Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Cancer Research
Click here for the English version

Cancer Research

En omfattende Procedure til at evaluere Published: March 4, 2017 doi: 10.3791/55271
Automatic Translation
1, 1,2, 2, 1, 2, 1
1Department of Radiology, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, 2Translational and Molecular Imaging Institute, Icahn School of Medicine at Mount Sinai

Abstract

Inspireret af succesen med tidligere kræft nanomedicin i klinikken, har forskerne skabt en lang række nye formuleringer i det seneste årti. Imidlertid har kun et lille antal nanomedicin blevet godkendt til klinisk brug, mens hovedparten af ​​nanomedicin under klinisk udvikling har produceret skuffende resultater. En væsentlig hindring for en vellykket klinisk oversættelse af nye kræft nanomedicin er manglen på en præcis forståelse af deres in vivo ydeevne. Denne artikel har en streng procedure at karakterisere in vivo opførsel nanomedicin i tumor-bærende mus ved systemisk, væv, encellede, og subcellulære niveauer via integration af positronemissionstomografi-computertomografi (PET-CT), radioaktivitet kvantificeringsmetoder , flowcytometri, og fluorescensmikroskopi. Ved anvendelse af denne fremgangsmåde, kan forskerne præcist evaluere nye nanoskala formuleringer i relevante musemodeller for tydningr. Disse protokoller kan have evnen til at identificere de mest lovende kræft nanomedicin med høj translationel potentiale eller for at hjælpe med optimering af kræft nanomedicin til fremtidig oversættelse.

Introduction

Nanomedicin er ved at flytte paradigme kræftbehandlingen udvikling 1. Inspireret af den enorme kliniske betydning af tidligere cancer nanomedicin såsom liposom- og albumin-baserede nanotherapies 2, 3, har mange hidtil ukendte formuleringer er fremstillet i det seneste årti. De seneste analyser af kliniske oversættelse succesen af disse kræft nanomedicin indikerer, at kun få af dem er blevet godkendt til klinisk brug 4, 5. En væsentlig hindring for den kliniske translation af nye kræft nanomedicin er deres begrænsede forbedring af det terapeutiske indeks i forhold til den direkte administration af de frie terapeutiske forbindelser 6. Som sådan nøjagtig evaluering af in vivo funktionen af nanomedicin ved systemisk, væv og cellulære niveauer i prækliniske dyremodeller er afgørende for IDENTIFy dem med optimale terapeutiske indeks for fremtidig klinisk oversættelse.

Nanomaterialer kan være radioaktivt mærket til kvantitativ karakterisering i levende dyr med positronemissionstomografi (PET) billeddannelse, som har fantastisk følsomhed og reproducerbarhed blandt alle kliniske billeddiagnostiske modaliteter 7. For eksempel, 89 Zr-mærket lang cirkulerende nanomedicin er blevet karakteriseret i musemodeller for cancer 8, 9, 10, såvel som i andre sygdomsmodeller 11. Desuden kan blod halveringstid og biodistribution af nanomedicin blive evalueret i stort omfang ved hjælp af ex vivo radioaktivitetsmålinger i individuelle væv 8. Derfor radiomærkning giver mulighed for kvantitativ vurdering af nanomedicin ved systemiske og væv niveauer.

Vigtigere, radiolabeled nanomedicin generelt ikke kan analyseres på enkelt-celle eller subcellulære niveauer på grund af den begrænsede rumlige opløsning af det radioaktive signal. Derfor fluorescerende mærkning viser sig at være en komplementær modalitet til evaluering af nanopartikler med optiske billedteknik såsom flowcytometri og fluorescensmikroskopi 12. Til dette formål kan nanopartikler mærket med radioisotoper og fluorescerende tags kvantitativt vurderet in vivo ved nukleær billeddannelse og ex vivo ved radioaktivitetstælling, og de kan også grundigt karakteriseret på celleniveau ved optisk billeddannelse.

Vi har tidligere udviklet modulære procedurer til at optage radioaktive og fluorescerende mærker i forskellige nanopartikler, herunder high-density lipoprotein (HDL) 11, liposomer 9, 10, polymere nanopartikler, antistoffragmenter, og nanoemulsions 10, 13. Disse mærkede nanopartikler har tilladt for kvantitativ karakterisering i relevante dyremodeller på forskellige niveauer, der guidede optimeringen af ​​disse nanomaterialer for deres specifikke applikationer. I den aktuelle undersøgelse, er målet at anvende liposomale nanopartikler-den mest etablerede nanomedicin platformen 14 -som et eksempel for at demonstrere omfattende procedurer til at generere en dual-mærket nanopartikel og til grundigt at karakterisere det i en klassisk syngen melanom B16-F10 musemodel 15 . Ud fra resultaterne, er vi overbeviste om denne nanopartikel karakterisering tilgang kan tilpasses til at vurdere andre kræft nanomedicin i relevante musemodeller.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Proceduren består af den dobbelte radioaktiv og fluorescerende mærkning af nanopartikler, in vivo PET-CT-billeddannelse, ex vivo biofordeling målinger, og ex vivo immunfarvning og flowcytometri analyser. Alle eksperimenter dyr blev godkendt af Institutional Animal Care og brug Udvalg for Memorial Sloan Kettering Cancer Center.

1. Fremstilling af Dual-mærkede liposomer

BEMÆRK: Syngene B16 melanomtumorer kan induceres ved injektion af 300.000 B16-F10-celler ind i bagsiden flanker af C57BL / 6-mus under anæstesi fra inhalation 2% -isoflurane-indeholdende oxygen. Brug sterile reagenser og værktøjer i en steril arbejdsområde under kirurgi. Efter operationen, omhyggeligt observere dyrene indtil deres nyttiggørelse fra anæstesi. Sæt dyrene tilbage i deres bure, når de genvinde fuld bevidsthed og mobilitet. Huse dem i sterile rum til dyr med xenotransplanterede tumorer. Tumorer med en størrelsepå 300 mm3 er ideelle til nanopartikel karakterisering på grund af deres udtalte forbedrede permeabilitet og fastholdelse effekter (EPR), hvilket kan øge nanopartikel akkumulering. De detaljerede protokoller er angivet nedenfor.

  1. I en rundbundet kolbe opløses en blanding af 20 mg af lipider i 2 ml chloroform indeholdende 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phophocholine (DPPC), cholesterol, 1,2-disearoyl- sn -glycero- 3-phosphoethanolamin-poly (ethylenglycol) 2000 (DSPE-PEG2000), DSPE-deferoxamin (DSPE-DFO) 8, og 1,1-diododecyl-3,3,3,3-tetramethylindodicarbocyanine-5,5-disulfonsyre ( DiIC12 [5] -DS) ved molforhold på 61,3%, 33,4%, 5, 0,2% og 0,1%, henholdsvis.
    BEMÆRK: Denne lipid sammensætning er meget lig den liposomale formulering af doxorubicin tiden anvendes i klinikken 2. De resulterende liposomer fra vores procedure vil nøje efterligner in vivo funktionen af den kliniske nanomedicINE.
  2. Brug en rotationsinddamper for at fjerne det organiske opløsningsmiddel og danne en tynd lipidfilm ved stuetemperatur. Tilsæt 20 ml PBS og sonikeres i 30 min for at generere liposomale nanopartikler ved anvendelse af en 3,8-mm sonication spids og en amplitude på 30 W, med tilstrækkelig køling på is.
  3. Centrifuger liposomopløsningen ved 4.000 xg i 10 minutter til fjernelse af aggregaterne og vask nanopartiklerne med PBS under anvendelse af centrifugal filtrering (molekylvægt cut-off (MWCO:. 100 kDa) for at fjerne frie lipider og resterende organisk opløsningsmiddel koncentrere liposomer, som vil forblive i den øverste kammer, og overføre dem til et nyt rør. liposomerne kan opbevares i et køleskab i PBS i op til 1 uge før de efterfølgende trin.
  4. For kvalitetskontrol, karakterisere de liposomer ved dynamisk lysspredning (DLS). Konkret bland 50 uL af liposomer med 950 pi PBS, og derefter overføre blandingen i dimensionering kuvette. Anbring kuvetten i analysatoren og måle partiklenstørrelser og deres fordeling størrelse. Partikelstørrelserne og deres størrelsesfordeling (polydispergeringsindeks (PDI)) forventes at udgøre 90 - 120 Nm og 0,1 - 0,2, hhv.
  5. Til radiomærkning, bland de oprensede liposomer, svarende til 2 mg lipider, i PBS ved en pH mellem 6,9 og 7,1 med 1 mCi 89 Zr-oxalat ved 37 ° C i 2 timer i et 1,5-ml rør, (totalt volumen: ~ 100 pi). Fjern den frie, uomsat 89 Zr ved centrifugal filtrering (MWCO = 100 kDa), svarende til trin 1.3. Vask retentatet med sterilt PBS og fortyndes til den ønskede mængde. Den radiokemiske udbytte bør være 80-95%.
    ADVARSEL! Arbejde med radioaktive materialer er stærkt reguleret. Institutioner skal certificeres og levere de nødvendige faciliteter, der uddanner personale og streng overvågning af radioaktivitet brug. Forskere skal modtage passende uddannelse og bære personlige værnemidler og dosimetri ringe / badges ved håndtering radioaktivitet.
    6. 10. Radiokemiske renheder lavere end 95% er tegn på utilstrækkelig vask på trin 1.5.
  6. Efter radiomærkning, bestemme størrelsen af ​​nanopartiklerne ved dynamisk lysspredning. Størrelsen og PDI forventes at være inden for samme område som målingerne i trin 1.4 10.
    BEMÆRK: Hvis radioaktive prøver ikke er tilladt i flowcytometeret eller fluorescensmikroskop, kan ikke-radioaktivt NAT Zr-oxalat kan anvendes til mærkning af liposomer i trin 1.5. Disse ikke-radioaktive liposomer har identiske egenskaber til deres radioaktive analoger. En afbildning af denne procedure er tilvejebragt i figur 2.

2. In vivo PET-CT Imaging og biofordeling af Dual-mærkede liposomer

  1. Sprøjt ca. 100 pi af dual-mærkede liposomer wed omkring 300 uCi af radioaktivitet i behersket melanom-mus (C57BL / 6, female, 10 - 16 uger gamle) gennem deres halevener, ved ca. 10 mCi 89 Zr / kg legemsvægt.
  2. For at bestemme halveringstiden, trække blod fra halevenen fra bedøvede dyr under 2% isofluran-indeholdende oxygen under anvendelse 28-G insulininjektionssprøjter. Opsaml blod (10 - 20 uL) i tarerede rør ved 2 min, 15 min, 1 time, 4 timer, 8 timer, 24 timer og 48 timer efter injektion. Afvej blodet ved forskellen, bestemme indhold af radioaktivitet under anvendelse af en gammatæller, og beregne radioaktivitet koncentration som procent af injiceret dosis pr gram (% ID / g).
    BEMÆRK: Udfør proceduren i et rum udstyret med en anæstesi-system, recovery bure, varme, og en biologisk farlige hætte. Sørg for, at dyrene komme sig helt og få normal mobilitet efter indgrebet, før du overfører dem fra recovery bure til at holde bure. Hus tumor-bærende dyr i lokaler, der er udpeget til dyr administreret medradioaktive materialer.
  3. 24 eller 48 timer efter injektionen af ​​den liposomer, billede musene i en lille dyr MicroPET-CT-scanner 10. Placer bedøvede dyr vandret på sin mave og holde det bedøvet. Administrere 2% isofluran-ilt gennem en næsekegle. Anvend oftalmologiske salve til øjnene, før scanningen at forhindre dem i tørring.
  4. Udfør en helkrops-PET statisk scanning optagelse mindst 50 millioner sammenfaldende begivenheder, med en omtrentlig varighed på 15 min. Indstil timingen vinduet energi og tilfældighed på 350-700 keV og 6 ns hhv. Bagefter udføre en 5-min computertomografi (CT) scanning. Indstil røntgenrør til en spænding på 80 kV og en strøm på 500 uA; CT-scanning bruger 120 roterende trin til i alt 220 grader, med cirka 145 ms pr rammen 10.
  5. Efter PET-CT-scanning, straks ofre mus ved kuldioxid kvælning og bekræft dødsfaldene ved PINCHIng poter dyrene. Når bekræftet, udføre livmoderhalskræft dislokationer.
  6. Fjern blod i musevæv ved først at skære åbne det højre atrium og derefter injicere 20 ml PBS i den venstre ventrikel, og derefter indsamle de relevante væv, såsom tumor, lever, milt, lunge, nyre, muskel, og andre 16.
  7. Afvej vævene, måle deres indhold af radioaktivitet ved gamma tælling 8, 9, og beregne vævet radioaktivitet akkumulering i procent af den injicerede dosis pr g (% ID / g).

3. Ex Vivo flowcytometri og Immunfarvning

BEMÆRK: Injicer ca. 100 pi af fluorescerende liposomer i melanom-mus gennem deres halevenen i en dosis på 0,5 mg farvestof per kg legemsvægt. Hvis radioaktive prøver ikke er tilladt i flowcytometeret og fluorescens mikroskop, skal ikke-radioaktive liposomer anvendes.

  1. Sacrifice musene 24 timer efter injektion, som i trin 2.5, og indsamle de tumorer, som skal oplagres i kold PBS.
  2. For flowcytometri Følg disse trin 17:
    1. Forbered et enzym cocktail bestående af en blanding af renset collagenase I og II (4 U / ml), hyaluronidase (60 U / ml), og DNase I (60 U / ml) i flowcytometri puffer (PBS med 0,5% BSA og 1 mM EDTA).
    2. Bland 100 mg tumorvæv med 200 pi enzymcocktail puffer i en 1,5-ml rør og terninger vævet til små stykker med fine sakse. Tilføje en anden 1,3 ml enzym cocktail ind i røret og overføre dens indhold til en 6-brønds plade.
    3. Ryst 6-brønds plade på en horisontal ryster anbragt i en 37 ° C varm ovn i 60 minutter ved 60 rpm.
    4. Vask vævshomogenatet med flowcytometri buffer 3 gange til opnåelse af en enkelt cellesuspension.
    5. Farv cellerne med en cocktail af antistoffer specifikke for biomarkører herunder CD45, CD11, Ly6C, CD11c,CD64, CD3, MHCII, og CD31 (1: 200 fortynding for alle antistoffer klon oplysninger gives i materialer regneark). Identificere relevante celletyper og bestemme deres gennemsnitlige fluorescensintensitet (MFI) på DiIC12 (5) -DS i hver celle population med en passende flowcytometrianalyse software.
  3. For immunfarvning følge disse trin:
    1. Placer en tumor i en kassette fyldt med optimal skæring medium (OLT) og fryse den på tøris.
    2. Lav 6-um frosne snit fra tumorvæv og placere dem på histologi objektglas; de afsnit bør omfatte de største tværsnit af tumoren, som giver den mest repræsentative oplysninger på vævet.
    3. Farv de biomarkører (f.eks CD31 til endotelceller) af interesse med de tilsvarende antistoffer (f.eks, anti-CD31, klon MEC13.3). Fastgør sektioner med paraformaldehyd; blokere dem med serum matcher artsoprindelsen af ​​de sekundære antistoffer; incubspiste med primære antistoffer i 12 timer ved 4 ° C og derefter med sekundære antistoffer i 2 timer; og endelig vask med PBS og dækkes med dækglas. Billede de farvede dias med et Leica opretstående konfokal SP5 mikroskop 13, 16.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 1 viser en oversigt over proceduren. Figur 2 viser den skematiske synteseprocedure af de dobbeltmærkede liposomer beskrevet i trin 1 10. Figur 3 viser et repræsentativt PET-CT billede (figur 3a), radioaktivitet kvantificering fra PET imaging (figur 3b), blod halveringstid (figur 3c), og biofordelingen (figur 3d) af radioaktive nanopartikler, som beskrevet i trin 2. I Figur 3a, liposomerne stærkt akkumulere i tumoren, hvilket bekræftes af kvantificeringen af de billeddannende resultaterne i Figur 3b. Endvidere liposomer viser en blod-halveringstid på omkring 10 timer i figur 3c. Ex vivo biofordeling bekræfter den høje tumor akkumulering af liposomer. Endelig Figur 4 giver et typisk gating PRocedure at identificere relevante celler i en tumor til enkeltcelle-niveau analyse af nanopartikel akkumulering (figur 4a og b), som viser den foretrukne akkumulering af nanopartikel i tumorassocierede makrofager (TAM). En repræsentativ konfokal mikroskopi billede viser også overlapningen mellem nanopartikler og endotelceller (Figur 4C).

figur 1
Figur 1. Skematisk oversigt af in vivo Nanomedicin Karakterisering Procedure. Denne procedure omfatter mærkning af nanopartikler med både radioaktive og fluorescerende tags; karakterisering af radioaktivt mærkede nanopartikler med PET-CT scanning, blod halveringstid målinger, og biofordeling evalueringer og enkelt-celle og sub-cellulær analyse af fluorescerende nanopartikler ved flowcytometri, og jegmmunostaining henholdsvis. Teknikkerne, fra venstre mod højre, tilvejebringe øget rumlig opløsning på nanopartikel in vivo akkumulering. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2. Syntese Procedure Dual-mærket liposomer. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3. Repræsentative resultater af in vivo karakterisering af radioaktivt mærket nanopartikler. (a) PET-CT-billeder af en Tumor-bærende mus efter nanopartikel injektion og (b) PET-afledte optagelse er værdier i flere væv (n = 3). (c) Blood radioaktivitet halveringstid af et radioaktivt mærket nanopartikel, samt (d) dens biofordeling 24 timer efter injektion (n = 3). De fejl barer er standardafvigelsen. Modificeret fra henvisning 8, med tilladelse. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4
Figur 4. Repræsentative resultater af in vivo karakterisering af fluorescerende nanopartikler. (a) En typisk flowcytometri gating procedure til at identificere tumorassocierede immunceller, tumorceller og endotelceller (EC), samt (b) kvantificering af nanoparticle akkumulering i disse celler 8. Et repræsentativt billede af 3 biologiske gentagelser. (c) repræsentant immunofluorescens billede, der viser den specifikke målretning af en RGD-konjugeret nanoemulsion til endotelceller i tumorer 13. Modificeret fra referencer 8 og 13, med tilladelse. Tumorassocierede makrofager (TAM). Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Kritiske trin i protokollen:

Den høje kvalitet af dobbeltmærkede liposomer er nøglen til at producere konsistente resultater over en lang periode. Gratis fluorescerende farvestoffer eller 89 Zr ioner kan generere helt forskellige mønstre for målretning og skal fjernes fuldstændigt under oprensningstrin. Desuden, hvis immunsystemet signifikant påvirker eksperimentel cancer nanomedicin ydeevne bør anvendelsen af ​​immunkompetente musemodeller være foretrukket, såsom B16-F10-melanom-model i C57BL / 6-mus, som blev anvendt i hele denne protokol. Hvis tumor mikromiljø eller en særlig kombination af genetiske mutationer er en væsentlig faktor, ville patient-afledt tumor xenograftmodeller være ideelle valg.

Ændring og fejlfinding:

Vores procedure giver en enkel og pålidelig måde at vurdere in vivo ydeevne nanomedicin i tumor-bærende etimals. Denne procedure fungerer som et skelet til at bygge specifikke eksperimenter til karakterisering kræft nanomedicin til forskellige anvendelser. For eksempel kan forskerne bestemme kvantitative in vivo farmakokinetik nanomaterialet når PET-CT-scanninger udføres ved forskellige tidspunkter på de samme dyr 17; de kan indsamle biofordeling information af nanomaterialer ved at analysere andre væv, såsom tyktarmen, tyndtarmen, pancreas, hjerne, hud, thymus, mave eller spytkirtler, som vist i andre publikationer 18, 19, 20, 21; eller de kan vurdere encellede og subcellulære specificitet nanomedicin i andre end tumorer relevante væv ved at anvende denne flowcytometri og immunfarvning protokol.

Begrænsninger af Teknik:

Denne protokol requires nogle specialiserede forskningsinfrastruktur-inklusive radiokemi og billedbehandling faciliteter-og teknisk ekspertise i radioaktiv mærkning, små-dyr imaging, og immunologi. Derfor ville det være ideelt udføres af et tværfagligt team af forskere med ekspertise i de relevante områder. Vores egen erfaring viser, at den optimale udførelse af denne procedure kræver omhyggelig planlægning og effektivt samarbejde.

Det er værd at bemærke, at de specifikke protokoller og foreslåede midler i dette håndskrift er bedst egnet til radioaktiv mærkning lipidbaserede nanopartikler. Dog kan begrebet dual-mærkede nanopartikler anvendes til at karakterisere andre nanopartikler formuleringer, der er, for eksempel, er baseret på guld nanokrystaller, polymerer, eller endda viruspartikler. I disse tilfælde vil forskellige strategier for mærkning være påkrævet. Det er vigtigt at understrege den brede vifte af radioaktive isotoper, der anvendes i biomedicinsk billeddannelse, herunder 89 Zr, 18 64 Cu, 68 Ga, og 123 I, for blot at nævne et par stykker 7. Valget af radioisotop skal ske på grundlag af de særlige egenskaber ved nanomateriale under efterforskning, især dens blodcirkulation halveringstid, at give mulighed for fuldstændig karakterisering på senere tidspunkter. Men andre faktorer, såsom mærkning kemi eller isotop tilgængelighed, kan påvirke den endelige udvælgelse. Til denne undersøgelse blev 89 Zr valgt, fordi dens lange fysiske halveringstid (t 1/2 = 78,4 h) er sammenlignelig med blod halveringstiden af liposomer. Af note, kan denne protokol også udføres med andre isotoper, ligesom 99mTc, 111In eller 125I, der er kommercielt tilgængelige og egnede til billeddannelse med enkelt-foton tomografi (SPECT). Tilsvarende blev DilC valgt på grund af sin høje hydrofobicitet og derfor høj belastningseffektivitet i liposomer. Andre fluorescerende farvestoffer med ugunstig fysisk properties kan direkte konjugeres til phospholipiderne 17.

Betydningen af ​​de teknikker:

Denne procedure giver høj translationel potentiale, tilpasset evaluere nanomedicin i kliniske studier. De 4 nøgleteknikker-nemlig PET-CT billeddannelse, radioaktivitet måling, flowcytometri, og immunhistokemi-rutinemæssigt anvendes til onkologisk diagnose hos patienter. Derfor kan dette prækliniske procedure uden vanskelighed anvendes til at vurdere in vivo funktionen af nanomedicin i den kliniske fase. Desuden er større størrelse af menneskelige organer sammenligning med mus muliggør mere præcis analyse af PET-CT-billeddannelse 22, som kan erstatte den invasive biopsi-baserede radioaktivitet måling af nanomedicin akkumulering. I denne indstilling, ikke-invasiv, billedbehandling-guidede protokoller kan udvikles til at stratificere patienterne og hjælpe homogenisere patient resultat 10. Developing radioaktive nanomaterialer kræver stadig en betydelig investering infrastruktur. Alternativt ikke-radioaktive billeddannende teknikker baseret på magnetisk resonans imaging (MRI) er blevet hastig udvikling i det seneste årti. For eksempel magnetisk partikel billeddannelse (MPI) anvender små jernoxid nanopartikler (10 til 20 nm) og kunne give meget mere kvantitativ evaluering af nanomedicin mærket med jernoxid nanopartikler in vivo end de nuværende MRI-teknikker 23. Klinisk oversættelse af MPI ville tillade flere forskere at anvende robust in vivo imaging teknikker til at vurdere in vivo funktionen af kræft nanomedicin.

Fremtidige applikationer:

Når forskere mestrer disse protokoller, kan de anvende procedurer til at karakterisere mest fluorescerende og radioaktive dual-mærket, nye materialer, herunder peptider, proteiner, antistoffer, antistoffragmenter, og så videre. disse procedurerkan hjælpe forskerne til grundigt at vurdere in vivo udførelsen af nye biomedicinske materialer og til at identificere dem med stor translationel potentiale.

Afslutningsvis ønsker vi at indføre en omfattende nanomedicin karakterisering procedure, der kan give systemisk, væv, encellede, og subcelleniveau nanomedicin ophobning oplysninger. I øjeblikket er de fleste af kræft nanomedicin stadig ikke i kliniske fase I studier på grund af deres suboptimale farmakokinetik, biodistributioner og toksicitet profiler. På den anden side, den store heterogenitet terapi reaktion på nanomedicin mandater en følgesvend imaging strategi for udvælgelse af patienter, der kan få gavn af disse eksperimentelle nanomedicin. Vi mener, at vedtagelsen af ​​denne procedure kunne hjælpe samfundet til at identificere lovende nanomedicin med højt translationel potentiale i prækliniske dyremodeller, og med den rette modifikation, kunne også hjælpe kliniskeforskere til at identificere patienter er modtagelige for nanotherapy.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
DPPC Avantilipids 850355
Cholesterol Sigma-Aldrich C8667
DSPE-PEG2000 Avantilipids 880120P
DSPE-DFO Home made 110634 Perez-Medina et al., JNM, 2014
DiIC12[5]-DS AAT Bioquest 22051
Centrifugal filter Vivaproducts VS2061
Rotary evaporator Buchi R-100
Radio-HPLC Shimadzu HPLC with 2 LC-10AT pumps N/A
89Zr-oxalate MSKCC Synthesized in house TR19/9 variable beam cyclotron (Ebco Industries Inc.)
Micro PET-CT Siemens Inveon Micro-PET/CT
Gamma counter PerkinElmer 2470-0150
Flow cytometry BD Biosciences Fortessa Any multi-parametric flow cytometry analyzers would suffice
C57BL/6 mice Jackson Laboratories
B16-YFP melanoma cells Home made N/A Salmon et al., Immunity, 2016
Ly6C (clone HK1.4)--APC-Cy7 128025 Biolegend
MHCII (M5/114/152)--APC 107613 Biolegend
CD45 (30-F11)--BV510 103137 Biolegend
CD64 (X54-5/7.1)--PE-Cy7 139313 Biolegend
CD11b (M1/70)--BV605 101237 Biolegend
CD3 (17A2)--BV711 100241 Biolegend
CD31 (13.3)--PE 561073 Biolegend
CD11c (M418)--PerCP-Cy5.5 117327 BD Biosciences
CD31 (13.3) no fluorophore 550274 BD Biosciences

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Peer, D., et al. Nanocarriers as an emerging platform for cancer therapy. Nat Nanotechnol. 2, 751-760 (2007).
  2. Barenholz, Y. Doxil(R)--the first FDA-approved nano-drug: lessons learned. J Control Release. 160, 117-134 (2012).
  3. Green, M. R., et al. Abraxane, a novel Cremophor-free, albumin-bound particle form of paclitaxel for the treatment of advanced non-small-cell lung cancer. Ann Oncol. 17, 1263-1268 (2006).
  4. Juliano, R. Nanomedicine: is the wave cresting? Nat Rev Drug Discov. 12, 171-172 (2013).
  5. Ledford, H. Bankruptcy filing worries developers of nanoparticle cancer drugs. Nature. 533, 304-305 (2016).
  6. Venditto, V. J., Szoka, F. C. Jr Cancer nanomedicines: so many papers and so few drugs! Adv Drug Deliv Rev. 65, 80-88 (2013).
  7. Dunphy, M. P., Lewis, J. S. Radiopharmaceuticals in preclinical and clinical development for monitoring of therapy with PET. J Nucl Med. (50 Suppl 1), (2009).
  8. Perez-Medina, C., et al. PET Imaging of Tumor-Associated Macrophages with 89Zr-Labeled High-Density Lipoprotein Nanoparticles. J Nucl Med. 56, 1272-1277 (2015).
  9. Perez-Medina, C., et al. A modular labeling strategy for in vivo PET and near-infrared fluorescence imaging of nanoparticle tumor targeting. J Nucl Med. 55, 1706-1711 (2014).
  10. Perez-Medina, C., et al. Nanoreporter PET predicts the efficacy of anti-cancer therapy. Nature communications. , (2016).
  11. Tang, J., et al. Inhibiting macrophage proliferation suppresses atherosclerotic plaque inflammation. Science advances. , (2015).
  12. Priem, B., Tian, C., Tang, J., Zhao, Y., Mulder, W. J. Fluorescent nanoparticles for the accurate detection of drug delivery. Expert Opin Drug Deliv. 12, 1881-1894 (2015).
  13. Gianella, A., et al. Multifunctional nanoemulsion platform for imaging guided therapy evaluated in experimental cancer. ACS Nano. 5, 4422-4433 (2011).
  14. Torchilin, V. P. Recent advances with liposomes as pharmaceutical carriers. Nat Rev Drug Discov. 4, 145-160 (2005).
  15. Salmon, H., et al. Expansion and Activation of CD103(+) Dendritic Cell Progenitors at the Tumor Site Enhances Tumor Responses to Therapeutic PD-L1 and BRAF Inhibition. Immunity. 44, 924-938 (2016).
  16. Perez-Medina, C., et al. In Vivo PET Imaging of HDL in Multiple Atherosclerosis Models. JACC Cardiovasc Imaging. 9, 950-961 (2016).
  17. Duivenvoorden, R., et al. A statin-loaded reconstituted high-density lipoprotein nanoparticle inhibits atherosclerotic plaque inflammation. Nature communications. 5, 3065 (2014).
  18. Carney, B., et al. Non-invasive PET Imaging of PARP1 Expression in Glioblastoma Models. Mol Imaging Biol. , (2015).
  19. Salinas, B., et al. Radioiodinated PARP1 tracers for glioblastoma imaging. EJNMMI Res. 5, 123 (2015).
  20. Carlucci, G., et al. Dual-Modality Optical/PET Imaging of PARP1 in Glioblastoma. Mol Imaging Biol. 17, 848-855 (2015).
  21. Tang, J., et al. Immune cell screening of a nanoparticle library improves atherosclerosis therapy. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. , (2016).
  22. Scott, A. M., Wolchok, J. D., Old, L. J. Antibody therapy of cancer. Nat Rev Cancer. 12, 278-287 (2012).
  23. Goodwill, P., et al. X-space MPI: magnetic nanoparticles for safe medical imaging. Adv Mater. 24, 3870-3877 (2012).

Tags

Cancer Research nanomedicin PET radiomærkning flowcytometri liposom molekylær billeddannelse melanom immunkompetente musemodeller
En omfattende Procedure til at evaluere<em&gt; In vivo</em&gt; Ydelse of Cancer nanomedicin
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Tang, J., Pérez-Medina, C.,… More

Tang, J., Pérez-Medina, C., Zhao, Y., Sadique, A., Mulder, W. J. M., Reiner, T. A Comprehensive Procedure to Evaluate the In Vivo Performance of Cancer Nanomedicines. J. Vis. Exp. (121), e55271, doi:10.3791/55271 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter