Les nanoparticules virales pour<em&gt; In vivo</em&gt; Imagerie des tumeurs

Amy M. Wen; Karin L. Lee; Ibrahim Yildiz; Michael A. Bruckman; Sourabh Shukla; Nicole F. Steinmetz

doi:10.3791/4352

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Article de méthode

Les nanoparticules virales pour

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DOI :

10.3791/4352

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16 novembre 2012

Amy M. Wen¹ , Karin L. Lee¹ , Ibrahim Yildiz¹ , Michael A. Bruckman¹ , Sourabh Shukla¹ , Nicole F. Steinmetz²

¹Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University , ²Department of Biomedical Engineering, Radiology, and Materials Science and Engineering, Case Western Reserve University

Dans cet article

Résumé

Nanoparticules virales végétales (VNPs) sont prometteurs plates-formes pour des applications dans le domaine biomédical. Ici, nous décrivons les procédures pour les installations VNP propagation, la purification, la caractérisation et la bioconjugaison. Enfin, nous montrons l'application de VNPs prise d'origine tumorale et d'imagerie en utilisant un modèle de xénogreffe de souris et l'imagerie de fluorescence.

Résumé

L'utilisation des nanomatériaux a le potentiel de révolutionner la science des matériaux et de la médecine. À l'heure actuelle, un certain nombre de différentes nanoparticules sont étudiés pour des applications en imagerie et la thérapie. Nanoparticules virales (VNPs) dérivés de plantes peut être considérée comme auto-assemblées bionanomatériaux avec les tailles et formes définies. Les virus des plantes à l'étude dans le laboratoire Steinmetz comprendre des particules icosaédriques formés par virus de la mosaïque du niébé (CPMV) et virus de la mosaïque de Brome (BMV), qui sont tous deux à 30 nm de diamètre. Nous développons également des structures en forme de tige et filamenteux provenant des virus végétaux suivants: virus de la mosaïque du tabac (TMV), qui forme des tiges rigides avec des dimensions de 300 nm 18 nm par le virus de la pomme de terre, et X (PVX), qui forment des particules filamenteuses 515 nm de longueur et de 13 nm de largeur (le lecteur est renvoyé aux refs. ¹ et ² pour de plus amples informations sur VNPs).

dans la plante, sont exceptionnellement stable et biocompatible. En outre, VNPs sont «programmables» des unités, qui peuvent être spécialement conçus en utilisant des méthodes de modification génétique ou bioconjugaison chimiques ^3. La structure de VNPs est connu pour une résolution atomique, et des modifications peuvent être effectuées avec une précision spatiale à l'échelle atomique ^4, un niveau de contrôle qui ne peut pas être réalisé en utilisant des nanomatériaux synthétiques actuels avec state-of-the-art technologies.

Dans cet article, nous décrivons la propagation de CPMV, PVX, TMV, et BMV en Vigna ungiuculata et Nicotiana benthamiana. Protocoles d'extraction et de purification pour chaque VNP sont donnés. Méthodes de caractérisation des purifiées et chimiquement VNPs marqués sont décrits. Dans cette étude, nous nous concentrons sur chétiquetage des emical VNPs avec fluorophores (par exemple Alexa Fluor 647) et de polyéthylène glycol (PEG). Les colorants de faciliter le suivi et la détection des VNPs ^5-10, et PEG réduit immunogénicité des nanoparticules protéiques tout en améliorant leurs propriétés pharmacocinétiques ^8,11. Nous démontrons tumeur ralliement de VNPs PEGylées aide d'un modèle de xénogreffe de tumeur de souris. Une combinaison de l'imagerie de fluorescence des tissus ex vivo avec une carte Maestro du système d'imagerie, la quantification de fluorescence dans les tissus homogénéisés et la microscopie confocale est utilisée pour étudier la biodistribution. VNPs sont effacées par le système réticulo-endothélial (RES); tumeur homing est atteint passive par une perméabilité accrue et de rétention (EPR) Effet ^12. La nanotechnologie VNP est un puissant plug-and-play à l'image de la technologie et de traiter les sites de la maladie in vivo. Nous développons davantage VNPs d'effectuer des cargaisons de drogue et des fragments d'imagerie clinique pertinents, ainsi que des ligands spécifiques d'un tissu àcibler des récepteurs moléculaires surexprimés dans le cancer et les maladies cardiovasculaires.