Summary

Antigener Beskyttet Funksjonell røde blodceller av membranen Pode av kompakt hyperforgrenede Polyglycerols

Published: January 02, 2013
doi:

Summary

Cellemembranen modifisering av røde blodceller (RBC) med hyperforgrenede polyglycerol (HPG) presenteres. Modifiserte RBCs var preget av vandig to fase partisjonering, osmotisk skjørhet og utfyller mediert lysis. Kamuflasje av overflateproteiner og antigener ble evaluert med flowcytometri og Micro Typing System (MTS) blod fenotyping kort.

Abstract

Røde blodceller (RBC) transfusjon er avgjørende for behandlingen av en rekke akutte og kroniske medisinske problemer som thalassemia major og sigdcelleanemi 1-3. På grunn av tilstedeværelsen av mange antigener på RBC overflaten (~ 308 kjente antigener 4), pasienter i kronisk blodoverføring terapi utvikle alloantibodies grunn glipp samsvarer med mindre antigener på transfused 4 RBCs, 5. Pode av hydrofile polymerer slik som polyetylenglykol (PEG) og hyperforgrenede polyglycerol (HPG) danner et lag på uttrekk RBC membran som hindrer interaksjon av antistoffer med overflateantigener uten å påvirke passasje av små molekyler slik som oksygen, glukose, og ioner 3. I dag ingen fremgangsmåte er tilgjengelig for dannelsen av universelle røde blod donor cellene delvis på grunn av den skremmende utfordringen i tilstedeværelsen av et stort antall antigener (protein og karbohydrat basert) på RBC overflaten og development av slike metoder vil forbedre transfusjon sikkerhet, og dramatisk forbedre tilgjengeligheten og bruken av RBCs. I denne rapporten er de forsøk som er brukt for å utvikle antigen beskyttede funksjonelle RBCs av membranen pode av HPG og deres karakterisering presenteres. HPGs er svært biokompatible kompakte polymerer 6, 7, og er forventet å bli lokalisert i cellen glycocalyx som omgir lipid membran 8, 9 og maske RBC overflateantigener 10, 11.

Protocol

A. hyperforgrenede polyglycerol Modification (SS-HPG) Plass lyofilisert HPG 60 kDa (0,5 g, 0,0083 mmol) i en rundbunnet kolbe og tørk over natten under vakuum ved 90 ° C. Kjøle kolben til romtemperatur, og oppløs tørket HPG i vannfri pyridin (3 ml). Å functionalize ca åtte hydroksylgrupper på HPG med karboksylgrupper, legge katalytisk mengde av dimetylaminopyridin (en dråpe på 5 mg / ml oppløsning i pyridin) til HPG løsningen. Til denne blanding, legge ravsyreanhydrid, (0,0067 …

Representative Results

Kamuflasje av Rhesus D antigen og CD47 RBC overflateprotein ble kvantifisert ved strømningscytometri hjelp fluorescerende merkede monoklonale antistoffer, og et representativt resultat er gitt i figur 1. I tilfelle av HPG-podet RBCs (grå), reduserte intensiteten av signalet (peak skiftet til venstre) i forhold til kontrollen RBCs (rød og grønn) som indikerer en reduksjon i binding til antistoffer til celleoverflate som indikerer maskering av overflateproteiner . <p class="jove_content" fo:keep-t…

Discussion

Universelle donor RBCs har stort potensial i å forbedre blod tilgjengelighet og sikkerhet for blodoverføring terapi. RBCs regnes også lovende levering av legemidler kjøretøy på grunn av sin lange sirkulasjon og iboende biokompatibilitet 14, 15. Eksperimenter presenteres i denne artikkelen evaluere in vitro karakteristika HPG modifiserte RBCs. In vitro egenskaper og in vivo sirkulasjon av HPG modifiserte RBCs er undersøkt i vår gruppe nylig 8, 11. Delingen av RBCs …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Denne forskningen ble finansiert av den kanadiske Blood Services (CBS) og den kanadiske Institutes of Health Science (CIHR) Research Partnership Fund. Forfatterne takke LMB macromolecule Hub på UBC Senter for forskning på blod for bruk av deres forskning fasiliteter. Infrastrukturen anlegget er støttet av Canada grunnlaget for innovasjon (CFI) og Michael Smith Foundation for Health Research (MSFHR). R. Chapanian er en mottaker av (CIHR / CBS) postdoktorstipend i Transfusjon Science og en mottaker av MSFHR forskning trainee innlegg doc. JN Kizhakkedathu er en mottaker av MSFHR Career etterforsker Scholar Award.

Materials

Glycidol Sigma Aldrich (ON, Canada)
Trimethylolpropane Fluka (ON, Canada)
Potassium methylate Sigma Aldrich (ON, Canada)
Anhydrous pyridine Sigma Aldrich (ON, Canada)
4-Dimethylaminopyridine Sigma Aldrich (ON, Canada)
Succinic anhydride Sigma Aldrich (ON, Canada)
Acetone Fisher Scientific (ON, Canada)
Anhydrous dimethyl formamide Sigma Aldrich (ON, Canada)
N-Hydroxysuccinimide Sigma Aldrich (ON, Canada)
N,N’-Diisopropylcarbodiimide Sigma Aldrich (ON, Canada)
MTS cards Micro Typing System (MTS) cards (FL, USA)
Dextran 500 kDa Pharmacia Fine Chemicals (Sweden)
PEG 8 kDa Sigma Aldrich (ON, Canada)
FITC monoclonal anti-Rhesus D (RhD) Quotient Biodiagnostics (PA, USA)
PE monoclonal anti-CD47 BD Biosciences (NJ, USA)
Drabkin’s reagent Sigma Aldrich (ON, Canada)
Table. Chemicals and reagents used for the grafting of HPG polymers to RBC membrane and their analysis.

References

  1. Bradley, A. J., Murad, K. L., Regan, K. L., Scott, M. D. Biophysical consequences of linker chemistry and polymer size on stealth erythrocytes: size does matter. Biochim. Biophys. Acta. 1561 (2), 147-158 (2002).
  2. Murad, K. T., Mahany, K. L., Brugnara, C., Kuypers, F. A., Eaton, J. W., Scott, M. D. Structural and functional consequences of antigenic modulation of red blood cells with methoxypoly(ethylene glycol. Blood. 93 (6), 2121-2127 (1999).
  3. Scott, M. D., Murad, K. L., Koumpouras, F., Talbot, M., Eaton, J. W. Chemical camouflage of antigenic determinants: Stealth erythrocytes. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94 (14), 7566-7571 (1997).
  4. Daniels, G., Reid, M. E. Blood groups: the past 50 years. Transfusion. 50 (2), 281-289 (2010).
  5. Murad, K. L., Gosselin, E. J., Eaton, J. W., Scott, M. D. Stealth cells: Prevention of major histocompatibility complex class II-mediated T-cell activation by cell surface modification. Blood. 94 (6), 2135-2141 (1999).
  6. Kainthan, R. K., Hester, S. R., Levin, E., Devine, D. V., Brooks, D. E. In vitro biological evaluation of high molecular weight hyperbranched polyglycerols. Biomaterials. 28 (31), 4581-4590 (2007).
  7. Kainthan, R. K., Janzen, J., Levin, E., Devine, D. V., Brooks, D. E. Biocompatibility testing of branched and linear polyglycidol. Biomacromolecules. 7 (3), 703-709 (2006).
  8. Chapanian, R., Constantinescu, I., Brooks, D. E., Scott, M. D., Kizhakkedathu, J. N. In vivo circulation, clearance, and biodistribution of polyglycerol grafted functional red blood cells. Biomaterials. 33 (10), 3047-3057 (2012).
  9. Chapanian, R., Constantinescu, I., Rossi, N. A. A., Medvedev, N., Brooks, D. E., Scott, M. D., Kizhakkedathu, J. N. Influence of polymer architecture on antigens Camouflage, CD47 protection and complement mediated lysis of surface grafted red blood cells. Biomaterials. 33 (31), 7871-7883 (2012).
  10. Rossi, N. A. A., Constantinescu, I., Brooks, D. E., Scott, M. D., Kizhakkedathu, J. N. Enhanced cell surface polymer grafting in concentrated and nonreactive aqueous polymer solutions. J. Am. Chem. Soc. 132 (10), 3423-3430 (2010).
  11. Rossi, N. A. A., Constantinescu, I., Kainthan, R. K., Brooks, D. E., Scott, M. D., Kizhakkedathu, J. N. Red blood cell membrane grafting of multi-functional hyperbranched polyglycerols. Biomaterials. 31 (14), 4167-4178 (2010).
  12. Muzykantov, V. R., Smirnov, M. D., Domogatsky, S. P. Hemolytic complement activity assay in microtitration plates. J. App. Biochem. 7 (3), 223-227 (1985).
  13. Walter, H., Brooks, D. E., Fisher, D. . Partitioning in aqueous two-phase systems: theory, methods, uses, and applications to biotechnology. , (1985).
  14. Rossi, L., Serafini, S., Pierige, F., Antonelli, A., Cerasi, A., Franternale, A., et al. Erythrocyte-based drug delivery. Expert Opin. Drug Deliv. 2 (2), 311-322 (2005).
  15. Walter, H., Krob, E. J., Brooks, D. E. Membrane surface properties other than charge involved in cell separation by partition in polymer, aqueous 2-phase systems. 생화학. 15 (14), 2959-2964 (1976).
  16. Muzykantov, V. R., Murciano, J. C., Taylor, R. P., Atochina, E. N., Herraez, A. Regulation of the complement-mediated elimination of red blood cells modified with biotin and streptavidin. Anal Biochem. 241 (1), 109-119 (1996).
check_url/kr/50075?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Chapanian, R., Constantinescu, I., Brooks, D. E., Scott, M. D., Kizhakkedathu, J. Antigens Protected Functional Red Blood Cells By The Membrane Grafting Of Compact Hyperbranched Polyglycerols. J. Vis. Exp. (71), e50075, doi:10.3791/50075 (2013).

View Video