만능 줄기 세포 유래 Teratomas 외부 빔 방사선을 사용 하 여 작은 동물 모델에서의 타겟 및 선택적 치료
Summary
만능 줄기 세포 유래 teratomas 위한 치료 전략에 대 한 연구는 줄기 세포 치료의 임상 번역 중요 합니다. 여기, 우리 첫째, 쥐에서 그리고, 선택적으로 대상 줄기 세포 유래 teratomas를 생성 하 고 생체 조건 작은 동물 irradiator를 사용 하 여 이러한 종양을 치료 하는 프로토콜을 설명 합니다.
Abstract
“줄기 세포 관광,” 전세계 줄기 세포의 관계가 없는 이식의 피해자의 증가 줄기 세포 이식의 안전에 대 한 우려를 제기 했다. Teratomas 아직도 이식 시 잔여 미 분화 줄기 세포의 존재에서 발생할 수 있습니다 또는에 자발적인 돌연변이에서 분화의 이식 분화 보다는 미 분화 세포는 일반적인 관행, 비록 셀입니다. 줄기 세포 치료는 종종 해부학 민감한 사이트에 전달 됩니다, 때문에 작은 종양 임상, 실명, 마비, 인지 이상, 그리고 심장 혈관 장애의 결과로 파괴 될 수 있습니다. 이 사이트에 대 한 외과 액세스 제한, 몇 가지 치료 옵션과 함께 환자를 떠나 있을 수 있습니다. 줄기 세포 비행 제어는, 따라서, 줄기 세포 치료의 임상 번역에 대 한 중요 한입니다.
외부 빔 방사선 장기 주변에 부상을 최소화 하면서 기형종 부담을 줄이려면 타겟된 치료 제공의 효과적인 수단을 제공 합니다. 또한,이 방법은 유전자 조작 방지 또는 줄기 세포는 바이러스 성 변환 추가 임상 안전성 및 효능 우려와 관련 된. 여기, 우리는 쥐에 있는 pluripotent 줄기 세포 유래 teratomas를 만들려고 하 고 선택적으로 이러한 종양 vivo에서 ablate을 외부 빔 방사선 치료를 적용 하는 프로토콜을 설명 합니다.
Introduction
조직 재생을 위한 줄기 세포 치료의 개발이 발생 했습니다 장벽 수를 지난 몇 십년에 효율적인 임상 배포에 대 한 노력을 방해. 이러한 장애물에 전달, 줄기 세포 immunogenicity 및 양식 teratomas1종양 약 잠재력의 사이트에서 가난한 셀 보존을 포함 됩니다. Tumorigenicity은 특정 임상 관심사의 줄기 세포 이식 받는 사람2를 손상 시킬 수 있습니다. 종양의 형성 때문에 관계가 없는 줄기 세포 주사의 계정은 이미 여러 임상 설정3,,45에 보고 되었습니다. 기형종 형성을 위한 잠재력은 가장 자주 만능 줄기 세포 (PSC) 개발에서 임상 관심사를 인용 했다 지연 및 여러 높은 프로필 배아 줄기 세포 (ESC)의 취소 귀착되 고 유도 만능 줄기 세포 (iPSC) 실험6,7,,89. 따라서, 이러한 의원 성 종양 발생 해야 적절 한 치료를 제공 하는 쪽으로 전용 변환 조사에 대 한 긴급 한 필요는 있다.
날짜 하려면, 줄기 세포 비행 제어를 대부분 전략 tumorigenic 잠재적인2,10Psc의 수를 줄임에 집중 했다. 불행 하 게도, (예를 들어., 1 x 104 1 x 105 셀11) 잔여 세포 수가 적은 검출 한계 보다 훨씬 현재 사용할 수 있는 분석12, 에 의해 인용 된다 기형종 형성에 필요한 13. 이러한 preseparation 메서드를 사용 하 여 다른 제한 등 낮은 효율 및 높은 비용, 새로운 조직 공학 접근, 및 세포의 잠재적인 손상에 대 한 적절 하지 않을 수 있습니다 단일 셀 정지에 대 한 의존도 생존 그리고 engraftment입니다.
몇 연구 치료 옵션 다음 기형종 형성 언급. 아마도 가장 잘 공부 전략으로 줄기 세포14,15“자살” 유전자의 결합 이다. 이 방법은 유전자 줄기 세포를 유도할 수 있는 apoptosis 활성화 유전자 주입된 셀 teratomas를 생산 하는 경우 그로 인하여 구조 접근을 제공 하는 약리 자극 postinjection에 의해 활성화 될 수 있는 통합 조작 포함. 그러나이 방법은,,의 Psc와 약물 저항16의 점진적 개발에 대 한 잠재력의 유전 수정 오프 대상 결과 포함 하 여 중요 한 단점이 있습니다 겪고 있다. 이와 비슷한 방식을 안티 apoptotic 통로17의 억제를 통해 Psc의 선택적 세포 죽음을 유도 하는 작은 분자를 이용 한다. 다른 그룹의 세포 죽음 같은 podocalyxin 같은 단백질 1 (PODXL)18pluripotency 표면 표식에 대 한 항 체를 사용 하 여 Psc의 대상 있다. 작은 분자 또는 항 체의 타이밍 너무 일찍 배달 하 고 있습니다 너무 늦게 전달 하는 경우 치료 효능 부족 Psc의 치료 가능성에 상당한 영향을 의미 합니다. 또한, 작은 분자와이 패션에 사용 되는 항 체의 조직 효과 하지 공부 되었습니다.
이러한 종양을 치료 하는 대체 접근 외부 광속 방사선 요법 (EBRT)를 사용 하 여 의존 하고있다. EBRT 현재19단단한 종양 치료에 고용 기본 형식 중 하나입니다. 등각 EBRT 기형종 주소 지정을 위해 이상적이 게 만들어서 정상 조직에 손상을 피하고 있는 동안 병 적인 구조의 향상 된 타겟팅 EBRT, 양성자 빔과 정위 적 radiosurgery의 개발을 포함 하 여 혁신 활성화 해부학 적인 몸의 민감한 구조20에 형성입니다. 또한,이 방법은 유전자 조작 이나 둘 다 추가적인 임상 안전 함께 고민 하는, 줄기 세포의 바이러스 성 변환 방지 및 효능 우려15. 마지막으로, 마이크로-균 장치에 진보는 설치류21에 EBRT의 응용 프로그램을 사용할 수 있습니다.
이 문서에서 우리는 인간의 Ipsc 쥐에 주입 하 여 기형종 형성의 작은 동물 모델을 만드는 방법을 보여 줍니다. 우리 다음 선택적으로 이러한 종양 vivo에서 주위 조직에 최소한의 피해를 근절 하기 위해 EBRT를 적용 하는 방법을 보여 줍니다. 이 방법은 생물학 분자 및 펩 티 드의 조직 배달은 Psc의 유전자 조작의 대상 오프 효과 피하는 동안 PSC 파생 teratomas에 대 한 타겟된 치료를 제공 합니다. 조사 가능한 목적, 생물 발광 영상 (씨)를 통해 방사선 치료 종양 응답을 추적 취재 원 유전자와 줄기 세포 transduce 위해를 제공 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
전 임상 데이터와 “줄기 세포 관광”의 피해자에서 일화 적인 사례 teratomas를 개발의 위험 PSC 치료23와 관련 된 심각한 단점이 되는지 확인 합니다. 방지 하 고 치료 하는 줄기 세포 치료와 관련 된 종양 약 위험 주의 접근의 발달은, 그러므로, 재생 줄기 세포 치료의 임상 번역 촉진에 중요 한 단계. 이 문서에서 우리는 PSC 관련 teratomas EBRT를 사용 하 여 마우스 모델에서의 치료 대상?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 국립 연구소의 건강 R01 HL134830 (PKN), K08 HL135343 (KS), 및 5F32HL134221를 감사 하 고 싶습니다 (JWR); 하 워드 휴즈 의학 연구소 (ASL); 그리고 그들의 지원에 대 한 스탠포드 심장 혈관 연구소 (ASL).
Materials
| Induced Pluripotent Stem Cell Control Line | Stanford University | Nguyen Lab | Cell culture of iPSC |
| Corning matrigel basement membrane matrix 354234 | Fisher Scientific | CB-40234 | Cell culture of iPSC |
| Essential 8 culture medium | ATCC-The global bioresource center | 30-2203 | Cell culture of iPSC |
| Tryple E | Gibco | 12605-036 | Cell culture of iPSC |
| Y27632 inhibitor 2 HCL (ROCK Inhibitor) | Fisher Scientific | S104950MG | Cell culture of iPSC |
| Lentivirus | Cyagen | P170721-1001cjn | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene |
| Polyrbrene Infection/Transfection Reagent | Millipore Sigma | TR-1003-G | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene |
| Fluc-eGFP reporter gene driven by ubiquitin promoter | Stanford University | Sam Gambhir lab | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene |
| D-luciferin | Perkin Elmer | 122799 | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene and BLI |
| Flow cytometer (BD FACSARIA III) | BD Biosciences | FACSAria | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene |
| microplate spectrofluorometer (Glomax Navigator System) | Promega Bio Systems, Sunnyvale, CA | GM2000 | Transduction of iPSC with double fusion reporter gene |
| Xenogen IVIS 200 | Perkin Elmer | 124262 | BLI |
| Isoflurane | Sigma-Aldrich | CDS019936 | irradiation |
| X-Rad SmART image-guided irradiator | Precision X-ray Inc., North Branford, CT | X-Rad SmART | irradiation |
| RT_Image software package | Stanford University (http://rtimage.sourceforge.net/) | RT_Image v0.2β | Irradiation |
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