Évaluation globale de l’efficacité et l’innocuité de la délivrance de médicaments ciblés Placenta en utilisant trois méthodes complémentaires
Summary
Les auteurs décrivent un système qui utilise trois méthodes pour évaluer l’innocuité et l’efficacité de l’administration de médicaments ciblés placenta : in vivo de l’imagerie pour surveiller l’accumulation de nanoparticules, échographie de haute fréquence pour surveiller le développement placentaire et foetal et de la CLHP pour quantifier les medicaments au tissu.
Abstract
Aucun des traitements efficaces n’existent actuellement pour les complications associées à placenta pendant la grossesse, et élaborer des stratégies visant l’administration ciblée des médicaments pour le placenta tout en minimisant les effets secondaires foetus et maternels reste difficile. NANOPARTICULES ciblées transporteurs offrent de nouvelles possibilités pour traiter les troubles placentaires. Nous avons récemment démontré qu’un peptide synthétique placentaire chondroïtine sulfate A liaison (plCSA-BP) pourrait servir à orienter les nanoparticules pour libérer des médicaments le placenta. Dans ce protocole, nous décrivons en détail un système pour évaluer l’efficacité de la délivrance de médicaments pour le placenta par plCSA-BP qui emploie trois méthodes distinctes utilisées en combinaison : in vivo de l’imagerie, échographie de haute fréquence (HFUS) et haute performance chromatographie en phase liquide (HPLC). L’utilisation in vivo nanoparticules d’imagerie, plCSA-BP-guidé ont été visualisées dans les placentas d’animaux vivants, tandis que HFUS et HPLC ont démontré que le plCSA-BP-conjugué nanoparticules efficacement et précisément livré méthotrexate pour le placenta. Ainsi, une combinaison de ces méthodes peut servir comme un outil efficace pour l’administration ciblée des médicaments pour le placenta et le développement de nouvelles stratégies de traitement pour plusieurs complications de la grossesse.
Introduction
Complications de la grossesse induite par le placenta, y compris la prééclampsie, perte fœtale, placentaire et petit âge gestationnel (SGA), sont communs et conduisent à l’importante morbidité maternelle et foetale et mortalité1,2, 3et très peu de médicaments ont fait leurs preuves pour être efficace pour traiter la grossesse troubles4,5. L’élaboration de stratégies pour la livraison de médicaments ciblés placenta plus sélectif et plus sécuritaire pendant la grossesse reste difficile en pharmacothérapie modernes.
Ces dernières années, plusieurs rapports ont mis l’accent sur l’administration ciblée des médicaments aux tissus utéro de nanoparticules de revêtement avec des peptides ou des anticorps comme outils axés sur le placenta. Ceux-ci incluent un facteur de croissance épidermique anti receptor (EGFR)6 anticorps, tumeur-homing peptides (CGKRK et iRGD)7, axés sur le placenta peptides8, peptides d’axés sur la vascularisation placentaire9 et anticorps contre le récepteurs de l’ocytocine10.
Ici, nous démontrons qu’un peptide synthétique placentaire chondroïtine sulfate A liaison (plCSA-BP) peut être utilisé pour l’administration ciblée de nanoparticules et leurs charges utiles de drogue avec le placenta11. Les nanoparticules plCSA-BP-guidées complètent l’utéro déclarée méthodes de ciblage parce qu’ils ciblent les trophoblastes placentaires.
Comme une méthode non invasive, l’imagerie in vivo a été utilisé pour contrôler l’expression des gènes spécifiques placenta en souris12et vert d’indocyanine (ICG) a été largement utilisé pour suivre les nanoparticules à l’aide de systèmes13, l’imagerie de fluorescence 14,15. Ainsi, nous avons injecté par voie intraveineuse des nanoparticules plCSA-BP-conjugué chargés avec ICG (plCSA-INPs) pour visualiser la distribution de plCSA-INP chez les souris enceintes avec un imageur de fluorescence. Nous avons ensuite injectée par voie intraveineuse méthotrexate (MTX)-chargé de plCSA-NPs dans souris gravides. Échographie de haute fréquence (HFUS), non invasive, l’autre en temps réel d’imagerie outil16,17 a été utilisé pour surveiller le développement foetal et placentaire chez les souris. Enfin, nous avons utilisé chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) pour quantifier la distribution MTX dans le placenta et le fœtus.
Dans ce protocole, nous décrivons en détail le système de trois-méthode utilisé pour évaluer l’efficacité de la délivrance des médicaments ciblés placenta par nanocarriers plCSA-BP-guidé.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans ce manuscrit, nous décrivent un système de trois-méthode pour déterminer si les nanoparticules plCSA-BP-guidées sont un outil efficace pour cibler l’administration de médicaments pour le placenta. L’utilisationdes in vivo de l’imagerie pour surveiller le signal infrarouge de ICG fluorescent a confirmé la spécificité ciblage placentaire de plCSA-BP. Using HFUS et HPLC, nous avons démontré que plCSA-BP-conjugué des nanoparticules peuvent délivrer efficacement MTX uniquement à la cellules d…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par des subventions de la Fondation nationale des Sciences naturelles (81771617) et les sciences naturelles Fondation la Province du Guangdong (2016A030313178) attribué à X.F. ; une subvention provenant du Fonds de recherche fondamentale Shenzhen (JCYJ20170413165233512) attribué à X.F ; Développement humain de la National Institutes of Health, sous attribution numéro R01HD088549 et Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health (le contenu est la seule responsabilité des auteurs et ne représentent pas nécessairement l’officiel vues de la National Institutes of Health) à N.N.
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).
