichten de cellen met een PDT laser (630 nm, 400 mW / cm 2) in het donker gedurende verschillende tijdsperioden: 0, 5, 10, 20, 30, en 40 sec (0, 2, 4 , 8, 12 en 16 J / cm 2). Vervolgens incuberen van de cellen gedurende 24 uur in het donker. </li><li>Zuig het medium en was de cellen door toevoeging van 1 ml koude PBS. Herhaal de wasstap nog eens. </li><li> Voeg 10 ul van cytotoxiciteit meetoplossing aan elk putje. Incubeer in het donker gedurende 2 uur. </li><li> Meet de absorptie bij 450 nm met een microplaat reader. </li></ol></li><li> microscopische analyse <ol><li> Plaats de celcultuur plaat onder de PDT vezel (met 1 cm afstand van de PDT fiber to the well). Draag laser veiligheidsbril en verlichten de cellen met een PDT laser (630 nm, 400 mW / cm2) in het donker gedurende 0, 20 of 40 sec (0, 8 of 16 J / cm 2). Vervolgens incuberen van de cellen gedurende 24 uur in het donker. </li><li> Zuig het medium en was de cellen door toevoeging van 1 ml koude PBS. Herhaal de wasstap nog eens. </li><li> Voeg 50 ul van annexine V-FITC en 50 gl 4 &#39;, 6-diamidino-2-fenylindol (DAPI, 1,5 ug / ml). Schud de plaat en incubeer gedurende 15 minuten bij kamertemperatuur in het donker. OPMERKING: Gebruik annexine V-FITC van de fluorescentiemicroscoop kit. </li><li> Was de cellen door toevoeging van 1 ml koude PBS. Herhaal de wasstap nog eens. Houd de cellen in vers PBS. Identificeer de apoptotische cellen met behulp van licht microscopie bij 100X vergroting. </li></ol></li><li> Fluorescentie geactiveerde celsortering (FACS) analyse <ol><li> Plaats de celcultuur plaat onder de PDT vezel (met 1 cm afstand van de PDT fiber to the well). Draag laser veiligheidsbril en verlichten de cellen met een PDT laser (630 nm, 400 mW / cm2) gedurende 0, 20, of 40 sec (0, 8 of 16 J / cm 2). Vervolgens incuberen van de cellen gedurende 24 uur in het donker. </li><li> Zuig het medium en was de cellen door toevoeging van 1 ml koude PBS. Herhaal de wasstap nog eens. </li><li> Resuspendeer de cellen in 1 ml van 1 x bindingsbuffer (verdund 1 deel van de 10x bindingsbuffer; 0,1 M Hepes / NaOH (pH 7,4), 1,4 M NaCl, en 25 mM CaCl 2 tot 9 delen gedestilleerd water) en overdracht 100 ul van de monsteroplossing een 5-mlcultuur buis. </li><li> Voeg 5 ul van annexine V-FITC en 5 ui propidium jodide (PI). Voorzichtig vortex de buis en incubeer gedurende 15 minuten bij kamertemperatuur (RT) in het donker. Voeg 400 ul van 1 x bindingsbuffer. OPMERKING: Gebruik annexine V-FITC en PI van de fluorescentie microscoop kit. </li><li> Identificeer de apoptotische cellen door FACS 14. De excitatie laserlijnen PI en annexine V-FITC zijn 488 nm en 635 nm, respectievelijk. Meet de fluorescentie-emissie van PI en annexine V-FITC bij 610 ± 20 nm en 660 ± 20 nm. Verzamel de verworven cellen op de flowcytometer per 10.000 gebeurtenissen. </li></ol></li></ol> 4. In vivo antikanker werkzaamheid bij tumordragende muizen <ol><li> Lung-kanker-geïnduceerde muismodel <ol><li> Bereid 1 x 10 6 A549-cellen in 0,1 ml RPMI-1640 medium; hou het in ijs. </li><li> Verdoven de muizen een ip injectie van xylazine en een mengsel van tiletamine en zolazepam (1: 2, 1 ml /kg). Bevestig de juiste verdoving door zachtjes te knijpen een kleine plooi van de huid van muizen. Gebruik dierenarts zalf op de ogen te voorkomen droogheid terwijl onder verdoving. OPMERKING: Indien er geen beweging wordt waargenomen, het dier voldoende verdoofd om de experimenten te starten. </li><li> Injecteer de cellen subcutaan in de linker flank van BALB / C mannelijk naakt muizen (6-7 weken, 20-22 g). </li><li> Houd het observeren van de muizen tot ze beginnen te bewegen rond de kooi. LET OP: Wees niet een dier onbeheerd achter, totdat het voldoende bewustzijn heeft herwonnen om borstligging handhaven. Heeft een dier dat een operatie heeft ondergaan om het gezelschap van andere dieren totdat deze volledig is hersteld niet meer terug. Houd de muizen onder specifieke pathogeenvrije (SPF) omstandigheden. </li><li> Meet de tumorgrootte met remklauwen elke dag. Bereken het tumorvolume (mm3) als (lengte x breedte 2) / 2. Wanneer de tumorgrootte er ongeveer 200 mm3 in volume, start het experiment. </li&gt; </ol></li><li> Antikanker effectiviteitsstudie <ol><li> Willekeurig verdelen de muizen in 4 groepen (n = 10 voor elke groep). </li><li> Verdoven de muizen een ip injectie van xylazine en een mengsel van tiletamine en zolazepam (1: 2, 1 ml / kg). Bevestig de juiste verdoving door zachtjes te knijpen een kleine plooi van de huid van muizen. Gebruik dierenarts zalf op de ogen te voorkomen droogheid terwijl onder verdoving. OPMERKING: Indien er geen beweging wordt waargenomen, het dier voldoende verdoofd om de experimenten te starten. </li><li> Los de nanodeeltjes in PBS tot een eindconcentratie van 2 mg / ml HB. Injecteer PBS, vrij HB HB-NP of HB-P-NPs via de staartader (2 mg / kg HB) tweemaal op dagen 0 en 7. </li><li> Houd het observeren van de muizen tot ze beginnen te bewegen rond de kooi. LET OP: Wees niet een dier onbeheerd achter, totdat het voldoende bewustzijn heeft herwonnen om borstligging handhaven. Heeft een dier dat een operatie heeft ondergaan om het gezelschap van andere dieren tot het volledig niet terugkerenhersteld. Houd de kooien donker en onder specifieke voorwaarden SPF. </li><li> 24 uur na elke injectie, verdoven de muizen een ip injectie van xylazine en een mengsel van tiletamine en zolazepam (1: 2, 1 ml / kg). Bevestig de juiste verdoving door zachtjes te knijpen een kleine plooi van de huid van muizen. Gebruik dierenarts zalf op de ogen te voorkomen droogheid terwijl onder verdoving. OPMERKING: Indien er geen beweging wordt waargenomen, het dier voldoende verdoofd om de experimenten te starten. </li><li> Plaats de tumorplaats onder PDT vezel (met 1 cm afstand van de PDT vezel naar de tumor). Draag een veiligheidsbril laser bril, zet de schakelaar, en verlichten de tumor met een PDT laser (630 nm, 400 mW / cm 2) voor 500 sec (200 J / cm2) tweemaal op dag 1 en 8. </li><li> Houd het observeren van de muizen tot ze beginnen te bewegen rond de kooi. Heeft een dier niet onbeheerd achter te laten tot het voldoende bewustzijn heeft herwonnen om borstligging handhaven. Heeft een dier dat undergon heeft niet terugkerene operatie om het gezelschap van andere dieren tot volledig hersteld. </li><li> Houd de kooien onder SPF-omstandigheden. Handhaaf de kooien in het donker gedurende 24 uur na laserbehandeling. </li><li> Visueel controleren het tumorvolume en de veranderingen op de tumorplaats dagelijks. Meet de tumorgrootte met remklauwen, en bereken het volume (lengte x breedte 2) / 2 (mm 3). Neem foto&#39;s van de tumor plaatsen elke dag om te controleren of de tumor oppervlakte wijzigingen na PDT. </li><li> Op dag 16, offeren vijf muizen per groep door terminale anesthesie met behulp van isofluraan. </li><li> Met een pincet en een schaar, knip de buitenste schil en bloot de tumoren 15. Zorgvuldig oogsten hen. Bevestig ze in 10% formaline, insluiten in paraffine, en vlekken ze met hematoxyline en eosine (H &amp; E) voor histologische analyse 16. </li><li> Na 45 dagen van de monitoring, offeren de resterende muizen door terminal anesthesie met behulp van isofluraan. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Shang, L., Zhou, N., Gu, Y., Liu, F., Zeng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+study+on+killing+effect+of+esophageal+cancer+cell+line+between+hypocrellin+B-photodynamic+therapy+and+hematoporphyrin+derivative-photodynamic+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Chin+J+Cancer+Prev+Treat%22%5BJournal%5D)">Comparative study on killing effect of esophageal cancer cell line between hypocrellin B-photodynamic therapy and hematoporphyrin derivative-photodynamic therapy.</a> Chin J Cancer Prev Treat. 12, 1139-1142 (2005).</li>
<li>Huisman, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paclitaxel+triggers+cell+death+primarily+via+caspase-independent+routes+in+the+non-small+cell+lung+cancer+cell+line+NCI-H460%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Paclitaxel triggers cell death primarily via caspase-independent routes in the non-small cell lung cancer cell line NCI-H460.</a> Clin Cancer Res. 8 (2), 596-606 (2002).</li>
<li>Dolmans, D. E., Fukumura, D., Jain, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photodynamic+therapy+for+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Cancer%22%5BJournal%5D)">Photodynamic therapy for cancer.</a> Nat Rev Cancer. 3 (5), 380-387 (2003).</li>
<li>Pass, H. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photodynamic+therapy+in+oncology%3A+mechanisms+and+clinical+use%5BTitle%5D)+AND+%22J+Natl+Cancer+Inst%22%5BJournal%5D)">Photodynamic therapy in oncology: mechanisms and clinical use.</a> J Natl Cancer Inst. 85 (6), 443-456 (1993).</li>
<li>Sutedja, T. G., Postmus, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photodynamic+therapy+in+lung+cancer.+A+review+%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Photochem.+Photobiol%22%5BJournal%5D)">Photodynamic therapy in lung cancer. A review .</a> J. Photochem. Photobiol. 36 (2), 199-204 (1996).</li>
<li>Peng, C. L., Shieh, M. J., Tsai, M. H., Chang, C. C., Lai, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembled+star-shaped+chlorin-core+poly%28epsilon-caprolactone%29-poly%28ethylene+glycol%29+diblock+copolymer+micelles+for+dual+chemo-photodynamic+therapies%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Self-assembled star-shaped chlorin-core poly(epsilon-caprolactone)-poly(ethylene glycol) diblock copolymer micelles for dual chemo-photodynamic therapies.</a> Biomaterials. 29 (26), 3599-3608 (2008).</li>
<li>Chen, B., Pogue, B. W., Hasan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liposomal+delivery+of+photosensitising+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Opin+Drug+Deliv%22%5BJournal%5D)">Liposomal delivery of photosensitising agents.</a> Expert Opin Drug Deliv. 2 (3), 477-487 (2005).</li>
<li>Lee, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+study+of+photosensitizer+loaded+and+conjugated+glycol+chitosan+nanoparticles+for+cancer+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Control+Release%22%5BJournal%5D)">Comparative study of photosensitizer loaded and conjugated glycol chitosan nanoparticles for cancer therapy.</a> J Control Release. 152 (1), 21-29 (2011).</li>
<li>Chang, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anticancer+efficacy+of+photodynamic+therapy+with+hematoporphyrin-modified%2C+doxorubicin-loaded+nanoparticles+in+liver+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Photochem.+Photobiol%22%5BJournal%5D)">Anticancer efficacy of photodynamic therapy with hematoporphyrin-modified, doxorubicin-loaded nanoparticles in liver cancer.</a> J. Photochem. Photobiol. 140, 49-56 (2014).</li>
<li>Chang, J. E., Cho, H. J., Yi, E., Kim, D. D., Jheon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypocrellin+B+and+paclitaxel-encapsulated+hyaluronic+acid-ceramide+nanoparticles+for+targeted+photodynamic+therapy+in+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Photochem.+Photobiol%22%5BJournal%5D)">Hypocrellin B and paclitaxel-encapsulated hyaluronic acid-ceramide nanoparticles for targeted photodynamic therapy in lung cancer.</a> J. Photochem. Photobiol. 158, 113-121 (2016).</li>
<li>Wang, A. Z., Langer, R., Farokhzad, O. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+delivery+of+cancer+drugs%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Med%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle delivery of cancer drugs.</a> Annu. Rev. Med. 63, 185-198 (2012).</li>
<li>Matsumura, Y., Maeda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+concept+for+macromolecular+therapeutics+in+cancer+chemotherapy%3A+mechanism+of+tumoritropic+accumulation+of+proteins+and+the+antitumor+agent+smancs%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">A new concept for macromolecular therapeutics in cancer chemotherapy: mechanism of tumoritropic accumulation of proteins and the antitumor agent smancs.</a> Cancer Res. 46 (12 Pt 1), 6387-6392 (1986).</li>
<li>Penno, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expression+of+CD44+in+human+lung+tumors%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Expression of CD44 in human lung tumors.</a> Cancer Res. 54 (5), 1381-1387 (1994).</li>
<li>Wilkins, R., Kutzner, B., Truong, M., Sanchez-Dardon, J., McLean, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+radiation-induced+apoptosis+in+human+lymphocytes%3A+Flow+cytometry+using+Annexin+V+and+propidium+iodide+versus+the+neutral+comet+assay%5BTitle%5D)+AND+%22Cytometry%22%5BJournal%5D)">Analysis of radiation-induced apoptosis in human lymphocytes: Flow cytometry using Annexin V and propidium iodide versus the neutral comet assay.</a> Cytometry. 48 (1), 14-19 (2002).</li>
<li>Bannas, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+nanobody+and+antibody+based+in+vivo+tumor+xenograft+NIRF-imaging+experiments+in+mice+using+ex+vivo+flow+cytometry+and+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Validation of nanobody and antibody based in vivo tumor xenograft NIRF-imaging experiments in mice using ex vivo flow cytometry and microscopy.</a> J Vis Exp. (98), e52462(2015).</li>
<li>Fischer, A. H., Jacobson, K. A., Rose, J., Zeller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hematoxylin+and+eosin+staining+of+tissue+and+cell+sections%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Spring+Harbor+Protocols%22%5BJournal%5D)">Hematoxylin and eosin staining of tissue and cell sections.</a> Cold Spring Harbor Protocols. (5), (2008).</li>
<li>Lam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photodynamic+therapy+of+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Oncol%22%5BJournal%5D)">Photodynamic therapy of lung cancer.</a> Semin Oncol. 21 (6 Suppl 15), 15-19 (1994).</li>
<li>Simone, C. B. 2nd, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photodynamic+therapy+for+the+treatment+of+non-small+cell+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22J+Thorac+Dis%22%5BJournal%5D)">Photodynamic therapy for the treatment of non-small cell lung cancer.</a> J Thorac Dis. 4 (1), 63-75 (2012).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De meest kritische stap in deze studie is het selecteren van de juiste laser voorwaarden: golflengte, energie en bestralingstijd. De juiste golflengte van licht die geschikt zijn voor de specifieke fotosensibilisator is noodzakelijk voor de PDT. We gebruikten een 630-nm laser die geschikt is voor hypocrelline B. Het uitgangsvermogen is een andere belangrijke factor, die werd ingesteld op 400 mW / cm 2 op basis van vele modelstudies was. Uitgangsvermogen van meer dan 400 mW / cm 2 beschadigde cellen...

Fotodynamische therapie (PDT) bestaat uit drie belangrijke factoren: fotosensibilisatoren, licht en zuurstof. PDT wordt gerapporteerd als een veelbelovende behandeling voor verschillende vormen van kanker3. Wanneer de fotosensibilisatoren worden toegediend aan de kankerpatiënt, accumuleren ze selectief in de tumorweefsels. Wanneer de juiste golflengte van licht wordt toegepast, leiden de zeer reactieve singlet zuurstof en andere vrije radicalen tot schade aan de tumorcellen4.
Longkanker werd geïntroduceerd als een van de eerste toepassingen voor PDT in de vroege jaren 805. PDT biedt verschillende voordelen bij de behandeling van longkanker. Omdat PDT een niet-invasieve en niet-chirurgische behandeling is, is het een aantrekkelijke alternatieve keuze voor patiënten waarbij chirurgische resectie ongeschikt is.
Er zijn veel uitdagingen geweest om de kanker-targetende werkzaamheid van de fotosensibilisatoren te verbeteren. Het verhogen van de accumulatie van fotosensibilisatoren op kankerplaatsen en het verminderen van de accumulatie in normale weefsels zijn de identieke doelen voor de kanker-targetende studies. Een verscheidenheid aan gerichte geneesmiddelafgiftesystemen, zoals polymeren, liposomen en nanodeeltjes, worden gebruikt als fotosensibilisatorendragers6-8. In onze eerdere studies verhoogden nanodeeltjes effectief de kanker-targetende capaciteiten van de fotosensibilisatoren9,10. Nanodeeltjes zijn ideale kanker-targetende dragers omdat ze zowel passieve als actieve targeterende capaciteiten hebben. De lekkende tumorvaten bieden de mogelijkheid voor nano-groottedragers om gemakkelijk in tumoren te accumuleren, wat bekend staat als het verhoogde permeabiliteit- en retentie-effect (EPR-effect)11,12. De interactie tussen de nanodeeltjes en de specifieke receptoren op kankercellen maakt actieve kankertargeting mogelijk. In deze studie hebben we hyaluronzuur-gebaseerde nanodeeltjes bereid om te interageren met CD44, de belangrijkste hyaluronzuurreceptor die overdreven wordt uitgedrukt op longkankercellen13.
Om de antikankerwerkzaamheid te maximaliseren, wordt in de huidige studie een combinatie van PDT en chemotherapie toegepast. Dit combinatieconcept kan een verhoogd therapeutisch effect toestaan. Bovendien kunnen verlaagde doses van zowel de fotosensibilisator als het antikankermiddel bijwerkingen verminderen. We selecteerden hypocrellin B (HB) als een nieuwe fotosensibilisator in de huidige studie. HB wordt geïsoleerd uit de Chinese medicinale schimmel Hypocrella bambuase. Shang et al. rapporteerden dat HB-gebaseerde PDT een hogere antikankerwerkzaamheid bezit in vergelijking met hematoporfyrinederivaat-gebaseerde PDT1. Paclitaxel werd geselecteerd als het antikankermiddel omdat het bewezen heeft een potentiële behandeling voor verschillende vormen van kanker te zijn, inclusief longkanker2.
Hier vergelijken we de antikankerwerkzaamheden van fotosensibilisator (hypocrellin B, HB) oplossing, fotosensibilisator-gekapselde hyaluronzuur-ceramideenanodeeltjes (HB-NPs), en zowel fotosensibilisator- als antikankermiddel (paclitaxel)-gekapselde hyaluronzuur-ceramideenanodeeltjes (HB-P-NPs) na PDT. De in vitro fototoxiciteit in A549 (menselijke longadenocarcinoom) cellen en de in vivo antitumorwerkzaamheid in A549 tumor-dragende muizen werden geëvalueerd.

<table><tbody><tr><td>oligo hyaluronzuur</td><td>Bioland Co., Ltd.</td><td>_</td><td></td></tr><tr><td>DS-Y30 (ceramide 3B; voornamelijk N-oleoyl-fytosphingosine)</td><td>Doosan Biotech Co., Ltd.</td><td>_</td><td></td></tr><tr><td>adip zuurdihydrazide</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A0638</td><td></td></tr><tr><td>N-(3-dimethylaminopropyl)-N&prime;-ethylcarbodiimide</td><td>Sigma Aldrich</td><td>39391</td><td></td></tr><tr><td>4-(chlooromethly)benzoylchloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>270784</td><td></td></tr><tr><td>Tween 80</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.</td><td>T0546</td><td></td></tr><tr><td>spuitfilter</td><td>Sartorius Stedim Biotech GmbH</td><td>17762</td><td>15 mm, RC, PP, 0,45 &micro;m</td></tr><tr><td>trietylamine</td><td>Sigma Aldrich</td><td>T0886</td><td></td></tr><tr><td>Mini-GeBAflex buisjes</td><td>Gene Bio-Application Ltd.</td><td>D070-12-100</td><td></td></tr><tr><td>Paclitaxel</td><td>Taihua Corporations</td><td>_</td><td></td></tr><tr><td>RPMI-1640</td><td>Gibco Life Technologies, Inc.</td><td>11875</td><td></td></tr><tr><td>Penicilline&ndash;streptomycine</td><td>Gibco Life Technologies, Inc.</td><td>15070</td><td></td></tr><tr><td>Foetaal bovien serum</td><td>Gibco Life Technologies, Inc.</td><td>16140071</td><td></td></tr><tr><td>Celite (filtermiddel)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>6858</td><td>Zie stap 1.4</td></tr></tbody></table>

antikanker werkzaamheid van photo dynamische therapie met longkanker-gerichte nanodeeltjes

Anticancer Efficacy of Photodynamic Therapy with Lung Cancer-Targeted Nanoparticles

Fotodynamische therapie (PDT) is een niet-invasieve en niet-chirurgische methode die een aantrekkelijke alternatieve keuze vertegenwoordigt voor de behandeling van longkanker. Fotosensitizers accumuleren selectief in tumorweefsel en leiden tot tumorceldood in de aanwezigheid van zuurstof en de juiste golflengte van licht.
Om het therapeutische effect van PDT te verhogen, ontwikkelden we zowel fotosensitizer- als kankerbestrijdende middel-geladen longkanker-gerichte nanodeeltjes. Zowel passieve targeting gebaseerd op het effect van verhoogde permeabiliteit en retentie (EPR) als actieve targeting gebaseerd op de interactie tussen hyaluronzuur en CD44 werd toegepast. CD44 is een bekende hyaluronzuurreceptor die vaak wordt geïntroduceerd als een biomerker van niet-kleincellige longkanker.
Daarnaast wordt in de huidige studie een combinatie van PDT en chemotherapie toegepast. Dit combinatieconcept kan de kankerbestrijdende therapeutische effecten verhogen en bijwerkingen verminderen.
We kozen hypocrellin B (HB) als een nieuwe fotosensitizer in deze studie. Er is gerapporteerd dat HB een hogere kankerbestrijdende werkzaamheid van PDT veroorzaakt in vergelijking met hematoporfyrinederivaten1. Paclitaxel werd geselecteerd als het kankerbestrijdende middel omdat het bewezen heeft een potentiële behandeling voor longkanker te zijn2.
De antitumor-effectiviteiten van de fotosensitizer (HB) oplossing, de fotosensitizer ingekapselde hyaluronzuur-ceramideen nanodeeltjes (HB-NP's), en zowel de fotosensitizer- als het kankerbestrijdende middel (paclitaxel) ingekapselde hyaluronzuur-ceramideen nanodeeltjes (HB-P-NP's) na PDT werden zowel in vitro als in vivo vergeleken. De in vitro fototoxiciteit in A549 (menselijke longadenocarcinoom) cellen en de in vivo antitumor-effectiviteit bij A549 tumor-dragende muizen werden geëvalueerd.
De HB-P-NP behandelingsgroep vertoonde het meest effectieve kankerbestrijdende effect na PDT. Concluderend, vertegenwoordigen de HB-P-NP's bereid in de huidige studie een potentiële en nieuwe fotosensitizer-afleveringssysteem bij de behandeling van longkanker met PDT.

We bereidden twee HB-NPs en HB-P-NPs met de bovengenoemde technieken. De gemiddelde diameters van HB-NPs en HB-P-NPs waren 220,9 ± 3,2 nm en 211,9 ± 1,6 nm. De cel levensvatbaarheid van A549 cellen na 4 uur incuberen met PBS, lege NP, HB-NPs en HB-P-NPs gevolgd door bestraling met licht (0-16 J / cm 2) wordt getoond in figuur 1. Zonder licht, de HB-NP behandelde groep vertoonde geen cytotoxiciteit t...

Fotodynamische therapie (PDT) is een alternatieve keuze voor de behandeling van longkanker. Om het therapeutische effect van PDT te verhogen, werden op longkanker gerichte nanodeeltjes in combinatie met chemotherapie ontwikkeld. Zowel in vitro als in vivo werden de antikankereffectiviteiten van PDT met bereide nanodeeltjes geëvalueerd.

Antikanker werkzaamheid van Photo Dynamische Therapie met longkanker-Gerichte Nanodeeltjes

Photodynamic therapy (PDT) is a non-invasive and non-surgical method representing an attractive alternative choice for lung cancer treatment. ...

Het algemene doel van dit experiment is om het therapeutische effect van fotodynamische therapie bij de behandeling van longkanker te verhogen door gebruik te maken van longkanker-gerichte nanodeeltjes die zowel een fotosensibilisator als een antikankermiddel bevatten. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen het vakgebied van de fotodynamische therapie, zoals wat de juiste condities van de agentia zijn voor in vitro en in vivo studies. Aangezien fotodynamische therapieën op grote schaal worden toegepast in de oncologie, kunnen met deze techniek pre-cancer studies met conventionele fotosensibilisatoren of nieuwe indicaties worden uitgevoerd.De implicaties van deze techniek reikten tot de therapie van diverse aandoeningen, zoals tuberculose, zweren en dermatologische velden, met behulp van verschillende jaarlijkse modules. Begin met het synthetiseren van hyaluronzuurceramide zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol. Zuiver het product met een dialysemembraan van 3,5 kilodalton en lyofiliseer het.Bereid vervolgens hyaluronzuur-ceramide-nanodeeltjes op zichzelf voor. Hyaluronzuur-ceramide-nanodeeltjes samen met een fotosensibilisator en hyaluronzuur-ceramide-nanodeeltjes met een antikankeragens en de fotosensibilisator. Zaai de longkankercellijn, A549, in de putjes van een 24-well celkweekplaat met een dichtheid van 1 × 10⁵ cellen per putje en incubeer de cellen gedurende 24 uur.Verwijder de volgende dag het medium en was de cellen met één milliliter PBS. Los vervolgens de bereide nanodeeltjes in PBS op tot een uiteindelijke concentratie van twee micromol per milliliter van de fotosensibilisator Hypocrellin B door middel van vortexen. Voeg aan vier putjes elk één milliliter PBS, één milliliter van de lege hyaluronzuur-ceramide nanodeeltjes, één milliliter van de nanodeeltjes die de fotosensibilisator bevatten en één milliliter van de nanodeeltjes die zowel de fotosensibilisator als het antikankermiddel bevatten.Dek de plaat na afloop af en incubeer deze gedurende vier uur bij 37 graden Celsius in het donker om de opname van nanodeeltjes in de cellen mogelijk te maken. Verwijder vervolgens de gehele oplossing en was de cellen door één milliliter koude PBS toe te voegen. Herhaal de wasstap nogmaals en voeg daarna vers kweekmedium toe.Plaats vervolgens de 24-well kweekplaat onder een fotodynamische therapievezel en positioneer de vezel op één centimeter afstand van de eerste well. De afstand van de fotodynamische therapievezel tot de cellen was de kritieke factor in deze studie. Het was belangrijk om de optimale afstand te bepalen waarmee de gehele cel met licht kan worden bestreken.Zet vervolgens een veiligheidsbril op en doe de lichten uit. Belicht de cellen in het donker gedurende vijf tot 40 seconden met de laser om hoogreactief singlet zuurstof en andere vrije radicalen in de nanodeeltjes die de fotosensibilisator bevatten te activeren. Incubeer de cellen na de lichtexpositie gedurende 24 uur in het donker.Aspireer vervolgens het kweekmedium en was de cellen met één milliliter koud PBS. Herhaal de wasstap nogmaals en voeg daarna 100 microliters medium en 10 microliters cytotoxiciteitsmeetoplossing toe aan elke well. Incubeer de cellen gedurende twee uur in het donker in de oplossing en breng vervolgens alle monsters over naar een 96-wells plaat.Meet de absorptie bij 450 nanometer met een microplaatlezer. Oogst de A549-cellen en resuspendeer één miljoen cellen in 0,1 milliliter RPMI-1640-medium. Plaats de geresuspendeerde cellen op ijs.Bereid vervolgens een mannelijke BALB/C naakte muis voor op injectie. Laad daarna de cellen in een spuit van 1 ml voorzien van een naald met maat 26 gauge en injecteer deze in de linkerflank van de muis. Meet de tumoromvang elke dag met een schuifmaat.Wanneer de tumoromvang een volume van ongeveer 200 mm³ bereikt, start het experiment door eerst elke muis te wegen. Los vervolgens de nanodeeltjes op in PBS tot een uiteindelijke concentratie van 2 mg/mL en vul per gram lichaamsgewicht van de muis 1 µL van de suspensie in een spuit van 1 mL die is uitgerust met een 26-gauge naald. Injecteer de nanodeeltjes via de staartвена op dag nul en zeven.Anestheseer de muis 24 uur na elke injectie en plaats de tumorlocatie onder de vezel voor fotodynamische therapie, op een afstand van één centimeter van de vezel. Het is belangrijk om het gehele tumoroppervlak met licht te bestrijken om de beste resultaten te bereiken. Zet de laserbeschermingsbril op, schakel de kamerverlichting uit en bestraal de tumor met een laser voor fotodynamische therapie gedurende 500 seconden op zowel dag één als dag acht.Houd de muizen na de laserbehandeling gedurende 24 uur in het donker in hun kooien. Controleer dagelijks visueel het tumorvolume en de veranderingen op de plek van de tumor. Gebruik een schuifmaat om de grootte van de tumor te meten en maak dagelijks foto's van de tumorlocaties om oppervlakteveranderingen te controleren.De levensvatbaarheid van longkankercellen wordt hier getoond na vier uur incubatie met de nanodeeltjes, gevolgd door lichtbestraling. Zonder licht vertoonden de cellen die waren blootgesteld aan nanodeeltjes die alleen fotosensitizer bevatten geen enkel teken van toxiciteit, terwijl cellen die waren blootgesteld aan nanodeeltjes die zowel de fotosensitizer als paclitaxel bevatten een cellevensvatbaarheid van ongeveer 81% vertoonden. Bij een toenemende bestralingstijd nam de cellevensvatbaarheid af in beide behandelingsgroepen met de fotosensitizer.De behandelgroep die ook paclitaxel bevatte, vertoonde de grootste mate van fototoxiciteit. Dit kwam ook naar voren in de tumormodelstudie, aangezien het tumorvolume bij muizen die met deze twee behandelgroepen waren behandeld, lager was dan bij de controles. Bovendien was de groep die behandeld werd met nanodeeltjes die paclitaxel en een fotosensitizer bevatten, significant lager dan alle andere groepen.Hoewel de tumorgrootte significant kleiner was, vertoonden de muizen die werden behandeld met nanodeeltjes met zowel de fotosensitizer als paclitaxel ernstige bloedingen en de snelste ontwikkeling van necrose. Na de ontwikkeling maakte deze techniek de weg vrij voor laserbehandelingen in het veld van de fotodynamische therapie om kankerbehandeling in in vitro en in vivo systemen te onderzoeken. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u fotodynamische therapie in in vitro en in vivo systemen kunt toepassen.

anticancer-efficacy-photodynamic-therapy-with-lung-cancer-targeted

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Kankeronderzoek

Photodynamic therapy (PDT) is a non-invasive and non-surgical method for lung cancer treatment. Photosensitizers selectively accumulate in tumor tissue and lead to tumor cell death in the presence of oxygen and the proper wavelength of light. In this protocol video, PDT-based method is used to evaluate the phototoxic potential of a potential photosensitizer in lung cancer cells.

In Vitro Phototoxicity Assay: A PDT-based Method to Evaluate the Phototoxic Potential of a Photosensitizer in Lung Cancer Cells

Photodynamic therapy (PDT) is a non-invasive and non-surgical method for lung cancer treatment. Photosensitizers selectively accumulate in tumor tissue and lead to tumor cell death in the presence of oxygen and the proper wavelength of light. This video describes the in vivo anti-tumor efficacy analysis using photosensitizer containing nanoparticles in a tumor-bearing mouse, to determine the phototoxic potential of the photosensitizer.

In Vivo Antitumor Efficacy Analysis of PDT: A Technique to Determine the Phototoxic Potential of a Photosensitizer in Tumor Bearing Mice

This video demonstrates a near-infrared photoimmunotherapy technique to treat lung cancer in an engineered mouse model exhibiting luciferase-expressing tumor cells. Upon injecting an antibody-photosensitizer conjugate (APC) that binds to specific antigens on the tumor cells, the mouse is exposed to near-infrared radiation, inducing photochemical changes in the APC and leading to necrotic death of the bound tumor cells. The effectiveness of the treatment is monitored by injecting luciferin, a...

A Near-Infrared Photoimmunotherapy Technique to Treat Lung Cancer in a Murine Model

Het protocol hier vermeld kan de evaluatie van de effectiviteit van fotodynamische therapie (PDT) in cellijnen en de optimalisering van de PDT instellingen alvorens de therapie diermodellen.

Cytotoxische werkzaamheid van fotodynamische therapie bij osteosarcoomcellen<em&gt; In Vitro</em

Dit protocol beschrijft een methode voor de fabricage van geleidende polymeernanodeeltjes vermengd met fullereen. Deze nanodeeltjes werden onderzocht op hun potentiële toepassing als nieuwe generatie fotosensitizers voor fotodynamische therapie (PDT).

Fotodynamische therapie met Blended geleidend polymeer / Fullerene Nanodeeltje Fotosensitizers

Nabij-infrarood foto-immuuntherapie (NIR-PIT) is een opkomende kankertherapeutische strategie die gebruik maakt van een antilichaam-fotoabsorber (IR700Dye) conjugaat en NIR-licht om kankercellen te vernietigen. Hier presenteren we een methode om het antitumoreffect van NIR-PIT te evalueren in een muismodel van pleurale gedissemineerde longkanker en maligne pleuraal mesothelioom met behulp van bioluminescentie beeldvorming.

Nabij-infrarood foto-immuuntherapie voor muismodellen van pleurale verspreiding

Hier beschrijven we een nieuw, eenvoudig en goedkoop apparaat om met succes in vitro fotodynamische therapie (PDT) -testen uit te voeren met behulp van tweedimensionale HeLa-celcultuur en verteporfine als een fotosensitizer.

Een in-house gebouwd en licht-emitting-diode-gebaseerd fotodynamisch therapie-apparaat voor het verbeteren van verteporfine cytotoxiciteit in een 2D-celcultuurmodel

Dit manuscript presenteert een nieuw, innovatief 3D-geprint verlichtingsapparaat voor het bestuderen van Rose Bengal-gemedieerde fotodynamische therapie in vitro.

Ontwikkeling van een innovatief LED-gebaseerd verlichtingsapparaat voor in vitro toepassing van fotodynamische therapie met Rose Bengal

Dit protocol presenteert technieken en methodologie die nodig zijn voor gerichte hyperthermische therapie in solide tumormodellen. De aanpak maakt gebruik van de fotothermische conversie van nabij-infrarood licht door intratumoraal geïnjecteerde gouden nanostaafjes om plaatselijke verwarming in de micro-omgeving van de tumor te induceren.

Induceren van gerichte milde hyperthermie in muizentumormodellen door fotothermische conversie van nabij-infrarood licht door intratumorale gouden nanostaafjes

Een procedure om groen fluorescerende eiwit-expresserende pancreaskankercellen (PANC-1 GFP) orthotopisch in de pancreas van Balb-c Ola Hsd-Fox1nu muizen te implanteren om tumorprogressie en metastase te beoordelen, wordt hier gepresenteerd.

Fluorescerende orthotope Muis Model van pancreaskanker

Leer fotodynamische therapie voor longkanker met behulp van gerichte nanodeeltjes beladen met fotosensibilisator en antikankermiddelen. Deze methode verbetert de therapeutische effectiviteit in vitro en in vivo.

Antikanker werkzaamheid van Photo Dynamische Therapie met longkanker-Gerichte Nanodeeltjes

Meer video's verkennen