Introduzione alla tecnica di distruzione mirata ad ultrasuoni microbolle
Summary
Ecografia distruzione mirata microbolle (UTMD) può essere utilizzato per dirigere site-specific di consegna di molecole bioattive, tra cui i geni terapeutici, di indirizzare gli organi accessibile a ultrasuoni, come il cuore e il fegato<sup> 1-6</sup>.
Abstract
In UTMD, molecole bioattive, come carica negativa vettori di DNA plasmide che codifica per un gene di interesse, vengono aggiunti i gusci di lipidi cationici mezzi di contrasto microbolle 7-9. Nei topi questi vettori che trasportano microbolle può essere somministrato per via endovenosa o direttamente al ventricolo sinistro del cuore. In animali più grandi possono anche essere infusa attraverso un catetere intracoronarico. La successiva consegna effettuata dalla circolazione per un organo bersaglio avviene per cavitazione acustica ad una frequenza di risonanza delle microbolle. Sembra probabile che l'energia meccanica generata dalla distruzione delle microbolle risultati transitori della formazione di pori o tra le cellule endoteliali del microcircolo della regione di destinazione 10. Come risultato di questo effetto sonoporazione, l'efficienza di trasfezione all'interno e attraverso le cellule endoteliali è rafforzata, e transgene codifica vettori sono depositati nel tessuto circostante. DNA plasmidico rimanendo in circolo è rapidamente degradato dalla nucleasi nel sangue, che riduce ulteriormente la probabilità di consegna non sonicato tessuti e conduce ad altamente specifici degli organi bersaglio trasfezione.
Protocol
Discussion
UTMD rappresenta un nuovo approccio per la consegna del gene. Come una piattaforma tecnologica che può essere combinato con qualsiasi delle strategie di terapia genica molte potenzialità, per offrire una miriade di molecole bioattive, quando un alto grado di specificità del tessuto è voluta. Il principale limite biologico della tecnica è la bassa efficienza di trasfezione. Un'altra considerazione importante è l'accessibilità dei organo bersaglio a ultrasuoni, che possono essere notevolmente diminuita, int…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Sovvenzioni ha incluso NHLBI HL080532, NHLBI HL073449, NCRR RR16453, e una nazionale AHA Grant-in dell'aiuto (a RVS). Un particolare ringraziamento è esteso al Corso di Progettazione e consulenza a distanza (DCDC) gruppo, dcdcgroup.org, per la loro assistenza con la produzione video e al US Department of Education Concessione n. P336C050047 che fondò la DCDC.
Materials
| Name of the reagent/equipment | Company | Catalogue number | Comments |
|---|---|---|---|
| 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine | Sigma-Aldrich | P-5911 | component of the microbubble lipid shell |
| 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphatidylethanolamine | Sigma-Aldrich | P-3275 | component of the microbubble lipid shell |
| glucose | Sigma-Aldrich | G5400 | thought to stabilize the microbubbles |
| phosphate-buffered saline | Sigma-Aldrich | P5368 | |
| glycerol | Sigma-Aldrich | G5516 | believed to prevent microbubbles from coalescing |
| Octafluoropropane gas | AirGas | N/A | inert gas used in clinical applications |
| VialMix dental amalgamator | Bristol-Myers Squibb | N/A | |
| 1 MHz, 13mm, unfocused transducer | Olympus | A303S-SU | |
| 20 MHz Function/Arbitrary Waveform Generator | Agilent | 33220A | |
| Power Amplifier | Krohn-Hite Co. | Model 7500 | |
| Hydrophone | Bruel and Kjaer | Type 1803 | |
| Charge Amplifier | Bruel and Kjaer | Type 2634 | |
| 500 MHz Oscilloscope | LeCroy | 9354L | |
| VisualSonics’ Vevo 2100 Imaging System with 34 MHz transducer | VisualSonics | 2100 | |
| 27G one inch tail vein catheters | VisualSonics | N/A | |
| Genie Plus infusion pump | Kent Scientific | GENIE |
References
- Bekeredjian, R., Chen, S., Frenkel, P. A., Grayburn, P. A., Shohet, R. V. Ultrasound-targeted microbubble destruction can repeatedly direct highly specific plasmid expression to the heart. Circulation. 108, 1022-1026 (2003).
- Bekeredjian, R., Katus, H. A., Kuecherer, H. F. Therapeutic use of ultrasound targeted microbubble destruction: a review of non-cardiac applications. Ultraschall Med. 27, 134-140 (2006).
- Chen, S. Regeneration of pancreatic islets in vivo by ultrasound-targeted gene therapy. Gene Ther. 17, 1411-1420 (2010).
- Miao, C. H. Ultrasound enhances gene delivery of human factor IX plasmid. Hum Gene Ther. 16, 893-905 (2005).
- Shimoda, M., Chen, S., Noguchi, H., Matsumoto, S., Grayburn, P. A. In vivo non-viral gene delivery of human vascular endothelial growth factor improves revascularisation and restoration of euglycaemia after human islet transplantation into mouse liver. Diabetologia. 53, 1669-1679 (2010).
- Shohet, R. V. Echocardiographic destruction of albumin microbubbles directs gene delivery to the myocardium. Circulation. 101, 2554-2556 (2000).
- Sirsi, S., Borden, M. Microbubble Compositions, Properties and Biomedical Applications. Bubble Sci Eng Technol. 1, 3-17 (2009).
- Li, H. L. Ultrasound-targeted microbubble destruction enhances AAV-mediated gene transfection in human RPE cells in vitro and rat retina in vivo. Gene Ther. 16, 1146-1153 (2009).
- Lindner, J. R. Microbubbles in medical imaging: current applications and future directions. Nat Rev Drug Discov. 3, 527-532 (2004).
- Newman, C. M., Bettinger, T. Gene therapy progress and prospects: ultrasound for gene transfer. Gene Ther. 14, 465-475 (2007).
- Vancraeynest, D. Myocardial injury induced by ultrasound-targeted microbubble destruction: evidence for the contribution of myocardial ischemia. Ultrasound Med Biol. 35, 672-679 (2009).
