تقييم شامل لفعالية وسلامة إيصال الأدوية المستهدفة للمشيمة باستخدام ثلاثة أساليب تكميلية
Summary
ونحن تصف نظام الذي يستخدم ثلاثة أساليب لتقييم سلامة وفعالية لإيصال الأدوية المستهدفة للمشيمة: في فيفو التصوير لرصد تراكم نانوحبيبات، والموجات فوق الصوتية عالية التردد لرصد التنمية المشيمة والجنين ، و [هبلك] التحديد الكمي لإيصال الأدوية إلى أنسجة.
Abstract
لا توجد علاجات فعالة موجودة حاليا لمضاعفات الحمل المرتبطة بالمشيمة، ووضع استراتيجيات لإيصال الأدوية المستهدفة للمشيمة مع التقليل من الآثار الجانبية على الجنين والأم لا تزال صعبة. الناقلين نانوحبيبات هادفة توفر فرصاً جديدة لعلاج أمراض المشيمة. نحن أظهرت مؤخرا أن ببتيد اصطناعية كبريتات شوندروتن المشيمة بربط (بلكسا-BP) يمكن أن تستخدم لتوجيه جسيمات نانوية لتسليم المخدرات إلى المشيمة. في هذا البروتوكول، نحن تصف بالتفصيل نظام لتقييم كفاءة إيصال المخدرات إلى المشيمة بلكسا-بي بي أن توظف ثلاثة طرق منفصلة المستخدمة في تركيبة: في فيفو التصوير بالموجات فوق الصوتية عالية التردد (هفوس) وعالية الأداء كروماتوغرافيا سائلة ([هبلك]). استخدام في فيفو جسيمات نانوية التصوير، بلكسا-بي بي-تسترشد كانت تصور في مشيمة الحيوانات الحية، بينما هفوس و [هبلك] أظهرت أن جسيمات نانوية بلكسا-بي بي-مترافق كفاءة وعلى وجه التحديد تسليم الميثوتريكسات للمشيمة. وهكذا، يمكن استخدام مزيج من هذه الأساليب كأداة فعالة لإيصال المخدرات إلى المشيمة المستهدفة وتطوير استراتيجيات جديدة للعلاج لعدة مضاعفات الحمل.
Introduction
مضاعفات الحمل بوساطة المشيمة، بما في ذلك مقدمات الارتعاج وفقدان الحمل، أبروبتيون المشيمية والعمر الحملي الصغيرة (SGA)، مشتركة وأن يؤدي إلى اعتلال الأمهات والأجنة كبيرة ووفيات1،2، 3، وعدد قليل جداً من المخدرات قد ثبت أن تكون فعالة لعلاج الحمل واضطرابات4،5. وضع استراتيجيات لإيصال الأدوية المستهدفة للمشيمة أكثر انتقائية وأكثر أمنا خلال الحمل لا تزال صعبة في العلاج بالعقاقير الحديثة.
في السنوات الأخيرة، ركزت عدة تقارير مستهدفة إيصال المخدرات إلى الأنسجة أوتيروبلاسينتال بجسيمات نانوية طلاء مع الببتيدات أو الأجسام المضادة كأدوات المستهدفة للمشيمة. تشمل هذه جسم6 (EGFR) مستقبلات عامل نمو البشرة-مكافحة وورم-صاروخ موجه الببتيدات (كجكرك وإيرجد)7، الببتيدات المستهدفة للمشيمة8، الببتيدات المستهدفة المفرج المشيمية9 وأجسام مضادة ضد مستقبلات الاوكسيتوسين10.
هنا، علينا أن نظهر أن ببتيد اصطناعية كبريتات شوندروتن المشيمة بربط (بلكسا-BP) يمكن أن تستخدم لإيصال جسيمات نانوية وحمولاتها المخدرات الموجهة إلى المشيمة11. Nanoparticles بلكسا-بي بي-تسترشد مكملة أوتيروبلاسينتال عن استهداف أساليب نظراً لأنها تستهدف تروفوبلست المشيمة.
كطريقة غير الغازية، وقد استخدمت في فيفو تصوير لرصد الجينات الخاصة بالمشيمة في الفئران12، وإيندوسيانيني الأخضر (ICG) قد استخدمت على نطاق واسع لتعقب جسيمات نانوية استخدام fluorescence التصوير، نظم13 ،من 1415. وهكذا، نحن حقن الوريد جسيمات نانوية بلكسا-بي بي-مترافق محملة ICG (بلكسا-INPs) لتصور توزيع بلكسا-البرنامج النووي العراقي في الفئران الحوامل مع تصوير الأسفار. ثم أننا حقن الوريد الميثوتريكسات (MTX)-تحميل بلكسا-مصادر القدرة النووية في الفئران الحوامل. الموجات فوق الصوتية عالية التردد (هفوس)، آخر غير الغازية، في الوقت الحقيقي التصوير،أداة1617 تم استخدامه لرصد وضع الجنين والمشيمة في الفئران. وأخيراً، كنا كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء ([هبلك]) لقياس توزيع MTX في المشيمة والأجنة.
ونحن في هذا البروتوكول، تصف بالتفصيل النظام ثلاثة-الأسلوب الذي يستخدمه نانوكاريرس بلكسا-بي بي-تسترشد لتقييم كفاءة إيصال المخدرات تستهدف المشيمة.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه المخطوطة، فإننا مخطط نظام الثلاث-طريقة لتحديد ما إذا كانت جسيمات نانوية بلكسا-بي بي-تسترشد أداة فعالة لاستهداف إيصال المخدرات إلى المشيمة. تأكد استخدام في فيفو التصوير لرصد الأشعة تحت الحمراء الفلورسنت ICG إشارة خصوصية استخدام بلكسا-هناك استهداف المشيمية هفوس و [هبلك]، أثبتنا أ…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
بتأييد هذا العمل بمنح من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية (81771617) والعلوم الطبيعية مؤسسة من مقاطعة قوانغدونغ (2016A030313178) منحت إلى X.F.؛ منحة من “شنتشن الأساسي البحث الصندوق” (JCYJ20170413165233512) منحت إلى X.F؛ يونيس كينيدي شرايفر الوطني معهد صحة الطفل والتنمية البشرية من “معاهد الصحة الوطنية في” إطار جائزة رقم R01HD088549 (المحتوى هي المسؤولة الوحيدة عن المؤلفين ولا تمثل بالضرورة المسؤول آراء من المعاهد الوطنية للصحة) إلى ن. ن.
Materials
| CD-1 mice | Beijing Vital River | 201 | Female (8-12 week) |
| Insulin syringe | BD | 328421 | for IV injection |
| Ethanol absolute | Sinopharm Chemical | 10009218 | for nanoparticles synthesis |
| Soybean lecithin | Avanti Polar Lipids | 441601 | for nanoparticles synthesis |
| DSPE-PEG-COOH | Avanti Polar Lipids | 880125 | for nanoparticles synthesis |
| PLGA | Sigma-Aldrich | 719897 | for nanoparticles synthesis |
| Ultrasonic processor | Sonics | VCX130 | for nanoparticles synthesis |
| Methotrexate (MTX) | Sigma-Aldrich | V900324 | for nanoparticles synthesis |
| Indocyanine green (ICG) | Sigma-Aldrich | 1340009 | for in vivo imaging |
| phosphate-buffered saline (PBS) | Hyclone | SH30028.01 | |
| IVIS spectrum instrument | Perkin Elmer | for in vivo imaging | |
| Ultrasound transmission gel | Guanggong | ZC4252418 | for ultrasound imaging |
| Isoflurane | Lunan Pharmaceutical | I0040 | for maintain the anesthesia |
| Depilatory cream | Nair | TMG001 | for removing fur |
| 40 MHz transducer | VisualSonics | MS550S | for ultrasound imaging |
| High-frequency ultrasound imaging system | VisualSonics | Vevo2100 | for ultrasound imaging |
| Avertin | Sigma-Aldrich | T48402 | for anesthesia |
| Syringe pump | Mindray | SK-500III | forcardiac perfusion |
| 0.9% saline solution | Meilunbio | MA0083 | forcardiac perfusion |
| 1.5 mL Polypropylene tubes | AXYGEN | MCT-150-C | |
| -80 °C freezer | Thermo Fisher Scientific | 88600V | |
| Centriguge | Cence | H1650R | |
| Perchloric acid | Sigma-Aldrich | 311421 | for precipitating protein |
| Homogenizer | SCIENTZ | SCIENTZ-48 | for homogenizing tissue |
| Syringe filter (0.45 μm) | Millipore | SLHV033RS01 | |
| Sodium hydroxide | Sinopharm Chemical | 10019763 | for solving MTX |
| HPLC vials | Waters | 670650620 | for HPLC |
| Potassium phosphate dibasic | Sinopharm Chemical | 20032117 | for HPLC |
| Acetonitrile | JKchemical | 932537 | for HPLC |
| C18 column | Waters | 186003966 | for HPLC |
| HPLC system | Shimadzu | for HPLC |
References
- Rodger, M. A., et al. The Association of Factor V Leiden and Prothrombin Gene Mutation and Placenta-Mediated Pregnancy Complications: A Systematic Review and Meta-analysis of Prospective Cohort Studies. PLOS Medicine. 7 (6), e1000292 (2010).
- Rodger, M. A., et al. Inherited thrombophilia and pregnancy complications revisited. Obstetrics & Gynecology. 112 (2 Pt 1), 320-324 (2008).
- Brenner, B., Aharon, A. Thrombophilia and adverse pregnancy outcome. Clinics in Perinatology. 34 (4), 527-541 (2007).
- Fisk, N. M., McKee, M., Atun, R. Relative and absolute addressability of global disease burden in maternal and perinatal health by investment in R&D. Tropical Medicine & International Health. 16 (6), 662-668 (2011).
- Fisk, N. M., Atun, R. Market failure and the poverty of new drugs in maternal health. PLOS Medicine. 5 (1), e22 (2008).
- Kaitu’u-Lino, T. u. J., et al. Targeted nanoparticle delivery of doxorubicin into placental tissues to treat ectopic pregnancies. Endocrinology. 154 (2), 911-919 (2013).
- King, A., et al. Tumor-homing peptides as tools for targeted delivery of payloads to the placenta. Science Advances. 2 (5), e1600349 (2016).
- Beards, F., Jones, L. E., Charnock, J., Forbes, K., Harris, L. K. Placental Homing Peptide-microRNA Inhibitor Conjugates for Targeted Enhancement of Intrinsic Placental Growth Signaling. Theranostics. 7 (11), 2940-2955 (2017).
- Cureton, N., et al. Selective Targeting of a Novel Vasodilator to the Uterine Vasculature to Treat Impaired Uteroplacental Perfusion in Pregnancy. Theranostics. 7 (15), 3715-3731 (2017).
- Paul, J. W., et al. Drug delivery to the human and mouse uterus using immunoliposomes targeted to the oxytocin receptor. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 216 (3), e281-e283 (2017).
- Zhang, B., et al. Placenta-specific drug delivery by trophoblast-targeted nanoparticles in mice. Theranostics. 8 (10), 2765-2781 (2018).
- Fan, X., et al. Noninvasive monitoring of placenta-specific transgene expression by bioluminescence imaging. PloS One. 6 (1), e16348 (2011).
- Murata, M., Tahara, K., Takeuchi, H. Real-time in vivo imaging of surface-modified liposomes to evaluate their behavior after pulmonary administration. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 86 (1), 115-119 (2014).
- Ito, A., et al. New whole-body multimodality imaging of gastric cancer peritoneal metastasis combining fluorescence imaging with ICG-labeled antibody and MRI in mice. Gastric Cancer. 17 (3), 497-507 (2014).
- Mazza, M., et al. Liposome-Indocyanine Green Nanoprobes for Optical Labeling and Tracking of Human Mesenchymal Stem Cells Post-Transplantation In Vivo. Advanced Healthcare Materials. 6 (21), (2017).
- Greco, A., et al. High frequency ultrasound for in vivo pregnancy diagnosis and staging of placental and fetal development in mice. PloS One. 8 (10), e77205 (2013).
- Spurney, C. F., Leatherbury, L., Lo, C. W. High-frequency ultrasound database profiling growth, development, and cardiovascular function in C57BL/6J mouse fetuses. Journal of the American Society of Echocardiography. 17 (8), 893-900 (2004).
- Zhang, B., et al. Synthesis and characterization of placental chondroitin sulfate A (plCSA) -targeting lipid-polymer nanoparticles. Journal of Visualized Experiments. , (2018).
- Devraj, K., Guerit, S., Macas, J., Reiss, Y. An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers. Journal of Visualized Experiments. (132), (2018).
- Beeton, C., Chandy, K. G. Isolation of mononuclear cells from the central nervous system of rats with EAE. Journal of Visualized Experiments. (10), 527 (2007).
- Watson, E. D., Cross, J. C. Development of structures and transport functions in the mouse placenta. Physiology. 20 (3), 180-193 (2005).
- Frangioni, J. V. In vivo near-infrared fluorescence imaging. Current Opinion in Chemical Biology. 7 (5), 626-634 (2003).
- Flores, L. E., Hildebrandt, T. B., Kuhl, A. A., Drews, B. Early detection and staging of spontaneous embryo resorption by ultrasound biomicroscopy in murine pregnancy. Reproductive Biology and Endocrinology. 12, 38 (2014).
- Khankin, E. V., Hacker, M. R., Zelop, C. M., Karumanchi, S. A., Rana, S. Intravital high-frequency ultrasonography to evaluate cardiovascular and uteroplacental blood flow in mouse pregnancy. Pregnancy Hypertension. 2 (2), 84-92 (2012).
- Phoon, C. K. Imaging tools for the developmental biologist: ultrasound biomicroscopy of mouse embryonic development. Pediatric Research. 60 (1), 14-21 (2006).
- Pallares, P., Gonzalez-Bulnes, A. Non-invasive ultrasonographic characterization of phenotypic changes during embryo development in non-anesthetized mice of different genotypes. Theriogenology. 70 (1), 44-52 (2008).
- Parvani, J. G., Gujrati, M. D., Mack, M. A., Schiemann, W. P., Lu, Z. -. R. Silencing β3 integrin by targeted ECO/siRNA nanoparticles inhibits EMT and metastasis of triple-negative breast cancer. Recherche en cancérologie. 75 (11), 2316-2325 (2015).
- Zhang, B., et al. Targeted delivery of doxorubicin by CSA-binding nanoparticles for choriocarcinoma treatment. Drug Delivery. 25 (1), 461-471 (2018).
- Jenkins, D. E., et al. Bioluminescent imaging (BLI) to improve and refine traditional murine models of tumor growth and metastasis. Clinical & Experimental Metastasis. 20 (8), 733-744 (2003).
- Keelan, J. A., Leong, J. W., Ho, D., Iyer, K. S. Therapeutic and safety considerations of nanoparticle-mediated drug delivery in pregnancy. Nanomedicine. 10 (14), 2229-2247 (2015).
