ספיגת של חלקיקים חדשים מצופים השומנים, המכיל Falcarindiol על ידי גזע אנושי Mesenchymal
Summary
מאמר זה מתאר את ומגעים falcarindiol ב מצופים השומנים חלקיקים nm 74. ספיגת הסלולר של חלקיקים באמצעות תאי גזע אנושי לתוך טיפות השומנים מנוטרת על ידי הדמיה פלורסנט, קונפוקלי. חלקיקים מיוצרים בשיטת הזרקת מהירה של הממס הסטה, הגודל שלהם נמדד עם טכניקה פיזור אור דינאמי.
Abstract
חלקיקים הם מוקד עניין מוגבר מערכות לטיפול בסרטן. חלקיקים מצופים השומנים הינם בהשראת מבנה וגודל ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה (LDLs) כי התאים הסרטניים יש צורך מוגבר כולסטרול להתרבות, זו נוצלה כמנגנון להעברת תרופות לסרטן תאים. יתר על כן, בהתאם סמים כימיה, לבצע את התרופה יכול להיות יתרון כדי למנוע השפלה של התרופה במהלך מחזור ויוו. לפיכך, במחקר זה, עיצוב זה משמש כדי לפברק השומנים מצופים חלקיקי של falcarindiol תרופה נגד סרטן, מתן מערך פוטנציאל משלוח חדש של falcarindiol כדי לייצב את המבנה הכימי שלו נגד השפלה ולשפר שלה ספיגת על ידי גידולים. Falcarindiol חלקיקים, עם טפט פוספוליפיד וכולסטרול לבצע הליבה סמים מטוהרים של החלקיק, עוצבו. ציפוי טפט השומנים מורכב 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) כולסטרול (חול), 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-2000] (2000 פג DSPE) יחד עם פלורסנט תווית DiI (שן טוחנת יחסי של 43:50:5:2). חלקיקים מיוצרים בשיטת הזרקת מהירה, אשר היא טכניקה פשוטה ומהירה, כדי לזרז חלקיקים על ידי ממיס טוב לחילופי הממס אנטי. זה מורכב של זריקה מהירה של פתרון אתנול המכיל את הרכיבים nanoparticle לתוך שלב מימית. גודל חלקיקים פלורסנט נמדד באמצעות פיזור אור דינאמי (DLS) 74.1 ± 6.7 ננומטר. ספיגת של חלקיקים נבחנה האנושי בתאי גזע mesenchymal (hMSCs), עם תמונה באמצעות קרינה פלואורסצנטית ומיקרוסקופיה קונפוקלית. ספיגת של חלקיקים נצפית ב- hMSCs, מציעה את פוטנציאל סמים יציב משלוח מערכת כזו עבור falcarindiol.
Introduction
חלקיקים מצופים השומנים רואים שהאיחוד לגבי תפקידם כמו מערכות עבור סרטן טיפול1. סרטן התיכנות השומנים-מטבולי2 שונה ויש צורך מוגבר כולסטרול להתרבות3. הם overexpress LDLs1 , לקחת LDLs יותר מאשר תאים נורמליים, כך ספירת LDL של חולה סרטן יכולים ליפול אפילו4. ספיגת LDL מקדם פנוטיפים אגרסיבי5 והתוצאה היא התפשטות ופלישה סרטן השד6. שפע של רצפטורים LDL (LDLRs) הוא מחוון prognostic של פוטנציאל גרורתי7. בהשראת LDL ואת ספיגת שלה על ידי התאים הסרטניים, אסטרטגיה חדשה כבר נקרא: להפוך את הסם נראה מזון שהסרטן8. לכן, אלה nanoparticle סמים משלוח עיצובים חדשים8,9,10 בהשראת העיצוב הליבה ואת השומנים-מיוצב של ה LDLs טבעי11 כמנגנון להעברת תרופות נגד סרטן תאים סרטניים. זה פסיבי מיקוד מערכת משלוח תומך לבצע, במיוחד, סמים הידרופוביות, אשר ניתנות בדרך כלל בצורת מינון אוראלי אלא לספק רק כמות קטנה של התרופות למחזור הדם, אז הגבלת שלהם היעילות הצפוי12. כמו עם ליפוזומים התגנבות13, ציפוי פוליאתילן גליקול (PEG) מסייעת להפחית כל תגובה אוטואימונית, מרחיב את זרימת הדם במחזור הדם עבור ספיגת גידול אופטימלי באמצעות כביכול משופרת הסתננות ותוצאה השמירה (EPR) 14 , 15. עם זאת, בנוסף לכך, כמה מופעים, יציבות במחזור והפצה בלתי רצויות של מערכת16, כמה מכשולים נותרו לא פתורים, כגון כיצד, באיזו מידה חלקיקים כאלה נופלים בפח על ידי תאים מה הוא גורלם תאיים. . זה כאן כי מאמר זה עוסק ספיגת ננו-חלקיק של מסוים תרופה נגד סרטן הידרופוביות falcarindiol, באמצעות וידאו, epifluorescence הדמיה טכניקות
מטרת המחקר היא לפברק השומנים מצופים חלקיקי של falcarindiol ללמוד ספיגת תאיים שלהם ב- hMSCs. ובכך, פוטנציאלית ייצוב הניהול שלה, התגברות על האתגרים הקשורים המשלוח ושיפור הביולוגית. לפיכך הערכת מערכת משלוח חדשה על תרופה נגד סרטן. בעבר, falcarindiol יש כבר המתקדם אורלית ויה falcarindiol ריכוז גבוה מטוהרים בתור תוסף מזון17. עם זאת, אין צורך שיטה מובנית יותר לספק את התרופה מבטיח. לכן, חלקיקים falcarindiol, עם פוספוליפיד, כולסטרול לבצע חד שכבתי עם התרופה מטוהרים המהווים את הליבה של החלקיק, עוצבו. השיטה זריקה מהירה של הממס הסטה, שפותחה לאחרונה נידהם. et al. 8, משמש במחקר זה לתמצת את falcarindiol polyacetylene.
השיטה כבר בעבר בשימוש על הזיוף של חלקיקים השומנים לתמצת אבחון הדמיה סוכנים18,19, כמו גם מבחן מולקולות (triolein)27 וסמים (orlistat, niclosamide stearate)8 27, ,28. זה טכניקה פשוטה יחסית כאשר מתבצעת עם מולקולות הנכון. היא יוצרת חלקיקים nanosized, על גבול שלהם התגרענות קריטי (~ 20 ננומטר קוטר), של מומסים בגבול הידרופובי מסיסים מאוד מומס עם הממס קוטביים. ההחלפה הממס מושגת על ידי זריקה מהירה של הפתרון אורגניים לתוך עודף של antisolvent (בדרך כלל, שלב מימית 1:9 אורגני: יחס נפח מימית)20,21.
העיצוב ההלחנה של חלקיקים להצמיח יתרונות מרובים. הרכיבים DSPC:Chol מספקים של טפט מאוד חזק, כמעט אטום, מסתיימים ו מתכלה. יתדות מספק ממשק sterically המייצב אשר פועל כמגן מפני opsonization על ידי המערכת החיסונית, האטת ספיגת כל על ידי מערכת reticuloendothelial (כבד, טחול), הגנה נגד המערכת פגוציט תאי, מניעת שלהם השמירה והשפלה על ידי המערכת החיסונית, ומכאן, והגברת זרימת הדם שלהם בחצי משרה דם22. זה מאפשר את החלקיקים לזרום עד שהם בורחת באתרים נגועים, כגון גידולים, שבו מערכת כלי הדם היא דולפת, ומאפשר EPR-אפקט כדי להצמיח הצטברות פסיבי של החלקיקים. בנוסף, המעיל השומנים מאפשרת לקיים בקרה טובה יותר על הגודל של חלקיקים ע י kinetically לכידת את הליבה שלה גרעין קריטי ממד27,28. ליפידים זירוז מאפייני משטח שונים (כולל פפטיד מיקוד, אשר היה לא עדיין זמין עבור פרויקט זה), ליבה של הסמים טהור ו27,22,polydispersity נמוך28. השיטה המשמשת לניתוח גודל החלקיקים היא DLS, טכניקה המאפשרת לחוקרים למדוד את הגודל של מספר רב של חלקיקים באותו זמן. עם זאת, שיטה זו ניתן הטיה המדידות ועד מידות גדולות, אם חלקיקים אינם monodispersed23. בעיה זו שקובעת עם המעיל השומנים גם כן. עוד פרטים על עיצובים יסוד אלה, כימות של כל המאפיינים ניתנת אחר פרסומים27,28.
התרופה במארז חלקיקים היא falcarindiol, polyacetylene תזונתיים נמצאו צמחים ממשפחת סוככיים. זה מטבוליט משני מסוג אליפטיות C17polyacetylenes אשר נמצא כדי להציג אפקטים מקדמת בריאות, לרבות פעילות אנטי דלקתית, אנטי-בקטריאלי אפקטים cytotoxicity נגד מגוון רחב של שורות תאים סרטן. תגובתיות גבוהה שלה קשורה יכולתה כדי אינטראקציה עם מולקולות שונות, מתנהג כמו סוכן מסוכן מאוד תגובתי נגד mercapto, קבוצות אמינו24. Falcarindiol בעבר הוכח כדי להקטין את מספר הנגעים אמצעים17,הגס25, למרות המנגנונים הביולוגיים הם עדיין לא ידוע. זאת, חשבתי שבגלל זה מקיים אינטראקציה עם מולקולות כגון NF-κB, COX1, COX-2 ומתחים ציטוקינים, מעכבים גידול התקדמות ותא התפשטות מתהליכי שלהם, שמוביל עוצר את מחזור התא, תוך-פלזמית (ER), אפופטוזיס 17,26 בתאים סרטניים. Falcarindiol משמש במחקר זה כמו תרופה נגד סרטן למשל בשל הפוטנציאל נגד סרטן שלה מנגנון הם נחקר כעת, כי זה מראה מבטיח אפקטים נגד סרטן. ספיגת הסלולר של חלקיקים נבדק ב hMSCs, עם תמונה באמצעות epifluorescence ומיקרוסקופיה קונפוקלית. סוג התא זה נבחר בגלל הגודל שלה גדול, הופכות אותה לאידיאלית עבור מיקרוסקופ.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול מפורט עבור בדיית מצופים השומנים חלקיקים למשלוח סמים עם התם, זריקה מהירה מהר, הדירים מדרגי שיטה של הסטה הממס היה בעקבות27,28 , כפי שהוצגו במאמר זה, להחיל על falcarindiol. על ידי שליטה המהירות של ההזרקה של השלב אורגני לשלב מימית, באמצעות ציפוי ליפידים בריכוזים…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים תודה ד ר קאסם Moustapha (בית החולים של אוניברסיטת אודנסה, דנמרק) גזע mesenchymal האנושית. המחברים תודה המרכז Bioimaging הרפואי דנית לגישה מיקרוסקופים שלהם. המחברים תודה את היסודות קרלסברג ובירה Villum התמיכה הכספית (E.A.C.). המחברים להכיר את התמיכה הכספית שסופקו על-ידי בפרס נילס בוהר פרופסורה של קרן המחקר הלאומית הדנית.
Materials
| 12 mL Screw Neck Vial (Clear glass, 15-425 thread, 66 X 18.5 mm) | Microlab Aarhus A/S | ML 33154LP | |
| 6 well plates | Greiner Bio One International GmbH | 657160 | |
| Absolute Ethanol | EMD Millipore (VWR) | EM8.18760.1000 | |
| Chloroform | Rathburn Chemicals Ltd. | RH1009 | |
| Cholesterol | Avanti Polar Lipids, Inc. | 700000P | |
| Confocal Microscope | Zeiss LSM510 | ||
| Cover Slips thickness #1.5 | Paul Marienfeld GmbH & Co | 117650 | |
| Desiccator | Self-build | ||
| DiI | Invitrogen | D282 | |
| DLS | Beckman Coulter | DelsaMAXpro 3167-DMP | |
| DSPC (Chloroform stock) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 850365C | |
| DSPE PEG 2000 (Chloroform stock) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 880120C | |
| eVol XR | SGE analytical science, Trajan Scientific Australia Pty Ltd. | 2910200 | |
| Fetal Bovine serum | Gibco | 10270-106 | |
| Fluorescence Miccroscope | Olymous IX81 | With Manual TIRF and Andor iXon EMCCD | |
| Incubator | Panasonic | MCO-18AC | |
| Magnetic flea | VWR Chemicals | 15 x 4.5 mm | Cylindrical shape with PTFE coating |
| Magnetic stirrer | IKA | RT-10 | |
| Minimum Essential Media | Gibco | 32561-029 | |
| PBS tablets for cell culture | VWR Chemicals | 97062-732 | |
| Pen/strep | VWR Chemicals | 97063-708 | |
| Phosphate Buffer Saline (PBS, pH 7.4) | Thermo Fisher | 10010031 | |
| Rotary Evaporator | Rotavapor, Büchi Labortechnik AG | R-210 | |
| Sample concentrator | Stuart, Cole-Parmer Instrument Company, LLC | SBHCONC/1 |
Referencias
- Firestone, R. A. Low-Density Lipoprotein as a Vehicle for Targeting Antitumor Compounds to Cancer Cells. Bioconjugate Chemistry. 5 (2), 105-113 (1994).
- Beloribi-Djefaflia, S., Vasseur, S., Guillaumond, F. Lipid metabolic reprogramming in cancer cells. Oncogenesis. 5 (1), 189 (2016).
- Xin, Y., Yin, M., Zhao, L., Meng, F., Luo, L. Recent progress on nanoparticle-based drug delivery systems for cancer therapy. Cancer Biology & Medicine. 14 (3), 228 (2017).
- Merriel, S. W. D., Carroll, R., Hamilton, F., Hamilton, W. Association between unexplained hypoalbuminaemia and new cancer diagnoses in UK primary care patients. Family Practice. 33 (5), 449-452 (2016).
- Yue, S., et al. Cholesteryl ester accumulation induced by PTEN loss and PI3K/AKT activation underlies human prostate cancer aggressiveness. Cell Metabolism. 19 (3), 393-406 (2014).
- dos Santos, R., et al. LDL-cholesterol signaling induces breast cancer proliferation and invasion. Lipids in Health and Disease. 13 (16), (2014).
- Gallagher, E. J., et al. Elevated tumor LDLR expression accelerates LDL cholesterol-mediated breast cancer growth in mouse models of hyperlipidemia HHS Public Access. Oncogene. 36 (46), 6462-6471 (2017).
- Needham, D., et al. Bottom up design of nanoparticles for anti-cancer diapeutics: “put the drug in the cancer’s food”. Journal of Drug Targeting. 24 (9), 836-856 (2016).
- Lacko, A. G., Mconnathy, W. J. Targeted cancer chemotherapy using synthetic nanoparticles. United States Patent Application Publication. , (2009).
- Nikanjam, M., Gibbs, A. R., Hunt, C. A., Budinger, T. F., Forte, T. M. Synthetic nano-LDL with paclitaxel oleate as a targeted drug delivery vehicle for glioblastoma multiforme. Journal of Controlled Release. 124 (3), 163-171 (2007).
- Teerlink, T., Scheffer, P. G., Bakker, S. J. L., Heine, R. J. Combined data from LDL composition and size measurement are compatible with a discoid particle shape. Journal of Lipid Research. 45 (5), 954-966 (2004).
- Schweizer, M. T., et al. A phase I study of niclosamide in combination with enzalutamide in men with castration-resistant prostate cancer. PLoS ONE. 13 (8), 0202709 (2018).
- Allen, T. M., Hansen, C. Pharmacokinetics of stealth versus conventional liposomes: effect of dose. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes. 1068 (2), 133-141 (1991).
- Maeda, H. The Enhanced Permeability and Retention (EPR) Effect in Tumor Vasculature: The Key Role of Tumor-Selective Macromolecular Drug Targeting. Advances in Enzyme Regulation. 41 (1), 189-207 (2001).
- Wong, A. D., Ye, M., Ulmschneider, M. B., Searson, P. C. Quantitative Analysis of the Enhanced Permeation and Retention (EPR) Effect. PLoS ONE. 10 (5), 0123461 (2015).
- Khodabandehloo, H., Zahednasab, H., Hafez, A. A. Nanocarriers Usage for Drug Delivery in Cancer Therapy. Iranian Journal of Psychiatry and Behavioral Sciences. 9 (2), (2016).
- Kobaek-Larsen, M., El-Houri, R. B., Christensen, L. P., Al-Najami, I., Fretté, X., Baatrup, G. Dietary polyacetylenes, falcarinol and falcarindiol, isolated from carrots prevents the formation of neoplastic lesions in the colon of azoxymethane-induced rats. Food & Function. 8, 964-974 (2017).
- Hervella, P., Parra, E., Needham, D. Encapsulation and retention of chelated-copper inside hydrophobic nanoparticles: Liquid cored nanoparticles show better retention than a solid core formulation. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 102, 64-76 (2016).
- Hervella, P., et al. Chelation, formulation, encapsulation, retention, and in vivo biodistribution of hydrophobic nanoparticles labelled with 57Co-porphyrin: Octyl Amine ensures stable chelation of cobalt in Liquid Nanoparticles that accumulate in tumors. Journal of Controlled Release. , (2018).
- Zhigaltsev, I. V., et al. Bottom-up design and synthesis of limit size lipid nanoparticle systems with aqueous and triglyceride cores using millisecond microfluidic mixing. Langmuir. 28 (7), 3633-3640 (2012).
- Aubry, J., Ganachaud, F., Cohen Addad, J. -. P., Cabane, B. Nanoprecipitation of Polymethylmethacrylate by Solvent Shifting:1 Boundaries. Langmuir. 25 (4), 1970-1979 (2009).
- Karnik, R., et al. Microfluidic Platform for Controlled Synthesis of Polymeric Nanoparticles. Nano Letters. 8 (9), 2906-2912 (2008).
- Gaumet, M., Vargas, A., Gurny, R., Delie, F. Nanoparticles for drug delivery: The need for precision in reporting particle size parameters. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 69 (1), 1-9 (2018).
- Christensen, L. P., Brandt, K. Bioactive polyacetylenes in food plants of the Apiaceae family: Occurrence, bioactivity and analysis. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 41 (3), 683-693 (2016).
- Kobaek-Larsen, M., Christensen, L. P., Vach, W., Ritskes-Hoitinga, J., Brandt, K. Inhibitory Effects of Feeding with Carrots or (-) -Falcarinol on Development of Azoxymethane-Induced Preneoplastic Lesions in the Rat Colon. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 53, 1823-1827 (2005).
- Jin, H. R., et al. The antitumor natural compound falcarindiol promotes cancer cell death by inducing endoplasmic reticulum stress. CellDeath & Disease. 3, 1-9 (2012).
- Walke, P. Physico-Chemical Parameters of Nanoparticles that Govern Prodrug Design and Application in Anticancer Nanomedicine in Physics, Chemistry, Pharmacy. University of Southern Denmark (SDU). , (2018).
- Walke, P. B., Hervella, P., Needham, D. Lipid-Coated Stealth Nanoparticles of Novel Hydrophobic Prodrug, Niclosamide Stearate, as Cancer Therapeutic: Formulation and Physico-Chemical Characterization of Nanoparticles. 6th International Pharmaceutical Federation Pharmaceutical Sciences World Congress. , (2017).
