تكنولوجيا الخلية المغلفة لتسليم البيولوجيا إلى العين الماوس
Summary
عرض هنا هو بروتوكول لاستخدام alginate كبوليمر في microencapsulation من الخلايا الخلد لتسليم على المدى الطويل من البيولوجية إلى عيون القوارض.
Abstract
العديد من العلاجات الحالية قيد التطوير لأمراض القطب الخلفي للعين هي البيولوجية. هذه الأدوية تحتاج إلى أن تدار في كثير من الأحيان، وعادة عن طريق الحقن داخل الفيتيريال. وأصبحت الخلايا المغلفة التي تعبر عن المنطق البيولوجي المفضل أداة لإنتاج البروتين المحلي وإطلاقه (على سبيل المثال، عن طريق تسليم الأدوية على المدى الطويل). بالإضافة إلى ذلك، تستخدم أنظمة التغليف مواد نفاذية تسمح بنشر المواد الغذائية والنفايات والعوامل العلاجية من وإلى الخلايا. يحدث هذا أثناء إخفاء الخلايا من الاستجابة المناعية المضيفة ، وتجنب الحاجة إلى قمع الجهاز المناعي المضيف. يصف هذا البروتوكول استخدام alginate كبوليمر في الميكروينكابسوليشن إلى جانب طريقة الرذاذ الكهربائي كتقنية microencapsulation. وقد استخدمت خلايا ARPE-19، وهو خط الخلية RPE الإنسان الناشئة تلقائيا، في تجارب العلاج بالخلايا على المدى الطويل بسبب وظائفها مدى الحياة، ويستخدم هنا لتغليف وتسليم الكبسولات إلى عيون الماوس. تلخص المخطوطة خطوات microencapsulation الخلية، ومراقبة الجودة، وتسليم العين.
Introduction
تمثل العلاجات القائمة على الخلايا التقنيات البيولوجية الثورية التي تم تطبيقها على نطاق واسع في الطب. في الآونة الأخيرة، تم تطبيقها بنجاح في علاج الأمراض العصبية، وأمراض العيون، والسرطان. تغطي علاجات الخلايا مجموعة واسعة من الحقول من استبدال الخلايا إلى تسليم الدواء ، ويركز هذا البروتوكول على هذا الأخير. وقد أظهرت كبسولات الذبحة القابلة للتحلل (MC) فعالية كنظام تسليم، وأنها أصبحت تستخدم على نطاق واسع في مجال الطب الحيوي. وقد استخدمت Alginate في microencapsulation بسبب عملية هلام بسيطة، التحلل البيولوجي، والتوافق البيولوجي ممتازة، والاستقرار تحت في ظروف الجسم الحي1،,2،,3،,4.
وقد استخدمت طريقة البخاخة الكهربائية، كتقنية microencapsulation، بنجاح لتغليف الببتيدات والبروتينات باستخدام alginate (البوليمر الأساسي) وبولي ل-ornithine (البوليمر طلاء الثانوية). تم العثور على كل من البوليمرات بشكل طبيعي واستخدامها لتوافقها البيولوجي5،6،7. ومع ذلك ، فإن التحدي الرئيسي في العلاجات القائمة على الخلايا هو قمع الجهاز المناعي المضيف لتجنب الآثار الجانبية الناجمة عن الأدوية المثبطة للمناعة. تعتبر نفاذية كبسولات الجينات الدقيقة خاصية مناسبة لتغليف الخلايا ، مما يسمح بنشر المواد الغذائية والنفايات والعوامل العلاجية داخل الخلايا والخروج منها أثناء إخفاءها من الاستجابة المناعيةالمضيفة8،9،10.
في العين ، تم استخدام الخلايا المغلفة في التجارب السريرية للتسليم المستمر للبيولوجية (أي عوامل النمو11،12 وخصم عامل النمو13)لعلاج التهاب الشبكية الصباغي أو الضمور البقعي المرتبط بالعمر. ويجري حاليا ً استكشاف أهداف أخرى مثل مثبطاتالمكملات 14 في البيئات قبل السريرية.
Protocol
Representative Results
Discussion
هذه تقنية تغليف الخلية سريعة نسبيا وسهلة الأداء. ومع ذلك، يجب أن يوضع في الاعتبار بعض النقاط للحصول على نتائج دقيقة في المصب. وينبغي الحفاظ على الخلايا في الثقافة في طبق بيتري قبل التغليف وعقد في التقاء السليم. يجب إجراء التغليف في غطاء التهوية المناسب مع تدفق الهواء المنظم ، إذا كان ذلك مم…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم الدراسة جزئيًا من خلال المنح المقدمة إلى B. R. من قبل المعاهد الوطنية للصحة (R01EY019320) ووزارة شؤون المحاربين القدامى (RX000444 و BX003050) ومؤسسة ولاية كارولينا الجنوبية الذكية.
Materials
| 3 mL Syringe | BD | 309656 | |
| 30 G 1" Blunt needle | SAI Infusion technology | B30-100 | |
| Alginic acid sodium salt, from brown algae | Sigma | A0682 | |
| Atropine Sulfate Ophthalmolic solution (1%) | Akorn | NDC 17478-215-15 | for pupil dilation |
| BD 1 mL Syringe 26 G x 3/8 (0.45 mm x 10 mm) | Becton, Dickinson and Company | DG518105 500029609 REF 309625 | to generate the guide hole |
| Calcium chloride, Anhydrous, granular | Sigma | C1016 | |
| GenTeal Tears | Alcon | NDC 0078-0429-47 | to lubricate the eyes during anesthesia |
| Goniotaire: Hypromellose (2.5%) Ophthalmolic Demulcent Solution (Sterile) | Altaire Pharmaceuticals Inc. | NDC 59390-182-13 | to lubricate the eyes during anesthesia |
| Hamilton Needle/syringe Tip: 27 Gauge, Small Hub RN NDL, custum length (12mm), point style 3, 6/PK | Hamilton | 7803-01 | for intravitreal delivery of capsules |
| Hamilton Syringe: 2.5 µL, Model 62 RN SYR, NDL Sold Separately | Hamilton | 7632-01 | for intravitreal delivery of capsules |
| HEPES buffer, 1M | Fisher Bioreagents | BP299100 | |
| High voltage generator | ESD EMC Technology | ES813-D20 | |
| LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit | Thermofisher Scientific | L3224 | |
| L-Ornithine hydrochloride, 99% | Alfa Aesar | A12111 | |
| Neomycin and Polymyxin B Sulfates and Dexamethasone Ophthalmolic Ointment | SANDOZ | NDC 61314-631-36 | antibiotic to prevent infection after intravitreal injection |
| Phenolephrine Hydrochloride Ophthalmolic Solution (2.5%) | Akorn | NDC 17478-201-15 | for pupil dilation |
| Sodium Chloride | Sigma | S-5886 | |
| Sterile syringe filters, 0.2 um | VWR | 28143-312 | |
| Syringe pump | GRASEBY | MS16A |
Riferimenti
- Allen, T. M., Cullis, P. R. Drug delivery systems: entering the mainstream. Science. 303 (5665), 1818-1822 (2004).
- Tonnesen, H. H., Karlsen, J. Alginate in drug delivery systems. Drug Development and Industrial Pharmacy. 28 (6), 621-630 (2002).
- Vilos, C., Velasquez, L. A. Therapeutic strategies based on polymeric microparticles. Journal of Biomedical Biotechnology. 672760, (2012).
- Gasperini, L., Mano, J. F., Reis, R. L. Natural polymers for the microencapsulation of cells. Journal of the Royal Society Interface. 11 (100), 20140817 (2014).
- Gasper, D. P. R. . Novel strategy to produce a drug delivery system for skin regeneration. Uma nova estratégia para produzir um dispositivo para entrega de fármacos que será usado na regeneração da pele. , (2012).
- Huang, S., Fu, X. Naturally derived materials-based cell and drug delivery systems in skin regeneration. Journal of Controlled Release. 142 (2), 149-159 (2010).
- Nograles, N., Abdullah, S., Shamsudin, M. N., Billa, N., Rosli, R. Formation and characterization of pDNA-loaded alginate microspheres for oral administration in mice. Journal of Bioscience and Bioengineering. 113 (2), 133-140 (2012).
- Moore, K., Amos, J., Davis, J., Gourdie, R., Potts, J. D. Characterization of polymeric microcapsules containing a low molecular weight peptide for controlled release. Microscopy and Microanalysis. 19 (1), 213-226 (2013).
- Xu, Y., Skotak, M., Hanna, M. Electrospray encapsulation of water-soluble protein with polylactide. I. Effects of formulations and process on morphology and particle size. Journal of Microencapsulation. 23 (1), 69-78 (2006).
- Gryshkov, O., et al. Process engineering of high voltage alginate encapsulation of mesenchymal stem cells. Materials Science and Engineering: C. 36, 77-83 (2014).
- Thanos, C. G., et al. Sustained secretion of ciliary neurotrophic factor to the vitreous, using the encapsulated cell therapy-based NT-501 intraocular device. Tissue Engineering. (11-12), 1617-1622 (2004).
- Kauper, K., et al. Two-year intraocular delivery of ciliary neurotrophic factor by encapsulated cell technology implants in patients with chronic retinal degenerative diseases. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53 (12), 7484-7491 (2012).
- Kauper, K., et al. Long term, sustained intraocular delivery of a VEGF antagonist using encapsulated cell technology implant for the treatment of choroidal neovascular diseases. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53, 455 (2012).
- Annamalai, B., et al. Encapsulated Cell Technology-Based Delivery of a Complement Inhibitor Reduces Choroidal Neovascularization in a Mouse Model. Translational Visual Science Technology. 7 (2), 3 (2018).
- Alge, C. S., et al. Retinal Pigment Epithelium Is Protected Against Apoptosis by αB-Crystallin. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 43 (11), 3575-3582 (2002).
- Chiu, K., Chang, R. C., So, K. F. Intravitreous injection for establishing ocular diseases model. Journal of Visualized Experiments. (8), 313 (2007).
- Jove Science Education Database. Lab Animal Research. Anesthesia Induction and Maintenance. Journal of Visualized Experiments. , (2019).
- Holz, F. G., et al. Efficacy and Safety of Lampalizumab for Geographic Atrophy Due to Age-Related Macular Degeneration: Chroma and Spectri Phase 3 Randomized Clinical Trials. JAMA Ophthalmology. 136 (6), 666-677 (2018).
- Kassa, E., Ciulla, T. A., Hussain, R. M., Dugel, P. U. Complement inhibition as a therapeutic strategy in retinal disorders. Expert Opinion in Biological Therapy. 19 (4), 335-342 (2019).
- Cashman, S. M., Ramo, K., Kumar-Singh, R. A Non Membrane-Targeted Human Soluble CD59 Attenuates Choroidal Neovascularization in a Model of Age Related Macular Degeneration. PLoS ONE. 6 (4), e19078 (2011).
- Vincent, L., et al. Generation of combination PDGF / VEGF-antagonist ECT devices. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54, 3290 (2013).
- Zhang, K., et al. Ciliary neurotrophic factor delivered by encapsulated cell intraocular implants for treatment of geographic atrophy in age-related macular degeneration. Proc Natl Acad Sci USA. 108 (15), 6241-6245 (2011).
- Chew, E. Y., et al. Ciliary neurotrophic factor for macular telangiectasia type 2: results from a phase 1 safety trial. American Journal of Ophthalmology. 159 (4), 659-666 (2015).
- Birch, D. G., et al. Randomized trial of ciliary neurotrophic factor delivered by encapsulated cell intraocular implants for retinitis pigmentosa. American Journal of Ophthalmology. 156 (2), 283-292 (2013).
