Intranasal levering av terapeutiske stamceller til glioblastom i en musemodell
Summary
Stamceller er lovende terapeutiske bærere til å behandle hjernesvulster på grunn av deres egen tumor-tropisme. Ikke-invasiv intranasal stamcelleavlevering omgår blodhjernebarrieren og viser sterkt potensial for klinisk oversettelse. Denne artikkelen oppsummerer de grunnleggende prinsippene for intranasal stamcelle levering i en musemodell av gliom.
Abstract
Den egentlige tropismen mot maligniteter i hjernen gjør stamceller som lovende bærere av terapeutiske midler mot maligne tumorer. Leveransen av terapeutiske stamceller via den intranasale ruten er en nylig oppdaget alternativ strategi, med sterkt potensial for klinisk oversettelse, på grunn av sin ikke-invasive natur sammenlignet med intrakranial implantasjon eller levering via systemiske veier. Mangelen på blodhjernebarriere styrker det terapeutiske potensialet til stamceller som undergår intranasal hjerneoppføring. Denne artikkelen oppsummerer de grunnleggende teknikkene som brukes i våre studier, og skisserer de grunnleggende prinsippene for intranasal strategi for stamcelleavlasting ved hjelp av en musemodell av intrakraniell gliomentral. Vi demonstrerer de optimaliserte prosedyrene som genererer konsistente og reproducerbare resultater med bestemte forhåndsbestemte eksperimentelle parametere og gir retningslinjer for strømlinjeformet arbeidsflyt som sikrer effektiv utførelse og pålitelig eksperimentNtal utfall. Artikkelen er utformet for å fungere som en basislinje for videre eksperimentell tilpasning basert på hypotese, stamcelletyper eller svittspesifikasjoner.
Introduction
Lav toksisitet, lav immunogenicitet og egenartet hjerne-tumor-tropisme av menneskelige stamceller er attraktive egenskaper for levering av terapeutiske kjøretøy 1 . Nye stamceller-baserte terapeutiske midler for ondartede hjernesvulster er lovende innovasjoner utviklet de siste årene, og den intranasale tilpasningen av denne terapeutiske strategien representerer et skritt mot klinisk oversettelse, fordi ikke-invasiv og gjentatt administrasjon kan dramatisk redusere barrieren for pasientapplikasjoner og Kan være tilpasningsdyktig for pasientrelaterte tjenester uten generell bedøvelse eller langvarig pasientstjeneste i forbindelse med invasive kirurgiske prosedyrer 1 , 2 , 3 , 4 .
Vi og andre har pioneret den intranasale ruten for stamcelleavlasting til hjernesvulster og har lagt grunnarbeidet for noen av de grunnleggende prinsippeneAv translasjonsforskning ved hjelp av musen xenograft-modeller 2 , 3 , 4 , samt undersøkte migrering av stamceller in vivo via magnetisk resonans imaging (MR) reagensbærere 2 . Gjennom disse pilotundersøkelsene har vi samlet stor erfaring og fått innsikt i hvordan man best kan konstruere en robust preklinisk evalueringsstrategi ved å bruke veletablerte pasient-avledede xenograft (PDX) musemodeller av ondartet gliom, samtidig som undersøkelsesoppløsningen ble holdt for å undersøke Nyanserte mekaniske detaljer om de sofistikerte biologiske fenomenene av den intranasale hjernen oppføring av terapeutiske stamceller levert til nesehulen. Her beskriver vi prinsippene for en standardisert driftsprotokoll for å demonstrere den nåværende tilstanden for eksperimentelle undersøkelser ved å bruke en veletablert human neural stamcellelinje HB1.F3.CD 5 <sup>, 6 , 7 , 8 , som lett kan modifiseres til å tilpasse seg bestemte tumormodeller eller strategier ved bruk av humane stamceller som terapeutiske bærere.
Protocol
Representative Results
Discussion
Selv om den intranasale ruten for legemiddellevering er blitt utbredt for små molekyler, nanomedisiner og proteinforbindelser likt 18 , er anvendelsen av terapeutiske stamceller for intranasal hjernesvulster-måling meget ny i spekteret av hjernetumorbehandlingene under utvikling 2 , 3 , 4 . Det er inneboende kompleksiteter involvert angående betegnelsen av stamceller i neshulen, og molekylære detalje…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av NIH R01NS087990 (MSL, IVB).
Materials
| Stereotaxic frame | Kopf Instruments | Model 900 | |
| Hypoxic Cell Culture Incubator | ThermoFisher Scientific | VIOS 160i | |
| Cell culture supplies (Plastics) | ThermoFisher Scientific | Varies | Replaceable with any source |
| Legend Micro 21R Refrigerated Microcentrifuge | ThermoFisher Scientific | 75002490 | Replaceable with any source |
| Bench centrifuge Sorvall ST16R | ThermoFisher Scientific | 75004240 | Replaceable with any source |
| Micro syringe 702N 25µl (22S/2"/2) | Hamilton Company | 80400 | Flat tip |
| Sample Tray for Irradiator | Best Theratronics | A13826 | To set up mice protection with lead shield |
| Leica DMi8 Microscope | Leica Microsystem | Custom setup | |
| Leica CM1860 UV cryostat | Leica Microsystem | Custom setup | |
| Exel International Insulin Syringe | ThermoFisher Scientific | 14-841-31 | |
| Corning Phosphate Buffer Saline | Corning Cellgro/ThermoFisher | 21-031-CV | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | Corning Cellgro/ThermoFisher | 11965-084 | |
| Trypsin 0.05% | Corning Cellgro/ThermoFisher | 25300054 | |
| Hyaluronidase from bovine testes | MilliporeSigma | H3506 |
Riferimenti
- Shah, K. Stem cell-based therapies for tumors in the brain: are we there yet?. Neuro Oncol. 18 (8), 1066-1078 (2016).
- Balyasnikova, I. V., et al. Intranasal delivery of mesenchymal stem cells significantly extends survival of irradiated mice with experimental brain tumors. Mol Ther. 22 (1), 140-148 (2014).
- Reitz, M., et al. Intranasal delivery of neural stem/progenitor cells: a noninvasive passage to target intracerebral glioma. Stem Cells Transl Med. 1 (12), 866-873 (2012).
- Dey, M., et al. Intranasal Oncolytic Virotherapy with CXCR4-Enhanced Stem Cells Extends Survival in Mouse Model of Glioma. Stem Cell Reports. 7 (3), 471-482 (2016).
- Ahmed, A. U., et al. A preclinical evaluation of neural stem cell-based cell carrier for targeted antiglioma oncolytic virotherapy. J Natl Cancer Inst. 105 (13), 968-977 (2013).
- Kim, S. K., et al. Human neural stem cells target experimental intracranial medulloblastoma and deliver a therapeutic gene leading to tumor regression. Clin Cancer Res. 12 (18), 5550-5556 (2006).
- Lee, D. H., et al. Targeting rat brainstem glioma using human neural stem cells and human mesenchymal stem cells. Clin Cancer Res. 15 (15), 4925-4934 (2009).
- Lesniak, M. S. Targeted therapy for malignant glioma: neural stem cells. Expert Rev Neurother. 6 (1), 1-3 (2006).
- Robinson, K. GLPs and the Importance of Standard Operating Procedures. BioPharm International. 16 (8), (2003).
- World Health Organization on behalf of the Special Programme for Research and Training in Tropical Diseases. . Handbook: Good Laboratory Practice (GLP). , (2009).
- NIH. . Number: NOT-OD-16-011. Implementing Rigor and Transparency) in NIH & AHRQ Research Grant Applications. , (2015).
- Wakimoto, H., et al. Maintenance of primary tumor phenotype and genotype in glioblastoma stem cells. Neuro Oncol. 14 (2), 132-144 (2012).
- Cheng, S. H., et al. Dynamic In Vivo SPECT Imaging of Neural Stem Cells Functionalized with Radiolabeled Nanoparticles for Tracking of Glioblastoma. J Nucl Med. 57 (2), 279-284 (2016).
- Pritchett-Corning, K. R., Luo, Y., Mulder, G. B., White, W. J. Principles of rodent surgery for the new surgeon. J Vis Exp. (47), (2011).
- Clark, A. J., Fakurnejad, S., Ma, Q., Hashizume, R. Bioluminescence Imaging of an Immunocompetent Animal Model for Glioblastoma. J Vis Exp. (107), (2016).
- Ulasov, I. V., et al. Survivin-driven and fiber-modified oncolytic adenovirus exhibits potent antitumor activity in established intracranial glioma. Hum Gene Ther. 18 (7), 589-602 (2007).
- Danielyan, L., et al. Intranasal delivery of cells to the brain. Eur J Cell Biol. 88 (6), 315-324 (2009).
- Dhuria, S. V., Hanson, L. R., Frey, W. H. Intranasal delivery to the central nervous system: mechanisms and experimental considerations. J Pharm Sci. 99 (4), 1654-1673 (2010).
- Gross, E. A., Swenberg, J. A., Fields, S., Popp, J. A. Comparative morphometry of the nasal cavity in rats and mice. J Anat. 135 (Pt 1), 83-88 (1982).
- Marieb, E. N., Hoehn, K. . Human Anatomy & Physiology. , (2007).
