MR Molecular imaging van prostaatkanker met een kleine moleculaire CLT1 Peptide Gerichte contrastmiddel
Summary
MR kanker moleculaire beeldvorming aantonen met een kleine peptide gerichte MRI-contrastmiddel specifiek voor clotted plasma-eiwitten in tumor stroma in een muizen prostaatkanker model.
Abstract
Tumor extracellulaire matrix overvloed aan kanker gerelateerde eiwitten die kunnen worden gebruikt als biomarkers voor kanker moleculaire beeldvorming. In dit werk hebben we aangetoond effectief MR kanker moleculaire beeldvorming met een kleine moleculaire peptide gerichte Gd-DOTA monoamide complex als een gerichte MRI-contrastmiddel specifiek voor clotted plasma-eiwitten in de tumor stroma. We voerden het experiment van de doeltreffendheid van het middel voor niet-invasieve detectie van prostate tumor met MRI in een muis orthotope PC-3 prostaatkanker model. De beoogde contrastmiddel effectief was aanzienlijke verbetering tumor contrast produceren tegen een lage dosis van 0,03 mmol Gd / kg. De peptide gerichte MRI-contrastmiddel is veelbelovend voor MR moleculaire beeldvorming van de prostaat tumor.
Introduction
Effectieve beeldvorming van kanker-gerelateerde moleculaire doelen is van groot belang om de nauwkeurigheid van vroegere opsporing en diagnose van kanker te verbeteren. Magnetic resonance imaging (MRI) is een krachtige klinische beeldvormende modaliteit met een hoge ruimtelijke resolutie en geen ionisatie straling 1. Er zijn echter geen gerichte contrastmiddel is beschikbaar voor klinische MR kanker moleculaire beeldvorming. Innovatief ontwerp en de ontwikkeling van gerichte MRI-contrastmiddelen zou in grote mate bij de toepassing van MR kanker moleculaire beeldvorming. Aanzienlijke inspanningen geleverd om gerichte contrastmiddelen voor MRI van de biomarkers op het oppervlak van kankercellen. Door de relatief lage gevoeligheid van MRI en lage concentratie van deze biomarkers, het is een uitdaging om voldoende contrast enhancement te genereren voor een effectieve MR moleculaire beeldvorming met behulp van kleine moleculaire gerichte contrastmiddelen 2,3. Om voldoende versterking te verkrijgen, verschillende afgiftesystemen such als liposomen, nanodeeltjes en polymeerconjugaten met een hoog laadvermogen van paramagnetische Gd (III) chelaten zijn opgesteld om de lokale concentratie van contrastmiddelen verhogen op het doel plaatsen 4,5. Hoewel deze systemen konden significante tumor verbetering in diermodellen genereren hun grote afmetingen resulteerde in langzame en onvolledige verwijdering uit het lichaam, waardoor langdurige accumulatie van toxische Gd (III)-ionen, wat kan leiden tot ernstige veiligheidsproblemen 6. Onlangs hebben sommige studies aangetoond dat de beperkingen van MRI voor moleculaire beeldvorming kan worden overwonnen door selectie van de juiste moleculaire biomarkers met hoge lokale expressie in de laesies en met kleine moleculaire middelen die gemakkelijk kunnen worden uitgescheiden 7,8. Het belangrijkste kenmerk van deze middelen is dat ze gericht moleculaire merkers overvloedig aanwezig is in de aangetaste weefsels met weinig aanwezigheid in normale weefsels. Een hoge concentratie contrastmiddelen kunnen binden aan deze doelstellingen, resulterend in voldoendedoende contrast enhancement voor een effectieve MR moleculaire beeldvorming. Omdat de afmetingen ervan kleiner dan de renale filtratie drempel kan ongebonden contrastmiddelen gemakkelijk worden uitgescheiden uit het lichaam met verminderde achtergrondruis. We hebben een universele kanker-gerelateerde biomarker, clotted plasma-eiwitten, die overvloedig aanwezig in tumorstroma geselecteerd, en zijn zelden aanwezig in normale weefsels 9. We gesynthetiseerd gerichte contrastmiddel met een kleine gericht peptide CGLIIQKNEC (CLT1), die een sterke specifieke binding aan de PC3 prostaat tumormodel 10, en vier Gd-DOTA monoamide chelaten toonde. Hier bieden we een methodologie voor MR kanker moleculaire beeldvorming om tumoren op te sporen bij muizen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kritische stappen
Selectie van de juiste Biomarker en Targeting Kleine Peptide
Met succes te ontwikkelen een gerichte contrastmiddel met kleine grootte, moet twee belangrijke punten te worden beschouwd. Ten eerste is het belangrijk om een goede moleculaire biomarkers die overvloedig aanwezig in zieke weefsels met weinig aanwezigheid in normale weefsels te selecteren. Onze geselecteerde kanker-gerelateerde biomarker, clotted plasma-eiwitten, vo…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk wordt mede ondersteund door de American Heart Association GRA Lente 09 Postdoctoraal Fellowship (09POST2250268) en het NIH R01 CA097465. We waarderen ten zeerste Dr Wen Li en Dr Vikas Gulani voor MRI-protocol testen en setup, en mevrouw Yvonne Parker voor haar hulp op tumorimplantatie.
Materials
| REAGENTS | |||
| Fmoc protected amino acids | EMD Chemicals Inc | ||
| DOTA-tris(t-Bu) | TCI America | ||
| PyBOP, HOBt, HBTU | Nova Biochem | ||
| DIPEA, Thallium(III) trifluoroacetate, TIS | Sigma-Aldrich Corp. | ||
| Texas Red, succinimidyl ester, single isomer | Invitrogen | T20175 | |
| EQUIPMENTS | |||
| Agilent 1100 HPLC system | Agilent | ||
| ZORBAX 300SB-C18 PrepHT column | Agilent | ||
| ICP-OES Optima 3100XL | Perkin-Elmer | ||
| MALDI-TOF mass spectrometer | Bruker | AutoflexTM Speed | |
| Maestro FLEX In Vivo Imaging System | Cambridge Research & Instrumentation, Inc. | ||
| Biospec 7T MRI scanner | Bruker |
Referencias
- Brown, M. A., Semelka, R. C. . MRI Basic Principles and Applications. , (2003).
- Artemov, D. Molecular magnetic resonance imaging with targeted contrast agents. J. Cell. Biochem. 90, 518-524 (2003).
- Kalber, T. L., Kamaly, N., et al. A low molecular weight folate receptor targeted contrast agent for magnetic resonance tumor imaging. Mol. Imaging Biol. 13, 653-662 (2011).
- Schmieder, A. H., Winter, P. M., et al. Molecular MR imaging of melanoma angiogenesis with alphanubeta3-targeted paramagnetic nanoparticles. Magn. Reson. Med. 53, 621-627 (2005).
- Mulder, W. J., Strijkers, G. J., et al. MR molecular imaging and fluorescence microscopy for identification of activated tumor endothelium using a bimodal lipidic nanoparticle. FASEB J. 19, 2008-2010 (2005).
- Wang, S. J., Brechbiel, M., Wiener, E. C. Characteristics of a new MRI contrast agent prepared from polypropyleneimine dendrimers, generation 2. Invest. Radiol. 38, 662-668 (2003).
- Amirbekian, V., Aguinaldo, J. G., et al. Atherosclerosis and matrix metalloproteinases: experimental molecular MR imaging in vivo. Radiology. 251, 429-438 (2009).
- Overoye-Chan, K., Koerner, S., et al. EP-2104R: a fibrin-specific gadolinium-Based MRI contrast agent for detection of thrombus. J. Am. Chem. Soc. 130, 6025-6039 (2008).
- Pilch, J., Brown, D. M., et al. Peptides selected for binding to clotted plasma accumulate in tumor stroma and wounds. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 2800-2804 (2006).
- Rohrer, M., Bauer, H., Mintorovitch, J., Requardt, M., Weinmann, H. J. Comparison of magnetic properties of MRI contrast media solutions at different magnetic field strengths. Invest. Radiol. 40, 715-724 (2005).
- Wu, X., Burden-Gulley, S. M., et al. Synthesis and evaluation of a peptide targeted small molecular Gd-DOTA monoamide conjugate for MR molecular imaging of prostate cancer. Bioconjugate Chem. 23, 1548-1556 (2012).
- Burden-Gulley, S. M., Gates, T. J., et al. A novel molecular diagnostic of glioblastomas: detection of an extracellular fragment of protein tyrosine phosphatase mu. Neoplasia. 12, 305-316 (2010).
- McBride, J. . D., Birgit, H., Leatherbarrow, R. J. Resin-coupled cyclic peptides as proteinase inhibitors. Protein and Peptide. 3 (3), 193-198 (1996).
- Cline, D. J., Thorpe, C., Schneider, J. P. General method for facile intramolecular disulfide formation in synthetic peptides. Anal. Biochem. 335 (1), 168-170 (2004).
