実験的炎症性腸病気のマウスモデルで使用するため、腸管へのホーミングを増加するヒト間葉系幹細胞の超音波ガイド下心臓内注射
Summary
間葉系幹細胞 (MSC) の小さい割合 (1-5%) が静脈注射または腹腔内炎症コロン1,2ホーム大腸炎症モデルにおけるマウスの調査は示した。本研究は、MSCs の超音波ガイド下心臓内注射が腸への増加のローカリゼーションの結果することを示しています。
Abstract
クローン病 (CD) は、中小企業の一般的な慢性炎症性疾患と大腸です。マウスとヒト間葉系幹細胞 (MSCs) 免疫抑制の可能性があるし、腸管炎症のマウス ・ モデルにおける炎症を抑制する示されているにもかかわらず、彼らのホーミングと有効性1投与経路を制限できます。,3,4,5. 大腸損傷モデルに MSCs のローカル アプリケーションは、大腸の炎症の改善に大きな効果を示しています。しかし、小腸、実験 Crohn 病のひき割りトウモロコシ-1/YitFc (SAMP) モデルにおける炎症のサイトにひと骨髄由来 Msc (hMSCs) のローカリゼーション技術に関するデータの不足があります。この作品では、サンプ マウスで hMSCs 慢性炎症性腸のよ特徴付けられた自発的なモデルの超音波ガイド下心臓内注射用手法について説明します。セックスと年齢-一致炎症無料 AKR/J (AKR) マウスは、コントロールとして使用されました。生体内分布と局在を解析するには、hMSCs いたトリプル レポーターを含むレンチ ウイルスで導入しました。生物発光イメージング; ホタルのルシフェラーゼ (フロリダ州)、成っていたトリプル記者セルの並べ替え; 単量体赤い蛍光蛋白質 (mrfp)切り捨てられた単純ヘルペス ウイルス チミジンのキナーゼ (ttk)、陽電子放出断層撮影 (PET) 画像。本研究の結果は、炎症無料 AKR マウスではなくサンプ マウスの小腸で hMSCs をローカライズする心腔内投与後 24 h を表示します。この小説は、ひき割りトウモロコシ マウスの左心室の hMSCs 超音波ガイド下注入マウスの急速な回復のため最小限の罹患率と死亡率を可能にする携帯配信の高い成功率を保証します。この手法は、小腸の炎症、TNFΔRE6などの他のモデルの MSCs の強化されたローカリゼーションの有用な方法で可能性があります。将来の研究は、動脈内配信で hMSCs の増加のローカリゼーション治療効果の増加する可能性が決定されます。
Introduction
クローン病 (CD) は小型の一般的な慢性炎症性疾患と大腸と腸内細菌7、8にホストの免疫システムの不適切な応答に起因すると考えられます。最近の研究では、マウスとヒト間葉系幹細胞 (MSCs) することができます腸炎症1,3,4、5のマウス ・ モデルにおける炎症を抑制することを示しています。CD9を含む炎症性腸疾患 (IBD) の患者を治療する骨髄や脂肪組織由来ヒト MSCs を使用して複数の進行中の臨床試験があります。MSC 療法の 2 つのルートは、これらの臨床試験に使用されている: 1 つは全身投与を含む (すなわち、静脈内) 内腔 IBD (CD を含む)、および、その他の MSCs の瘻孔の幹細胞のローカライズされたアプリケーション/注入が含まれます肛門周囲 CD 患者の管。最近メタ分析 MSC IBD、全身療法の (すなわち、静脈内投与) で (CD 含む) 内腔の IBD のための MSC 治療を 40% に有用であった (95 %ci: 7 79%)、患者の有効性は高く、61% で (95 %ci: 36 85%)、MSCs病気にかかった CD 瘻9にローカルを注入しました。最近の段階 III の多施設プラセボ対照無作為同種脂肪幹細胞治癒、肛門周囲瘻の統計的に有意な臨床および放射能の証拠を示した CD 患者の肛門周囲瘻に直接注入されます。10メタ解析の結果を裏付けます。MSC 療法, CD の静脈内投与の効力感が低い理由は不十分な調査されて、しかし、理由の一つは炎症のサイトに MSCs の不十分なホーミングかもしれません。MSCs (1-5%) 静脈内注入のわずかな割合に達する炎症コロンだけに、残りの MSCs が肺 (初回通過効果)1,2 フィルタ リング大腸炎症モデルにおけるマウスの調査は示した ,5,11,12。複数のマウス研究したがって大腸炎4の動物モデルにおける MSC 管理の腹腔内のルート (i. p.) を使用しています。ただし、効果があると細胞のごく一部に到達し、コロンを接がのみ腫瘍壊死因子誘導性遺伝子 6 蛋白質のような水溶性のパラクライン因子の分泌 (TSG-6)2を関連をも示しています。免疫と治癒の MSC 機構を含むパラクリン; を含む多面的なアプローチTSG-6; のような細胞の近さに依存しない因子近接依存の要因のようなセルとプログラム死リガンド 1 (PD L1);またはジャグ 1。したがって、炎症のサイトに MSC 局在効果9,13あります。実際には、最近の研究は、結腸損傷部位に直接注入する MSCs により血管新生促進血管内皮増殖因子 (VEGF) の分泌によって治癒された示した。その一方で、最小限の癒し効果は静脈注射5後指摘されました。炎症 (すなわち、ひき割りトウモロコシ マウスの小腸) のサイトに局在を増加するには、左心室で MSC の管理にこの超音波ガイド下心臓内注射法が開発されました。画像誘導の注入により成功率が高いにつながるし、罹患率と死亡率を減少する正確な注入になります。また、左心室に MSCs の注入は動脈循環、肺の中に閉じ込めになる前に炎症を起こした小腸を達することができるにそれらを提供します。
本研究では、CD14のひき割りトウモロコシ-1/YitFc (SAMP) マウス モデルにおける注射用ひと骨髄由来 Msc (hMSCs) が使用されました。サンプは、ほぼ 100% 浸透度14小腸炎症を開発する慢性炎症のよ特徴付けられた自発的なマウス モデルです。炎症は細菌叢がない場合は任意の化学的、免疫学的、または遺伝的操作への応答で開発し、人間 CD11が近い。セックスと年齢をマッチさせた炎症無料 AKR/J (AKR) マウス、ひき割りトウモロコシのペアレンタル コントロールのマウスは、この研究で使用されました。
HMSCs は分離され、インフォームド コンセントを使用して検証され、プロトコル15,16以前公開されて後に通常、正体不明のドナーから得られた骨髄 (BM) サンプルから研究室で展開します。MSC 機能拡張、分離後の骨、脂肪細胞、軟骨細胞分化研究室で複数のアッセイ15評価したと。皮下免疫不全 CB17 Prkdc SCID マウス17で hMSCs 含有ハイドロキシアパ タイト/リン酸リン酸行列のセラミック キューブをはめ込むことによって骨の機能分析を行った。キューブの試金は骨と軟骨分化の可能性を示し、個々 の MSC 準備17を評価するための究極のテスト。ホタルのルシフェラーゼ (フロリダ州)、単量体の赤色けい光たんぱく質 (mRFP)、単純ヘルペス ウイルスのチミジンのキナーゼ (ttk ファイルで構成される三重レポーター遺伝子コンストラクトで hMSCs を変換に使用されたレンチ ウイルス注入後 hMSCs生体内可視化、)、変更された骨髄肉腫ウイルス (mnd) プロモーター18によって駆動されます。トリプルの記者でホタルのルシフェラーゼは酵素で hMSCs オキシルシフェリンにその隠れ家の注入ルシフェリンと光子/白色光を生成します。これ生体の光イメージング システム、マウスのライブ hMSCs 可視化できる高感度電荷結合素子 (CCD) カメラ (生物発光) によって検出されます。生物発光イメージング (結合) は、連続ex vivo解析、細胞を追跡するために使用できる重要な手法です。国防部の強力なプロモーターの使用はトリプル融合レポーター遺伝子コンストラクトの連続の式をドライブし、16 週間19以上の注入の hMSCs のイメージングのためできます。HMSCs にくい変換低伝達効率を持ちます。最適化されたプロトコルを使用して、hMSCs 伝達効率が改良され、遺伝子発現の強化された18才だった。フローサイトメトリー mRFP 式 (トリプル レポーター遺伝子の 1 つ) を使用して、最大 83% の高効率で hMSCs を変換する機能を示した。分化アッセイおよび生体内でキューブの試金、軟骨細胞、脂肪細胞および骨17に区別するために導入された hMSCs の能力を発揮しました。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究では、実験的 CD の小腸マウスモデルで hMSCs 超音波ガイド下心臓内注射法について説明します。この手法は、針の軌道が超音波によって提供されるマウスの左心室のリアルタイム、高解像度の画像に基づいて調整することができる生存と成功率が非常に高いです。左心室への配信の利点は、hMSCs 気管動脈内投与に分散されて静脈、肺の細胞の凝集を避けるためのバイパスします。以前?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
マニッシュ デイブは、国防総省グラント PR141774 およびクローンの大腸炎財団のアメリカのキャリア開発賞によってサポートされます。ファビオ Cominelli の研究室は、NIH 支え DK042191 ・ (FC)、DK055812 (・ FC)、DK091222 (FC) と DK07948 (・ FC) を付与します。アーノルド ・ キャプランの研究室を一部 L. デイヴィッド ・ e. バージニア州ボールドウィン財団によってサポートされています。資金の機関に研究分析や原稿の執筆での役割はなかった。内容は、著者の責任です。
Materials
| DMEM-LG | Gibco | 31600-091 | |
| 0.25% trypsin-EDTA | Gibco | 25-200-072 | |
| Proteamine Sulfate | Sigma Aldrich | P4020-1G | |
| D-Luciferin | Goldbio | luck-500 | |
| Fetal Bobine Serum | Gibco | 26140-079 | |
| Antibiotic-Antimycotic | Gibco | 15240-062 | |
| PBS | HyClone | SH30256.01 | |
| 175 cm tissue cutlure flasks | Corning | 431080 | |
| 75 cm tissue cutlure flasks | Corning | 430720 | |
| Centrifuge tubes | Crysalgen | 23-2265 | |
| Tissue-Plus O.C.T. compound | Fisher HealthCare | 4585 | |
| Cryomold Standard | Tissue-Tek | 4557 | |
| Lenti-Pac HIV Expression Packaging System | GeneCopoeia | HPK-LvTR-20 | |
| Povidone Ionidine swabs | Medline | MDS093901 | |
| Hair removal cream | Nair | N/A | |
| Isoflurane | Piramal Helathcare | NDC 66794 013 25 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11200-33 | |
| Dissection scissors (Wagner) | Fine Science Tools | Wagner 14068-12 | |
| Puralube vet ointment | Puralube | NDC 17033-211-38 | |
| Aquasonic 100 ultrasound transmission gel | Parker laboratories | 01 08 | |
| Petri dish | Fisher Scientific | FB0875711A | |
| SAMP mice | Cleveland Digestive Disease Research Core Centre | ||
| AKR mice | Cleveland Digestive Disease Research Core Centre | ||
| Vevo 770 imaging system | Visual Sonics, Toronto, Canada | ||
| IVIS spectrum series system | PerkinElmer, Waltham, MA | ||
| Living image software | CaliperLifeSciences, PerkinElmer, Waltham, MA | ||
| Triple reporter | Kindly provided by Dr. Zheng- Hong Lee, CWRU, (citation 19) | ||
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