انتقائية القضاء خلية من الثقافة 3D المختلطة باستخدام تقنية الأشعة تحت الحمراء بالقرب من Photoimmunotherapy
Summary
Eliminating specific cells without damaging other cells is extremely difficult, especially in established tissue, yet there is an urgent need for a cell elimination method in the tissue engineering field. Here, we present a method for specific cell elimination from a mixed 3D cell culture using near infrared photoimmunotherapy (NIR-PIT).
Abstract
Recent developments in tissue engineering offer innovative solutions for many diseases. For example, tissue engineering using induced pluripotent stem cell (iPS) emerged as a new method in regenerative medicine. Although this tissue regeneration is promising, contamination with unwanted cells during tissue cultures is a major concern. Moreover, there is a safety concern regarding tumorigenicity after transplantation. Therefore, there is an urgent need for eliminating specific cells without damaging other cells that need to be protected, especially in established tissue. Here, we present a method for specific cell elimination from a mixed 3D cell culture in vitro with near infrared photoimmunotherapy (NIR-PIT) without damaging non-targeted cells. This technique enables the elimination of specific cells from mixed cell cultures or tissues.
Introduction
القضاء على خلايا معينة دون الإضرار خلايا أخرى أمر صعب للغاية، وخاصة في الأنسجة المعمول بها، وهناك حاجة ملحة لطريقة القضاء خلية في الحقل هندسة الأنسجة. في الوقت الحاضر في مجال الطب التجديدي، مزارع الأنسجة باستخدام الخلايا الجذعية الجنينية (ES)، والخلايا الجذعية المحفزة (الأمنية الخاصة)، أو الناجم عن الخلايا الجذعية المحفزة (آي بي إس) هي مواد واعدة 1-3.
على الرغم من أن هذا تجديد الأنسجة واعد، وتلوث مع الخلايا غير المرغوب فيه هو مصدر قلق كبير. وعلاوة على ذلك، هناك قلق سلامة tumorigenicity بعد زرع 4،5. وعلى الرغم من العديد من الدراسات التي تركز على هذه القضايا للقضاء على خلايا معينة، وخاصة في مجال الطب التجديدي 6-8، ولم تستحدث طريقة عملي.
photoimmunotherapy الأشعة تحت الحمراء القريبة (الجرد الوطني PIT) هو علاج يقوم على conjugat الأجسام المضادة photoabsorberه (APC). يتكون من APC من الأجسام المضادة وحيدة النسيلة خلية محددة (ماب) وphotoabsorber، IR700. IR700 هو ماء السيليكا فثالوسيانين مشتق ولا يسبب الضيائية في حد ذاته 9. ومترافق IR700 تساهميا إلى الضد عبر بقايا أميد على الجانب سلسلة من الجزيئات يسين. آسيا والمحيط الهادئ تربط الجزيئات المستهدفة على غشاء الخلية ومن ثم يدفع نخر خلية فوري تقريبا بعد التعرض لضوء الجرد الوطني في 690 نانومتر. خلال التعرض لقوائم الجرد الوطنية للضوء، وتمزق الغشاء الخلوي مما يؤدي إلى موت الخلايا 9-14. وقد ثبت الجرد الوطني حفرة لتكون فعالة مع الأجسام المضادة متعددة أو شظايا الأجسام المضادة، بما في ذلك مكافحة EGFR، ومكافحة HER2، ومكافحة PSMA، ومكافحة CD25، ومكافحة mesothelin، ومكافحة GPC3، ومكافحة CEA 15-21. لذلك، الجرد الوطني PIT يمكن استخدامها ضد طائفة واسعة من الجزيئات المستهدفة. وعلاوة على ذلك، الجرد الوطني PIT هو علاج جيد للرقابة التي تسمح المعاملة الانتقائية من مناطق معينة عن طريق تقييد الجرد الوطني من lighر التشعيع 18،22.
هنا، فإننا نقدم وسيلة للقضاء خلية معينة باستخدام الجرد الوطني حفرة من الثقافات 3D المختلطة.
Protocol
Representative Results
Discussion
ونحن لشرح طريقة القضاء على خلية معينة من ثقافة خلية 3D المختلطة دون تلف خلايا غير المستهدفة باستخدام الجرد الوطني حفرة. حتى الآن، ليس هناك طريقة عملية لإزالة الخلايا مرة واحدة يتم تأسيس الأنسجة أو بعد الزرع. وهكذا، الجرد الوطني PIT هو وسيلة واعدة لتحقيق ذلك. ويمكن أيضا ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا البحث من قبل برنامج جماعية البحوث في المعاهد الوطنية للصحة، المعهد الوطني للسرطان، مركز لأبحاث السرطان.
Materials
| IRDye 700DX Ester Infrared Dye | LI-COR Bioscience (Lincoln, NE, USA) | 929-70011 | |
| Na2HPO4 | SIGMA-ALDRICH (St. Louis, MO, USA) | S9763 | |
| Sephadex G25 column (PD-10) | GE Healthcare (Piscataway, NJ, USA) | 17-0851-01 | |
| Coomassie (bradford) Plus protein assay | Thermo Fisher Scientific Inc (Waltham, MA, USA) | PI-23200 | |
| Perfecta3D 96-Well hanging Drop Plates | 3D Biomatrix Inc (Ann Arbor, MI, USA) | HDP1096-8 | |
| Optical power meter | Thorlabs (Newton, NJ, USA) | PM100 | |
| LED: L690-66-60 | Marubeni America Co. (Santa Clara, CA, USA) | L690-66-60 | |
| Vectibix (panitumumab) | Amgen (Thousand Oaks, CA, USA) | ||
| 35mm glass bottom dish, dish size 35mm, well size 10mm | Cellvis (Mountain View, CA, USA) | D35-10-0-N |
Referências
- Robinton, D. A., Daley, G. Q. The promise of induced pluripotent stem cells in research and therapy. Nature. 481 (7381), 295-305 (2012).
- Yamanaka, S. Induced pluripotent stem cells: past, present, and future. Cell stem cell. 10 (6), 678-684 (2012).
- Birchall, M. A., Seifalian, A. M. Tissue engineering’s green shoots of disruptive innovation. Lancet. 6736 (14), 11-12 (2014).
- Ben-David, U., Benvenisty, N. The tumorigenicity of human embryonic and induced pluripotent stem cells. Nat. Rev. Cancer. 11 (4), 268-277 (2011).
- Hanna, J. H., Saha, K., Jaenisch, R. Pluripotency and cellular reprogramming: facts, hypotheses, unresolved issues. Cell. 143 (4), 508-525 (2010).
- Lee, M. -. O., Moon, S. H., et al. Inhibition of pluripotent stem cell-derived teratoma formation by small molecules. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110 (35), 3281-3290 (2013).
- Miura, K., Okada, Y., et al. Variation in the safety of induced pluripotent stem cell lines. Nat. Biotechnol. 27 (8), 743-745 (2009).
- Tang, C., Lee, A. S., et al. An antibody against SSEA-5 glycan on human pluripotent stem cells enables removal of teratoma-forming cells. Nat. Biotechnol. 29 (9), 829-834 (2011).
- Mitsunaga, M., Ogawa, M., Kosaka, N., Rosenblum, L. T., Choyke, P. L. Cancer cell – selective in vivo near infrared photoimmunotherapy targeting specific membrane molecules. Nat. Med. 17 (12), 1685-1691 (2011).
- Mitsunaga, M., Nakajima, T., Sano, K., Kramer-Marek, G., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Immediate in vivo target-specific cancer cell death after near infrared photoimmunotherapy. BMC Cancer. 12 (1), 345 (2012).
- Nakajima, T., Sano, K., Mitsunaga, M., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Real-time monitoring of in vivo acute necrotic cancer cell death induced by near infrared photoimmunotherapy using fluorescence lifetime imaging. Cancer Res. 72 (18), 4622-4628 (2012).
- Sano, K., Mitsunaga, M., Nakajima, T., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Acute cytotoxic effects of photoimmunotherapy assessed by 18F-FDG PET. J. Nucl. Med. 54 (5), 770-775 (2013).
- Sato, K., Watanabe, R., et al. Photoimmunotherapy: Comparative effectiveness of two monoclonal antibodies targeting the epidermal growth factor receptor. Mol. Oncol. 8 (3), 620-632 (2014).
- Sato, K., Nagaya, T., Mitsunaga, M., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Near infrared photoimmunotherapy for lung metastases. Cancer Lett. 365 (1), 112-121 (2015).
- Sato, K., Hanaoka, H., Watanabe, R., Nakajima, T., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Near Infrared Photoimmunotherapy in the Treatment of Disseminated Peritoneal Ovarian Cancer. Mol. Cancer Ther. 14 (8), 141-150 (2014).
- Sato, K., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Photoimmunotherapy of Gastric Cancer Peritoneal Carcinomatosis in a Mouse Model. PloS one. 9 (11), 113276 (2014).
- Sato, K., Nagaya, T., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Near Infrared Photoimmunotherapy in the Treatment of Pleural Disseminated NSCLC Preclinical Experience. Theranostics. 5 (7), 698-709 (2015).
- Sato, K., Nakajima, T., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Selective cell elimination in vitro and in vivo from tissues and tumors using antibodies conjugated with a near infrared phthalocyanine. RSC Adv. 5, 25105-25114 (2015).
- Watanabe, R., Hanaoka, H., et al. Photoimmunotherapy Targeting Prostate-Specific Membrane Antigen: Are Antibody Fragments as Effective as Antibodies. J. Nucl. Med. 56 (1), 140-144 (2014).
- Nakajima, T., Sano, K., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Improving the efficacy of Photoimmunotherapy (PIT) using a cocktail of antibody conjugates in a multiple antigen tumor model. Theranostics. 3 (6), 357-365 (2013).
- Shirasu, N., Yamada, H. Potent and specific antitumor effect of CEA-targeted photoimmunotherapy. Int J Cancer. 135 (11), 1-14 (2014).
- Sato, K., Nagaya, T., Nakamura, Y., Harada, T., Choyke, P. L., Kobayashi, H. Near infrared photoimmunotherapy prevents lung cancer metastases in a murine model. Oncotarget. 6 (23), 19747-19758 (2015).
- Nakajima, T., Sato, K., et al. The effects of conjugate and light dose on photo-immunotherapy induced cytotoxicity. BMC cancer. 14 (1), 389 (2014).
- Klimanskaya, I., Rosenthal, N., Lanza, R. Derive and conquer: sourcing and differentiating stem cells for therapeutic applications. Nat. Rev. Drug Discov. 7 (2), 131-142 (2008).
- Burmester, G. R., Feist, E., Dörner, T. Emerging cell and cytokine targets in rheumatoid arthritis. Nat. Rev. Rheumatol. 10 (2), 77-88 (2014).
- Pardoll, D. M. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy. Nat. Rev. Cancer. 12 (4), 252-264 (2012).
