Polymalic एसिड पर आधारित एक नैनो दवा का एक उदाहरण के कैंसर के लिए लागू है कि व्यक्तिगत दवा के तर्कसंगत डिजाइन की ओर से प्रस्तुत किया है. यह एक नग्न माउस में HER2 पॉजिटिव मानव स्तन कैंसर के इलाज के लिए एक नैनो दवा का संश्लेषण का वर्णन करता है.
Tumors with similar grade and morphology often respond differently to the same treatment because of variations in molecular profiling. To account for this diversity, personalized medicine is developed for silencing malignancy associated genes. Nano drugs fit these needs by targeting tumor and delivering antisense oligonucleotides for silencing of genes. As drugs for the treatment are often administered repeatedly, absence of toxicity and negligible immune response are desirable. In the example presented here, a nano medicine is synthesized from the biodegradable, non-toxic and non-immunogenic platform polymalic acid by controlled chemical ligation of antisense oligonucleotides and tumor targeting molecules. The synthesis and treatment is exemplified for human Her2-positive breast cancer using an experimental mouse model. The case can be translated towards synthesis and treatment of other tumors.
कैंसर के जीनोम (जैव प्रौद्योगिकी और कैंसर जीनोम एटलस के लिए राष्ट्रीय केन्द्र) सुलझाया गया है जब बाद जीनोमिक युग में, कैंसर के भविष्य के उपचार अक्सर एक ही ट्यूमर 1-4 भीतर ट्यूमर के आनुवंशिक विविधता के लिए खाते में जाएगा. जैव सूचना विज्ञान और महंगा, तेजी से नहीं डीएनए अनुक्रमण की अनुमति देता है एक व्यक्तिगत स्तर 2,4,5 पर घातक जीन / परिवर्तन के अधिग्रहण. जीन की पहचान कर लेने के बाद, रोगियों घातक जीन 6 की उनकी अभिव्यक्ति को संशोधित करने या चुप्पी के लिए व्यक्तिगत दवा के साथ इलाज किया जाएगा. कैंसर की कोशिकाओं को लक्षित और इन कोशिकाओं में दवाएं वितरित करने की आवश्यकता polyfunctional वितरण प्रणाली के लिए कहता है. जाहिर है, नैनो दवाओं इस आवश्यकता को 7 से मिल सकते हैं.
खोजों में से एक बढ़ती लहर में नैनोकणों chemotherapeutic दवाओं, प्रोटीन और / या कैंसर कोशिकाओं के लिए आनुवंशिक रूप से सक्रिय सामग्री के पेलोड को लाने के लिए उपयुक्त साबित किया है. हालांकि, प्रतिकूल प्रभाव विज्ञापन रहनाकपड़े पहने. Biodegradability की अनुपस्थिति से संबंधित उनमें से एक की बीमारियों को भड़काने की संभावना के साथ स्वस्थ ऊतकों और अंगों में सामग्री के बयान का कारण बन सकता है. बयान को कम करने के लिए, हम गैर विषैले और गैर immunogenic polymalic माइक्रोबियल मूल की है जो एसिड, और एच 2 हे और सीओ 2 से 8 biodegradable की शुरुआत की. हम नैनो दवा का एक सब में एक सहसंयोजक प्रकार synthesize करने बहुलक का उपयोग करें. यह ऐसी Temozolomide, डॉक्सोरूबिसिन, या antisense oligonucleotides और परिस्त्राव, ऊतक लक्ष्य endosomolytic वितरण की सेवा कार्य समूहों के रूप में रासायनिक जुड़ी chemotherapeutics होता है. वे जिससे उनके पूर्ण दवा गतिविधि regenerating, लक्षित ट्यूमर सेल में पहुंचे जब दवाओं आंतरिक रूप से नैनो मंच से चिपके रहते हैं.
हम बहुलक नैनो मंच की माइक्रोबियल उत्पादन की विधि, इसकी शुद्धि, और कैंसर के लिए Trastuzumab (Herceptin) शामिल हैं एक नैनो दवा की रासायनिक संश्लेषण का वर्णनHER2 overproduction के निषेध के लिए लक्ष्य निर्धारण और एक antisense oligonucleotide. नग्न चूहों पर xenogeneic मानव HER2 पॉजिटिव स्तन कैंसर के लिए नैनो दवा को लागू करने में, हम कैंसर के इलाज की उच्च क्षमता प्रदर्शित करता है. polymalic एसिड नैनो दवाओं के लिए यहाँ पेश ट्यूमर लक्ष्यीकरण और जीन मुंह बंद करने के सिद्धांतों के कैंसर के अन्य मामलों के उपचार में लागू किया जा सकता है.
एक biodegradable प्राकृतिक बहुलक से नैनो दवाओं की तैयारी के लिए प्रयोगात्मक मार्ग व्यक्तिगत दवा के संश्लेषण में इस्तेमाल किया जा सकता है कि प्रस्तुत किया है. विवरण नैनो दवा संश्लेषण के लिए एक बहुमुखी मंच है जो polymalic एसिड, नियंत्रित उत्पादन और शोधन के साथ शुरू होता है. प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य तकनीकों का प्रयोग, बहुलक उच्च आणविक वजन के साथ और दवा संश्लेषण के लिए उपयुक्त चरम पवित्रता में प्राप्त की है. संश्लेषण कुशलता HER2 पॉजिटिव स्तन कैंसर के इलाज के लिए दिखाया गया है कि एक नैनो दवा के लिए वर्णित है. विवरण कैंसर के उपचार के लिए सबसे अन्य नैनो दवाओं के syntheses में अनुवाद किया जा सकता है. लक्ष्य निर्धारण इस तरह HER2 प्रोटीन या कुशलता से भली भाँति है कि किसी भी अन्य ट्यूमर मार्कर के रूप में एक ट्यूमर विशिष्ट प्रतिजन कि बाँध जैसे Herceptin के रूप में एंटीबॉडी शामिल है. नैनो दवा कुशलतापूर्वक Tre के तहत कैंसर के विकास को बाधित करेगा कि antisense oligonucleotides और रसायन – चिकित्सा की एक चयन उद्धारatment. उदाहरण में, Herceptin HER2 और साथ विशिष्ट antisense oligonucleotide annealing के लिए बाध्य HER2 कोडिंग mRNA HER2 संकेतन और HER2 पॉजिटिव स्तन कैंसर की गंभीर कमी की निरंतर अवरुद्ध में हुई. ट्यूमर लक्ष्यीकरण और antisense oligonucleotides द्वारा जीन अभिव्यक्ति के निषेध के मूल सिद्धांत के आधार पर हम करने की तारीख कई अन्य नैनो दवाओं और सफलतापूर्वक हिचकते preclinical मानव glioblastoma और ट्रिपल नकारात्मक स्तन कैंसर 11,14-18 संश्लेषित है.
सिंथेटिक काम Physarum polycephalum ("कीचड़ ढालना" परिवार की एक प्रजाति) की संस्कृति सतह पर तैरनेवाला से polymalic एसिड है जो अत्यधिक शुद्ध नैनो दवा मंच की तैयारी के साथ शुरू होता है. तैयारी कई एंटीबॉडी, पेप्टाइड्स, oligonucleotides और सक्रिय दवा वितरण और ट्यूमर के विकास निषेध में कार्यरत अन्य अणुओं की कुर्की की अनुमति सिद्धांत रूप में, बहुलक का उच्च आणविक भार पर जोर देती है. Followiनियंत्रित संवर्धन और शुद्धि एनजी, उम्मीद के मुताबिक पैदावार में बहुलक की प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य गुणवत्ता का उत्पादन किया गया है. बहुलक किसी भी समय के लिए सुविधाजनक परिस्थितियों में संग्रहीत किया जाता है.
बहुलक लटकन carboxylates का रासायनिक सक्रियण के साथ शुरुआत पीएमएलए नैनो conjugates के संश्लेषण कुछ सिंथेटिक चरणों में किया जाता है. कदम के बीच में, संश्लेषण वैकल्पिक रूप से मध्यवर्ती की मनमानी मात्रा की तैयारी की अनुमति होल्ड पर रखा जा सकता है और इस तरह स्केलिंग अप में इस्तेमाल किया जा सकता है. संश्लेषण की प्रगति टीएलसी और सेकंड HPLC द्वारा पीछा किया जाता है, और नैनो दवा की संरचना और गतिविधि दोनों समूह विशेष मात्रात्मक रासायनिक assays, एलिसा, और शारीरिक माप की एक किस्म के द्वारा नियंत्रित किया जाता है. हमारा अनुभव इन syntheses उत्कृष्ट पैदावार और पवित्रता के साथ आसानी से और reproducibly प्रगति किया गया है. पीई में जरूरत के रूप में एंटीबॉडी और antisense oligonucleotides की विशिष्टता का चयन करके नैनो दवा के किसी भी संस्करण कृपापूर्वक संश्लेषित हैदवा rsonalized.
मानव HER2 पॉजिटिव स्तन कैंसर के सफल इलाज के तौर तरीकों माउस कैंसर मॉडलों की तैयारी, नैनो दवाओं, इमेजिंग, और ट्यूमर के विकास के विश्लेषण के लिए आवेदन की वैध प्रतिनिधि हैं. इन विट्रो व्यवहार्यता परीक्षण के परिणाम सेल लाइन और पशु प्रयोग में इस्तेमाल किए जाने की अग्रणी दवा का चयन करने में उपयोगी होते हैं. में vivo Xenogen इमेजिंग नैनो दवा वास्तव में ट्यूमर में कर दिया है कि पुष्टि की. पश्चिमी सोख्ता के परिणाम कुछ प्रोटीन का स्तर कैंसर के इलाज के दौरान भविष्यवाणी फैशन में जवाब दिया कि क्या पता चलता है. ट्यूमर के आकार का मापन यानी निषेध, मंदी या प्रतिगमन के बारे में उपचार की सफलता के बारे में बताते हैं. वर्णित उदाहरण predictability, reproducibility और उल्लेखनीय विषाक्तता के अभाव के एक उच्च स्तर का संकेत अन्य polymalic एसिड आधारित नैनो दवाओं के साथ हमारे अनुभव को दर्शाता है. विषाक्तता और कई टी की प्रभावकारिता पर हाल के परिणामट्रिपल नकारात्मक स्तन कैंसर के इलाज के लिए argeted polymalic एसिड conjugates इस धारणा 18 के मजबूत समर्थन में हैं. ट्यूमर बीचवाला में परिस्त्राव द्वारा endothelial बाधा, endosome तेज से ट्यूमर कोशिका झिल्ली, और leucine ethylester या trileucine समूहों की कार्रवाई से endosome झिल्ली विघटन: एक प्रमुख विशेषता हमारी नैनो दवा जैव बाधाओं घुसना करने में सक्षम है. परिस्त्राव और endosome तेज मज़बूती से नैनो दवा से जुड़ी विशिष्ट एंटीबॉडी से पूरा कर रहे हैं. विरोधी माउस transferrin रिसेप्टर एंटीबॉडी रिसेप्टर सबसे ट्यूमर वाहिका पर overexpressed है, शायद इसलिए क्योंकि transcytosis से ट्यूमर में कुशल तांता मध्यस्थता करता है. एक अलग एंटीबॉडी विशेष रूप से प्राप्तकर्ता ट्यूमर सेल में नैनो दवा के निर्देशन में एक ही नैनो संयुग्म अणु कार्यों पर संलग्न. दोनों एंटीबॉडी की उपस्थिति, transcytosis के लिए एक और endosome तेज के लिए एक दूसरे के इष्टतम कार्य के लिए आवश्यक है. एम के मात्रात्मक विश्लेषणalic एसिड और एंटीबॉडी अत्यधिक नैनो दवा के इष्टतम संरचना को नियंत्रित करने के क्रम में सिफारिश की है. अंत में यह सब में एक सहसंयोजक नैनो दवा प्राप्तकर्ता ट्यूमर कोशिका में मेजबान वाहिका संरचना के माध्यम से रास्ते में रासायनिक संलग्न प्रपत्र में दवा बचाता है कि ध्यान दिया जाना चाहिए. वे लक्षित साइट पर नैनो संयुग्म मंच से दरार से मुक्त दवाओं के रूप में पुनर्गठित कर रहे हैं जब तक रासायनिक लगाव (prodrugs) सबसे दवाओं निष्क्रिय बना देता है. पुनर्सक्रियन साधन वितरण और हानिकारक साइड इफेक्ट पैदा करने के लिए एक न्यूनतम मौका दौरान सुरक्षा के एक उच्च डिग्री प्रदान करता है क्योंकि यह महत्वपूर्ण है. बहुमुखी प्रतिभा, क्षमता और सुरक्षा अच्छा व्यक्तिगत दवा के अपरिहार्य गुण हैं.
The authors have nothing to disclose.
We greatly acknowledge financial support by NIH R01 CA123495, U01 CA151815, R01 CA136841, grants from the Department of Neurosurgery at Cedars-Cedars Medical Center and Arrogene Technology Inc.
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
2-Mercapto-1-ethylamine (Cysteamine (2MEA) | Sigma-Aldrich | 30078-25G | |
4’,6-Diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Vector Laboratories, Burlingame, CA | ||
90-Day release 17β-estradiol pellet | Innovative Research of America | ||
Alexa Fluor 680 C2 maleimide | Invitrogen | A20344 | |
Amberlite IR 120H | Sigma-Aldrich | 6428 | |
Antifoam Y-30 Emulsion | Sigam-Aldrich | A5758 | |
Anti-laminin-411 chain mAbs | Santa Cruz | SC-59980 | |
Anti-pAkt mAb | Cell Signalling | 9271S | |
Anti-PARB mAb | BD Biosciences | 556494 | |
Anti-von Willebrand Factor antibody | Abcam | AB6994 | |
Bacto Yeast Extract | Bacto, Dickinson/Sparks, MD | 212720 | |
Beta-actin | Cell Signalling | 3700 | |
BT-474 | ATCC | HTB-20 | |
Calcium Carbonate | Alfa Aesar | 36337 | |
Cell Proliferation Assay kit | Promega, Madison, WI, USA | PR-G3580 | |
Centriplus 100 | Millipore | 4414 | |
Dicyclohexylcarbodimide | Fluka | 36650 | |
DMEM | Sigma-Aldrich | D5796 | |
Eosin | Cardinal Health | S7439-4 | |
Galardin (MMP-inhibitors) | Santa Cruz | SC-994 | |
GAPDH | Cell Signalling | 2118 | |
Hematoxilin | Cardinal Health | S7439-3 | |
Hemin from porcine | Sigma-Aldrich | 51280 | |
Herceptin | Genentech | 15534 | |
Herceptin (Western blotting) | Cell Signalling | 2165S | |
IgG2a-kappa murine malignoma | Sigma | M77695X5m | |
Immun-Star AP Substrate Pack | Biorad | 170-5012 | |
Immun-StarTM AP Substrate Pack | Biorad | 170-5012 | |
LAL Reagent water | Lonza, MD | W50-1000 | |
Laminin-411 mAbs | Abcam | ||
Leucine ethyl ester (LOEt) | Sigma-Aldrich | 61850-10G-F | |
Limulus Amebocyte Lysate (LAL) PYROGENT-5000 tests | Cambrex BioScience | N384 | |
Lissamin-Morpholino AON | Gene Tools | Custom made | |
L-malic acid | Sigma-Aldrich | M6413 | |
Malate dehydrogenase | Sigma-Aldrich | M2634 | |
Mal-PEG-Mal | Laysan | mal-PEG-mal-3400 | |
Matrigel | BD Biosciences | 354248 | |
Milk, nonfat powdered | Proteomics | M203-10G | |
Morpholino oligonucleotides | GeneTools | custom made | |
mPEG5000 | Lysan | mPEG-NH2-5000 | |
N-hydroxysuccinimde (NHS) | ACROS Organics | 15727100 | |
Ninhydrin | Merck | 1.06762.0100 | |
Nitrocellulose Membrane Filter Paper Sandwich | Invitrogen | LC2001 | |
Nitrocellulose Membrane Filter Paper Sandwich, 0.45 µm | Invitrogen | LC2001 | |
Novex ® Tris-Glycine Transfer Buffer (25X) | Invitrogen | LC3675 | |
Nude Mice [Tac:Cr:(MCr)-Foxnnm] | Taconic | ||
PBS pH 7.2 10x | Gibco | 10010-49 | |
PBS pH 7.2 1x | Gibco | 70013 | |
PD-10 desalting columns | GE Healthcare | 17-0851 | |
Physarum polycephalum M3CVII | ATCC | 204388 | |
Pierce BCA protein assay | Thermo Scientific | 23225 | |
Protease inhibitor cocktail | Roche | 1.18362E+11 | |
Protein Detector ELISA Kit | KPL | 54-62-18 | |
Sephadex G-25 superfine | GE Healthcare | 17-0031 | |
Sephadex G-75 | GE Healthcare | 17-0050 | |
Sephadex-LH20 | GE Healthcare | 17-0090 | |
SKBR-3 | ATCC | HTB-30 | |
SPDP | Proteochem | C1116 | |
Streamline-DEAE | GE Healthcare | 17-0994 | |
Styryl Red FM 1-43 | Life Technologies | T-3163 | |
TBS 10x | Bio-Rad | 170-6435 | |
TCEP | Sigma-Aldrich | C4706-2G | |
TLC, silica coated aluminia sheets | Merck, Darmstadt, DE | 60F254 | |
Trileucine (LLL) | Bachem | H-3915 | |
Triton X-114 | Sigma-Aldrich | X114 | |
Tween®20 | Sigma-Aldrich | P1379 | |
Vivaspin 20 | VWR | 14005-302 | |
DAPI | Vector Laboratories, Burlingame, CA | ||
Dexmedetomidine | Pfizer | ||
Atipamezole | Pfizer | ||
Carprofen | Pfizer | ||
Betadine | Foster and Smith, Wisconsin |