小動物モデルにおける外部ビーム放射線を用いた多能性幹細胞由来の奇形の対象となる、選択的な治療
Summary
多能性幹細胞由来の奇形の治療戦略に関する研究は、幹細胞治療の臨床翻訳にとって重要です。ここでは、まず、マウスや、その後、選択的にターゲットに幹細胞由来の奇形を生成し、小動物照射を用いた生体内でのこれらの腫瘍を扱うのためのプロトコルについて述べる。
Abstract
「幹細胞ツーリズム、」無秩序な世界、幹細胞移植の犠牲者の数の増加は、幹細胞移植の安全性について懸念を調達していますいます。奇形移植の時にまだ残留未分化幹細胞の存在から生じるまたは区別の自発の突然変異から未分化細胞は一般的な方法ではなく、移植が区別されるがセルです。幹細胞療法はしばしば解剖学的に敏感なサイトに配信される、ので小さい腫瘍が臨床的に壊滅的な失明、麻痺、認知の異常、循環不全の結果することができます。これらのサイトへの手術は、いくつかの治療オプションを持つ患者を残して、制限もあります。幹細胞の不正行為を制御する、つまり、幹細胞治療の臨床の翻訳のために重大。
外照射療法は、周囲の臓器への損傷を最小限に抑えながら奇形負担を減少する標的療法を提供する効果的な手段を提供しています。さらに、このメソッドは、遺伝子操作を回避または幹細胞のウイルスの伝達は追加臨床安全性と有効性の問題に関連付けられています。ここでは、マウスで多能性幹細胞由来の奇形を作成し、生体内で腫瘍を選択的に切除する外部ビーム放射線療法を適用するプロトコルについて述べる。
Introduction
組織再生のための幹細胞療法の開発は過去数十年で効率的な臨床配置の努力を阻害する障壁の数を発生しました。これらのハードルには、配信、幹細胞の免疫原性とフォーム奇形1に腫瘍の可能性のサイトで悪いセルの保持が含まれます。腫瘍は、幹細胞移植の受信者2に悪影響特に臨床問題となります。無秩序な幹細胞注射による腫瘍形成のアカウントは、複数の臨床設定3,4,5で既に報告されています。奇形腫形成の可能性は最も頻繁多能性幹細胞 (PSC) の開発で臨床の懸念をあげている複数知名度の高い胚性幹細胞 (ESC) の延着及び取消の結果し、誘導多能性幹細胞 (iPSC)試験6,7,8,9。したがって、必要がありますこれらの医原性の腫瘍が発生する適切な治療の提供に向けた専用並進の調査のための急務があります。
日には、幹細胞の不正行為を制御するほとんどの戦略が発癌性の潜在的な2,10と Psc の数を減らすことに焦点を当てた。残念ながら、残留細胞 (例えば., 1 × 104 1 × 105セル11) の小さい数だけは検出限界値以下までには現在利用可能なアッセイ12,によって引用される奇形の形成に必要です13これらの preseparation メソッドを使用して他の制限、低効率と高い費用、新しい組織工学的アプローチ、と細胞の潜在的な障害のために適切ではないかもしれない単一細胞懸濁液への依存。生存率と生着。
いくつかの研究は、奇形腫形成、次の治療の選択肢を対処しています。おそらく最もよく研究戦略に幹細胞14,15「自殺」遺伝子の混入であります。この方法は、遺伝子操作により救助アプローチを提供する挿入された細胞は、奇形を生成する場合、薬理学的刺激これらによって活性化することができます誘導性のアポトーシス活性化遺伝子を組み込むための幹細胞を含みます。このアプローチでは、ただし、Psc、薬剤抵抗16の漸進的な開発のための潜在的な遺伝の修正のオフターゲット効果を含む重大な欠点苦しんでいます。同様のアプローチは、抗アポトーシス経路17の抑制を介して Psc の選択的細胞死を誘導する低分子を利用しています。他のグループは、psc ポドカリキシンのような蛋白質 1 (PODXL)18など、多能性表面マーカーに対する抗体を用いて細胞死をターゲットしています。小分子や抗体の配信のタイミングは、あまりにも早く配信され、配信遅すぎる場合に治療効果がない場合 Psc の治療の可能性に大きな影響を与えるに立っています。さらに、低分子化合物や抗体のこのファッションの全身の効果が検討されていません。
これらの腫瘍の治療への代替アプローチは、外部ビーム放射線療法 (照射線量) を使用に依存します。気管支腔内照射は腫瘍19の治療に現在採用されているプライマリの様相の 1 つです。気管支腔内照射、定位手術的照射、陽子ビームの開発などの技術革新は、等角気管支腔内照射を最適奇形に対処するため、正常組織への損傷を避けながら病理構造の強化されたターゲットを有効にしています。解剖学的に敏感な構造20で形成。さらに、このメソッドは、遺伝子操作またはどちらの追加の臨床安全性に満ちている幹細胞のウイルスの伝達を回避し、効果にかかわる15。最後に、マイクロ効果反射の進歩は、齧歯動物21気管支腔内照射のアプリケーションを有効にしています。
この記事では、マウスにヒトの Ips を注入することにより奇形腫形成小動物モデルを作成する方法を示します。その後、選択的にこれらの腫瘍は周囲の組織に与えるダメージを最小限で体内を根絶するために気管支腔内照射を適用する方法を示します。このアプローチでは、生体分子やペプチドの全身の配信と、Psc の遺伝的操作のオフターゲット効果を回避しながら PSC 由来の奇形の標的療法を提供します。治験の目的へと生物発光イメージング (結合) を介して腫瘍に対して放射線療法を追跡するレポーター遺伝子を幹細胞を変換するオプションの手順を提供しています。
Protocol
Representative Results
Discussion
前臨床データと「幹細胞ツーリズム」の犠牲者からの逸話的なケース奇形を発症するリスクが PSC 治療23に関連付けられている深刻な欠点であることを確認します。予防し、治療の幹細胞治療に関連付けられている悪性腫瘍のリスクに慎重なアプローチの開発は、したがって、再生幹細胞療法の臨床の翻訳を促進する上で重要なステップです。この記事では、マウス モデル?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は国家機関の健康 R01 HL134830 (PKN)、K08 HL135343 (KS)、および 5F32HL134221 を感謝したい (JWR);ハワード ヒューズ医学研究所 (ASL);彼らのサポートのためスタンフォード大学心臓血管研究所 (ASL)。
Materials
| Induced Pluripotent Stem Cell Control Line | Stanford University | Nguyen Lab | Cell culture of iPSC |
| Corning matrigel basement membrane matrix 354234 | Fisher Scientific | CB-40234 | Cell culture of iPSC |
| Essential 8 culture medium | ATCC-The global bioresource center | 30-2203 | Cell culture of iPSC |
| Tryple E | Gibco | 12605-036 | Cell culture of iPSC |
| Y27632 inhibitor 2 HCL (ROCK Inhibitor) | Fisher Scientific | S104950MG | Cell culture of iPSC |
| Lentivirus | Cyagen | P170721-1001cjn | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene |
| Polyrbrene Infection/Transfection Reagent | Millipore Sigma | TR-1003-G | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene |
| Fluc-eGFP reporter gene driven by ubiquitin promoter | Stanford University | Sam Gambhir lab | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene |
| D-luciferin | Perkin Elmer | 122799 | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene and BLI |
| Flow cytometer (BD FACSARIA III) | BD Biosciences | FACSAria | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene |
| microplate spectrofluorometer (Glomax Navigator System) | Promega Bio Systems, Sunnyvale, CA | GM2000 | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene |
| Xenogen IVIS 200 | Perkin Elmer | 124262 | BLI |
| Isoflurane | Sigma-Aldrich | CDS019936 | irradiation |
| X-Rad SmART image-guided irradiator | Precision X-ray Inc., North Branford, CT | X-Rad SmART | irradiation |
| RT_Image software package | Stanford University (http://rtimage.sourceforge.net/) | RT_Image v0.2β | Irradiation |
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