כתב היד הזה מתאר את משלוח יעיל, שאינו ויראלי של miR לתאי אנדותל ידי וקטור PEI / MNP ו המגנטיזציה שלהם. לכן, בנוסף שינוי גנטי, גישה זו מאפשרת להדרכת תא מגנטית ויכולת גילוי MRI. הטכניקה יכולה לשמש כדי לשפר את המאפיינים של מוצרי תא טיפוליים.
נכון להיום, הטיפולים כירורגיים תרופתיים הזמינים עבור מחלות לב וכלי דם (CVD) מוגבלים ולעתים קרובות פליאטיבי. במקביל, טיפולי גני תא הם מאוד גישות חלופיות מבטיחות לטיפול CVD. עם זאת, היישום הקליני הרחב של ריפוי גנטי מוגבל מאוד על ידי חוסר מערכות למסירת הגן מתאימות. ההתפתחות של וקטורים למסירת הגן מתאימים יכולה לספק פתרון לאתגרים נוכחיים טיפול בתא. בפרט, חסרונות קיימים, כגון יעילות מוגבלת ושימור תאי נמוך ב האיבר נפצע, ניתן להתגבר על ידי הנדסת תא מתאימה (כלומר, גנטי) לפני ההשתלה. הפרוטוקול המובא מתאר את השינוי החולף היעיל ובטוח של תאי האנדותל באמצעות ננו-חלקיקים מגנטיים פאראמגנטי polyethyleneimine (PEI / MNP) וקטור משלוח מבוסס. כמו כן, האלגוריתם ושיטות לאפיון תאים מוגדרים. Intracellu המוצלחמסירה של microRNA (miR) לתוך האדם ורידים טבורי תאים אנדותל (HUVECs) הושגה מבלי להשפיע על כדאיות התא, פונקציונליות, או תקשורת בין תאיים. יתר על כן, גישה זו הוכחה לגרום השפעה תפקודית חזקה מיר exogenous הציג. חשוב לציין, היישום של וקטור זה מבוסס MNP מבטיח מגנטיזציה התא, עם אפשרויות נלוות של מיקוד מגנטי לא מעקב פולשני MRI. זה עשוי לספק בסיס מגנטי מונחה, מהונדס גנטית תרפויטים תא שניתן לפקח ללא פולשנית עם MRI.
ג'ין וטיפול תא הם כלים רבים עצמה יש פוטנציאל לפתור אתגרים נוכחיים בטיפול CVD. למרות העובדה כי הן הגישות הללו נבדקות כעת בניסויים קליניים, הם עדיין אינם מוכנים ליישום קליני רחב 1. יש לציין, גישה משותפת להתמודדות עם האתגרים של גן לבין טיפול בתא היא לפתח וקטורים למסירת גן רבים תכליתיים מתאימים ליישום קליני. היעדר מערכות למסירת הגן בטוחות ויעילות הוא הדאגה העיקרית של ריפוי גנטי. במקביל, ההנדסה הגנטית של מוצרי הסלולר לפני ההשתלה יכולה להתגבר על האתגרים הרציניים של טיפול בתא, כגון יעילות נמוכה (למשל, בתחום הלב, רק ~ 5% של שיפור תפקודי מושגת פוסט-תאי גזע להשתלת 1 ) ושימור / engraftment עני באתר של פציעה (כלומר, החזקת תא יורד מתחת 5 – 10% בתוך דקות עד שעות POst-יישום, ללא קשר לתוואי ממשל 2, 3, 4).
נכון להיום, וקטורים ויראליים מאוד יעלו מערכות שאינן ויראליות במונחים של יעילות, אשר הביאה היישום הרחב יותר שלהם בניסויים קליניים (~ 67%) 5. עם זאת, כלי רכב ויראלי לשאת בסיכונים חמורים, כגון חיסוני (ואת התגובה הדלקתית שלאחר מכן, עם סיבוכים חמורים), oncogenicity, ומגבלות בגודל של החומר הגנטי הנישא 6. בשל חששות בטיחות אלה לבין העלויות הגבוהות של ייצור וקטור ויראלי, השימוש במערכות הלא-ויראלית עדיף במקרים מסוימים 7, 8. היא מתאימה במיוחד עבור הפרעות הדורשות תיקון גנטי חולף, כגון הביטוי של גורמי גדילה השליטה אנגיוגנזה (למשל, לטיפול CVD) או deliveר"י של חיסונים.
בקבוצה שלנו, מערכת מסירה תוכננה על ידי שילוב מסועף 25-kDa polyethyleneimine (תש"ן) ואת חלקיקי תחמוצת ברזל פאראמגנטי (MNP) קשורים יחדיו על ידי האינטראקציה ביוטין- streptavidin 9. וקטור זה הוא כלי פוטנציאלי עבור הנדסה גנטית של תאי, המאפשר המגנטיזציה שלהם סימולטני לפני ההשתלה. זה האחרון מספק בסיס הדרכה / שימור מגנטי, אשר מבטיחה במיוחד בימינו, כמו טכניקות מיקוד מגנטיות מתקדמות מפותח בהצלחה 10. יתר על כן, התא מגנטי תגובה וכתוצאה מכך יש את הפוטנציאל להיות פולשני במעקב דימות בתהודה מגנטית (MRI) או הדמית חלקיקים מגנטית 11, 12.
במקרה של וקטור PEI / MNP, polyamine מבטיח התעבות חומצות גרעין ובכך הגנה מפני גורם משפיל ים, הפנמת וקטור בתאים, ו endosomal להימלט 5. MNPs משלימים את המאפיינים של PEI, לא רק במונחים של הדרכה מגנטי, אלא גם על ידי הפחתת הרעילות 7 הידוע PEI, 13, 14. בעבר, תש"ן / נכסים וקטור MNP הותאמו מבחינת יעילות משלוח (כלומר, pDNA ו מירנה) ובטיחות באמצעות פיברובלסטים ותאי גזע mesenchymal אנושי 15, 16.
בכתב היד הזה, פרוטוקול מפורט על היישום של PEI / MNPs עבור הדור של תאי-modified מירנה מתואר 17. לשם כך, HUVECs משמש ומהווה מודל הוקם עבור אנגיוגנזה במבחנה. הם מאתגר transfect והם רגישים השפעה רעילה 18, 19,התחת = "Xref"> 20. בנוסף, אנו מספקים אלגוריתם להעריך תאים כאלה במבחנה, כולל מיקוד שלהם, תקשורת בין-תאית, וזיהוי MRI.
את ייצור תאי מהונדסים גנטית עמוסה חלקיקים פאראמגנטי לקבלת הנחיות נוספות מגנטית נשלטת שלהם מוצג בפרוטוקול הנוכחי. היישום המוצלח של אסטרטגיה זו מאפשר לפתרון קשיים מסוימים של טיפול בתא, כגון החזקה נמוכה engraftment העני באזור נפצע 2, 3, <s…
The authors have nothing to disclose.
ברצוננו להודות ג פולדה (מרכז מיקרוסקופי אלקטרונים, רוסטוק אונ', גרמניה) עבור התמיכה הטכנית ברכישת תמונות TEM של חלקיקים פאראמגנטי מסוננים בביצוע ניתוח רנטגן שלהם. העבודה מתבצעת על רוסטוק RTC נתמכה על ידי המשרד הפדרלי לחינוך ולמחקר גרמניה (FKZ 0312138A, FKZ 316,159 ו VIP + 03VP00241) ואת פומרניה מדינת מקלנבורג-מערב עם הקרנות המבניות של האיחוד האירופי (ESF / IV-WM-B34- 0030/10 ו ESF / IV-BM-B35-0010 / 12) ועל ידי DFG (DA 1296-1), ורטיבות-קרן, וקרן הלב גרמנית (F / 01/12). פרנק Wiekhorst נתמכה על ידי תוכנית המחקר FP7 האיחוד האירופי "Nanomag" FP7-NMP-2013-גדול 7.
PEI 25 kDa | Sigma Aldrich | 408727 | |
EZ-Link Sulfo-NHS-LC-Biotin | Thermo Scientific | 21335 | |
PD-10 Desalting Columns | GE Healthcare | 17085101 | Containing Sephadex G-25 Medium |
Ninhydrin Reagent solution 2% | Sigma Aldrich | 7285 | |
Glycine | Sigma Aldrich | 410225 | |
Pierce Biotin Quantitation Kit | Thermo Scientific | 28005 | |
Microplate reader Model 680 | Bio-Rad | ||
Streptavidin MagneSphere Paramagnetic Particles | Promega | Z5481 | |
Millex-HV PVDF Filter | Merck | SLHV013SL | 0.45µm |
Libra 120 transmission electron microscope | Zeiss | Acceleration Voltage 120KV | |
Sapphire X-ray detector | EDAX-Amatek | ||
Cell culture plastic | TPP | ||
NHS-Esther Atto 565 | ATTO-TEC GmbH | AD 565-31 | |
NHS-Esther Atto 488 | ATTO-TEC GmbH | AD 488-31 | |
Cy5 miRNA Label IT kit | Mirus Bio | MIR 9650 | |
Biotin Atto 565 | ATTO-TEC GmbH | AD 565-71 | |
Collagense Type IV Gibco | Thermo Scientific | 17104019 | |
Endothelial growth medium, EGM-2 | Lonza | CC-3156 & CC-4176 | |
Penicillin/Streptomycin | Thermo Scientific | 15140122 | 100 U/ml, 100µg/ml |
Matrigel | BD Biosciences | 356234 | |
anti-PECAM-1 antibody | Santa Cruz | sc-1506 | |
MS MACS columns | Miltenyi Biotec | 130-042-201 | |
Near-IR Live/Dead Cell Stain Kit | Thermo Scientific | L10119 | |
Cy3 Dye-Labeled Pre-miR Negative Control | Thermo Scientific | AM17120 | "Cy3-miR" or "Cyanine-miR3" in the manuscript |
Pre-miR miRNA Precursor Molecules – Negative Control | Thermo Scientific | AM17110 | "scr-miR" in the manuscript |
Anti-hsa-miR92a-3p synthetic Inhibitor | Thermo Scientific | AM10916 | |
LSM 780 ELYRA PS.1 system | Zeiss | ||
Paraformaldehyde | Sigma Aldrich | 158127 | 4% solution in PBS |
DAPI nuclear stain | Thermo Scientific | D1306 | |
NucleoSpin RNA isolation Kit | Machery-Nagel | 740955 | |
mirVana miRNA Isolation Kit | Thermo Scientific | AM1560 | |
TaqMan MicroRNA Reverse Transcription Kit | Thermo Scientific | 4366596 | |
StepOnePlus Real-Time PCR System | Applied Biosystems | ||
High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit | Thermo Scientific | 4368814 | |
hsa-miR-92a TaqMan assay | Thermo Scientific | 000431 | Mature miRNA Sequence: UAUUGCACUUGUCCCGGCCUGU |
FastGene Taq Ready Mix | Nippon Genetics | LS27 | |
ITGA5 TaqMan assay | Thermo Scientific | Hs01547673_m1 | |
RNU6B TaqMan assay | Thermo Scientific | 001093 | |
18S rRNA Endogenous Control | Thermo Scientific | 4333760F | |
Gelatin | Sigma Aldrich | G7041 | |
CellTrace Calcein Red-Orange | Thermo Scientific | C34851 | |
PBS | Pan Biotech | P04-53500 | |
BSA | Sigma Aldrich | ||
MACS buffer | Miltenyi Biotec | 130-091-221 | |
Agarose | Sigma Aldrich | A9539 | |
7.1 Tesla animal MRI system | Bruker Corporation | A7906 | |
ImageJ software | National Institutes of Health | upgraded with an AngiogenesisAnalyzer (NIH) | |
MPS device | Bruker Biospin | ||
Matlab software | Mathworks | ||
Ring Neodym Magnet | magnets4you GmbH | RM-10x04x05-G | ø 10 mm; remanescence is ~1.3T, coercivity ≥ 955 kA/m |
Click-iT EdU Alexa Fluor 647 Imaging Kit | Thermo Scientific | C10340 | |
FluorSave Reagent | Merck | 345789 | |
Ultrasonic bath | Bandelin electronic | Type: RK 100 SH |