제브라피시에 기능성 형광 실리카 나노입자를 가진 제노이식 인간 암세포의 생체 내 표적화

Xiaodan Qin; Fabrice  F. J. Laroche; Saquib Ahmed M. A. Peerzade; Andrew Lam; Igor Sokolov; Hui Feng

doi:10.3791/61187

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방법 논문

제브라피시에 기능성 형광 실리카 나노입자를 가진 제노이식 인간 암세포의 생체 내 표적화

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DOI:

10.3791/61187

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2020년 5월 8일

Xiaodan Qin^*¹ , Fabrice F. J. Laroche^*¹ , Saquib Ahmed M. A. Peerzade² , Andrew Lam¹ , Igor Sokolov²^,³^,⁴ , Hui Feng¹

¹Departments of Pharmacology and Medicine, Section of Hematology and Medical Oncology, The Cancer Research Center, Boston University School of Medicine, ²Department of Biomedical Engineering, Tufts University, ³Department of Mechanical Engineering, Tufts University, ⁴Department of Physics, Tufts University

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

여기에 설명된 제브라피쉬 배아를 활용하여 생체내에서 인간 암세포를 표적으로 하는 기능성 나노입자의 능력을 연구하는 방법이다. 이 방법을 통해 대규모 동물 및 임상 시험에서 향후 테스트를 위한 최적의 나노입자의 평가 및 선택을 가능하게 합니다.

초록

암세포를 검출, 표적화 및 파괴할 수 있는 나노입자를 개발하는 것은 나노의학 분야에 큰 관심을 가지고 있습니다. 생체 내 동물 모델은 나노 기술을 생체 의학 응용 분야에 연결하는 데 필요합니다. 마우스는 전임상 테스트를 위한 전통적인 동물 모델을 나타낸다; 그러나, 마우스는 각 어머니에게서 제한된 자손 때문에 오래 실험 주기를 유지하고 지키기 위하여 상대적으로 비쌉니다. 제브라피쉬는 암 연구를 포함한 발달 및 생물 의학 연구를 위한 강력한 모델 시스템으로 부상했습니다. 특히, 그 광학 투명성과 급속한 발달로 인해, 제브라피쉬 배아는 암세포의 행동과 그들의 마이크로 환경과의 상호 작용의 생체 내 모니터링에 실시간으로 적합합니다. 이 방법은 투명한 캐스퍼 제브라피시 배아에서 인간 암세포와 기능성 나노입자를 순차적으로 도입하고 나노입자에 의한 암세포의 생체 인식 및 표적화를 실시간으로 모니터링하기 위해 개발되었다. 이 최적화된 프로토콜은 엽산기 그룹으로 기능화되는 형광으로 표지된 나노입자가 다른 형광크롬으로 표지된 전이성 인간 자궁경부 상피암세포를 구체적으로 인식하고 표적으로 삼을 수 있음을 보여준다. 인식 및 표적화 공정은 테스트된 나노입자의 30분 후 사출이 조기에 발생할 수 있다. 전체 실험은 성인 물고기의 몇 쌍의 번식을 필요로하고 완료하는 데 4 일 미만걸립니다. 더욱이, 제브라피시 배아는 기능적인 적응성 면역 계통이 부족하여 광범위한 인간 암세포를 이식할 수 있습니다. 따라서, 여기에 설명된 프로토콜의 유용성은 포유류와 클리닉에서 향후 검사를 위해 각 특정 암 맥락에서 최적의 나노 입자의 선택을 용이하게하는 다양한 유형의 인간 암세포에 대한 나노 입자의 테스트를 가능하게 한다.

서론

암세포를 검출, 표적화 및 파괴할 수 있는 나노입자의 개발은 물리학자와 생물의학 연구자 모두에게 큰 관심사입니다. 나노의학의 출현은 리간드 및/또는 화학요법 약물^1,^,^2,^,^3을표적으로 하는 것과 같은 여러 나노입자의 개발로 이어졌다. 나노 입자의 추가 특성은 치료 응용 프로그램과 함께 고효율 및 정확도로 생물학적 사건을 감지하고 모니터링하면서 생물학적 시스템과의 상호 작용을 가능하게합니다. 금과 산화철 나노입자는 주로 컴퓨터 단층 촬영 및 자기 공명 이미징 응용 분야에서 각각 사용됩니다. 금과 산화철 나노입자의 효소 활동은 착색 분석법을 통해 암세포의 검출을 허용하지만, 형광 나노입자는 생체 내 이미징 응용 4에^{적합합니다.} 그 중에서도 초브라이트 형광 나노 입자는 입자가 적고 독성이 감소하여 암을 조기에 검출할 수 있기 때문에 특히 유용합니다^5.

이러한 장점에도 불구하고, 나노 입자는 적절한 나노 물질 및 합성 공정의 최적화를 위해 생체 내 동물 모델을 사용하여 실험을 필요로 한다. 또한 약물....