Biyobozunur polimerik nano partiküllerin kullanılması Tedavi Angiogenezis Programlama Kök Hücreler
Summary
Bu biyolojik olarak parçalanabilir bir polimerik nano-tanecikleri kullanılarak anjiyojenez için tedavi edici faktörler aşırı ifade programlama kök hücrelerin bir yöntem tarif eder. Tarif edilen işlemler in vitro yağ elde edilen kök hücreleri transfekte etmek ve bir murin arka bacak anjiyojenezi, iskemi modelinde desteklemek için programlanmış kök hücrelerin etkinliğini doğrulamak, polimer sentezi içerir.
Abstract
Kontrollü vasküler büyüme başarılı doku rejenerasyonu ve yara iyileşmesi, hem de örneğin, felç, kalp krizi veya periferal arter hastalıklar gibi iskemik hastalıkların tedavisi için kritik önem taşır. Anjiyojenik büyüme faktörleri doğrudan verilmesi, yeni kan damarı büyümesini teşvik etmek için bir potansiyele sahip, ancak genellikle bu tür hedefleme ve in vivo kısa yarı ömrü eksikliği gibi sınırlamalar ile ilişkilidir. Gen tedavisi anjiyojenik faktörleri kodlayan genlerin sunarak alternatif bir yaklaşım sunmaktadır, ancak genellikle virüsü kullanılarak gerektirir ve güvenlik kaygıları ile sınırlıdır. Burada, biyolojik olarak parçalanabilir bir polimerik nano-tanecikleri kullanılarak in situ anjiyojenik faktörlerin aşırı ifade programlama kök hücreler tarafından damar büyümesini teşvik etmek için yeni geliştirilmiş bir strateji tarif eder. Özellikle bizim strateji vivo iskemik dokulara doğru göç etme yeteneğinden yararlanarak teslim araçlar gibi kök hücreleri kullanılmaktadır. Optimize edilmiş polimerik vektörleri, yağ türevi kullanarak,kök hücreler, vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF) kodlayan bir geni fazla-sentezlemek üzere anjiyojenik modifiye edilmiştir. Biz, polimer sentezi, nanopartikül oluşumu, in vitro olarak kök hücreleri transfekte etmek, hem de bir murin arka bacak iskemi modelinde angiogenesisi teşvik etmek için VEGF ifade eden kök hücrelerin etkinliğini doğrulamak için yöntemleri için işlemleri tarif.
Introduction
Bu tekniğin genel amacı iskemi yerinde tedavi etkenleri aşırı ifade eden non-viral programlanmış kök hücreleri kullanılarak tedavi anjiyojenezi teşvik etmektir. Kök hücreleri laboratuarda sentezlenen nanopartiküller kullanılarak biyolojik ex vivo değiştirilmiş olanlar ve anjiyogenez ve doku kurtarma arttırmak için potansiyellerini doğrulamak için arka bacak iskemisi bir murin modelinde aktarılmıştır.
Kontrollü vasküler büyüme önemli bir başarı doku rejenerasyonu bileşen yanı sıra, inme, uzuv iskemisi, ve miyokard enfarktüsü gibi çeşitli iskemik hastalıkların tedavisi içindir. Birçok strateji büyüme faktörü teslimat ve hücre bazlı tedavisi de dahil olmak üzere vasküler gelişime yardımcı olmak için geliştirilmiştir. 1. hayvan hastalık modellerinde gözlenen etkinliğine rağmen, bu yöntemler, yine de yetersiz gibi büyüme faktörü verilmesi için suprafizyolojik dozları için ihtiyaç duyulması gibi sınırlılıklara yüz ya da parakrinyalnız hücreler tarafından serbest. Yukarıdaki sınırlamalarını aşmak için bir potansiyel strateji kök hücre tedavisi ve kök hücreleri genetik olarak istenen terapötik faktörlerin aşırı ifade için ex vivo transplantasyon öncesinde programlanır, böylece bir gen terapisi, birleştirmektir. Bu yaklaşım, vb arka bacak iskemisi 2, 3 kalp hastalığı, kemik iyileştirme ve 4 sinir yaralanması 5 dahil olmak üzere, çeşitli hastalık modellerinde gösterilmiştir. Ancak, çoğu gen terapi teknikleri, bu tür potansiyel immünojenisite ve araya sokulan mutajenez gibi güvenlik kaygıları ile ilişkili viral vektörler, dayanmaktadır. Non-viral gen teslimi aracılık Biomateryaller bu sınırlamaları aşmak, ancak genellikle, düşük transfeksiyon verimlilik muzdarip olabilir. Etkili bir non-viral gene teslimi için yeni biyomalzeme keşfini hızlandırmak için, son çalışmalar kombinatoryal kimya ve yüksek verimli tarama yaklaşımı kullanmışlardır. Poli (β-amino ES gibi biyolojik olarak parçalanabilir polimer kütüphaneleriTERS) (PBAE) geleneksel polimerik vektör muadillerine kıyasla belirgin gelişmiş transfeksiyon verimliliği ile önde polimerlerin keşfine yol açtı, geliştirilmiş ve tarandı. 6-7
Burada, arka bacak iskemi bir murin modelinde vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF) aşırı ifade eden genetik olarak modifiye edilmiş ADSCs sonraki transplantasyonunu takiben, PBAE sentezi ve in vitro olarak adipoz türetilmiş kök hücreler (ADSCs) transfekte etmek için kabiliyetleri doğrulanmasına tarif . Sonuçları, biyolüminesans görüntüleme kullanılarak hücre kaderini takip lazer Doppler perfüzyon görüntüleme (LDPI) kullanarak doku reperfüzyon değerlendirilmesi ve histoloji ile anjiogenez ve doku kurtarma belirlenmesi ile değerlendirildi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada non-viral, biyolojik nanopartiküller kullanılarak iyileştirici faktörler aşın yetişkin kök hücreleri programlamak için bir yöntem rapor. Bu platform, iskemi ve kanser gibi, burada kök hücreler olabilir, doğal olarak ana hastalıkların tedavisi için özellikle yararlıdır. Ayrıca, non-viral gene dağıtım platformu en doku rejenerasyonu ve yara için uygun olan tedavi edici faktörler, geçici aşırı ekspresyonu sağlar 9-10 işlemleri iyileşme. Transfeksiyon işlem hücrelere veri…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar finansmanı için Amerikan Kalp Derneği Ulusal Bilim Geliştirme Hibe (10SDG2600001), Stanford Bio-X Disiplinlerarası Girişimi Programı ve Stanford Tıp Alimler Araştırma Programı kabul etmek istiyorum.
Materials
| Name of the Reagent | Company | Catalogue Number | Comments (optional) |
| DMEM | Invitrogen | 11965 | |
| Fetal Bovine Serum | Invitrogen | 10082 | |
| Penicillin/Streptomycin | Invitrogen | 15070 | |
| Basic Fibroblast Growth Factor | Peprotech | 100-18B | |
| 1,4-Butanediol Diacrylate (90%) | Sigma Aldrich | 411744 | Acronym: C |
| 5-amino-1-pentanol (97%) | Alfa Aesar | 2508-29-4 | Acronym: 32 |
| Tetraethyleneglycoldiamine >99%) | Molecular Biosciences | 17774 | Acronym: 122 |
| Sodium Acetate | G-Biosciences | R010 | |
| Phosphate Buffered Saline | Invitrogen | 14190-144 | |
| Tetrahyofuran Anhydrous (>99.9%) | Sigma Aldrich | 401757 | |
| Diethyl Ether Anhydrous (>99%) | Fisher Scientific | E138-4 | |
| DMSO Anhydrous (>99.9%) | Sigma Aldrich | 276855 | |
| Gelatin | Sigma Aldrich | G9391 | |
| Trypsin-EDTA | Invitrogen | 25200 | |
| D-luciferin | GoldBio | ||
| Optimal Cutting Temperature (O.C.T) | Tissue-Tek | 4583 | |
| Rat anti-Mouse CD31 | BD Pharmingen | 550274 | |
| Alexa Fluor 594 anti-rat IgG | Invitrogen | A11007 |
References
- Deveza, L., Choi, J., Yang, F. Therapeutic angiogenesis for treating cardiovascular diseases. Theranostics. 2, 801-814 (2012).
- Yang, F., et al. Genetic engineering of human stem cells for enhanced angiogenesis using biodegradable polymeric nanoparticles. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 3317-3322 (2010).
- Mangi, A. A., et al. Mesenchymal stem cells modified with Akt prevent remodeling and restore performance of infarcted hearts. Nat Med. 9, 1195-1201 (2003).
- Lee, J. Y., et al. Enhancement of bone healing based on ex vivo gene therapy using human muscle-derived cells expressing bone morphogenetic protein 2. Hum. Gene Ther. 13, 1201-1211 (2002).
- Park, K. I., et al. Neural stem cells may be uniquely suited for combined gene therapy and cell replacement: Evidence from engraftment of Neurotrophin-3-expressing stem cells in hypoxic-ischemic brain injury. Exp. Neurol. 199, 179-190 (2006).
- Green, J. J., Langer, R., Anderson, D. G. A combinatorial polymer library approach yields insight into nonviral gene delivery. Acc Chem Res. 41, 749-759 (2008).
- Yang, F., et al. Gene delivery to human adult and embryonic cell-derived stem cells using biodegradable nanoparticulate polymeric vectors. Gene Ther. 16, 533-546 (2009).
- Niiyama, H., Huang, N. F., Rollins, M. D., Cooke, J. P. Murine model of hindlimb ischemia. J. Vis. Exp. , e1035 (2009).
- Ceradini, D. J., et al. Progenitor cell trafficking is regulated by hypoxic gradients through HIF-1 induction of SDF-1. Nat. Med. 10, 858-864 (2004).
- Kidd, S., et al. Direct evidence of mesenchymal stem cell tropism for tumor and wounding microenvironments using in vivo bioluminescent imaging. Stem Cells. 27, 2614-2623 (2009).
- Sunshine, J., et al. Small-molecule end-groups of linear polymer determine cell-type gene-delivery efficacy. Adv. Mater. 21, 4947-4951 (2009).
- Sunshine, J. C., Akanda, M. I., Li, D., Kozielski, K. L., Green, J. J. Effects of base polymer hydrophobicity and end-group modification on polymeric gene delivery. Biomacromolecules. 12, 3592-3600 (2011).
- Lynn, D. M., Langer, R. Degradable poly(β-amino esters): Synthesis, characterization, and self-assembly with plasmid DNA. J. Am. Chem. Soc. 122, 10761-10768 (2000).
- Eltoukhy, A. A., et al. Effect of molecular weight of amine end-modified poly(beta-amino ester)s on gene delivery efficiency and toxicity. Biomaterials. 33, 3594-3603 (2012).
- Glover, D. J., Lipps, H. J., Jans, D. A. Towards safe, non-viral therapeutic gene expression in humans. Nat. Rev. Genet. 6, 299-310 (2005).
- Dave, U. P., Jenkins, N. A., Copeland, N. G. Gene therapy insertional mutagenesis insights. Science. 303, 333 (2004).
