Intranasal levering af terapeutiske stamceller til glioblastom i en musemodel
Summary
Stamceller er lovende terapeutiske bærere til at behandle hjernetumorer på grund af deres indre tumor tropisme. Ikke-invasiv intranasal stamcelleudlevering omgår blodhjernebarrieren og viser stærkt potentiale for klinisk oversættelse. Denne artikel opsummerer de grundlæggende principper for intranasal stamcelle levering i en musemodel af gliom.
Abstract
Den egentlige tropisme mod hjernens maligniteter gør stamceller som lovende bærere af terapeutiske midler mod maligne tumorer. Levering af terapeutiske stamceller via den intranasale vej er en nyligt opdaget alternativ strategi med stærkt potentiale for klinisk oversættelse på grund af dets ikke-invasive karakter sammenlignet med intrakraniel implantation eller levering via systemiske veje. Manglen på blodhjernebarriere styrker yderligere det terapeutiske potentiale hos stamceller, der gennemgår intranasal hjerneindgang. Denne artikel opsummerer de væsentlige teknikker, der anvendes i vores undersøgelser, og beskriver de grundlæggende principper for intranasal strategi for stamcelletilførsel ved hjælp af en musemodel af intrakraniale gliomentraler. Vi demonstrerer de optimerede procedurer, der genererer konsistente og reproducerbare resultater med specifikke forudbestemte eksperimentelle parametre og tilbyder retningslinjer for strømlinet arbejdsstrøm, der sikrer effektiv eksekvering og pålidelig eksperimentNtal udfald. Artiklen er designet til at fungere som en basislinje til yderligere eksperimentel tilpasning baseret på hypotese, stamceller eller tumorspecifikationer.
Introduction
Lav toksicitet, lav immunogenicitet og indre hjernetumor tropisme af humane stamceller er attraktive træk ved levering af terapeutiske vehikler 1 . Nye stamceller-baserede terapier til maligne hjernetumorer er lovende innovationer udviklet i de senere år, og den intranasale tilpasning af denne terapeutiske strategi er et spring mod klinisk oversættelse, idet ikke-invasiv og gentagen administration dramatisk kan reducere barrieren for patientapplikationer og Kan være tilpasningsberettigede til outpatienttjenester uden generel anæstesi eller langvarig patientbehandling i forbindelse med invasive kirurgiske procedurer 1 , 2 , 3 , 4 .
Vi og andre har ført til den intranasale vej for stamcelleudlevering til hjernetumorer og har lagt jorden til at arbejde for nogle af de grundlæggende principperAf translationel forskning ved anvendelse af muse xenograft-modeller 2 , 3 , 4 samt undersøgelse af migration af stamceller in vivo via magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) reagensbærere 2 . Gennem disse pilotundersøgelser har vi samlet stor erfaring og fået indsigt i, hvordan man bedst kan opbygge en robust præklinisk evalueringsstrategi ved brug af veletablerede patenterede xenograft (PDX) musemodeller af malignt gliom, samtidig med at undersøgelsesresolutionen opretholdes for at undersøge Nyanserede mekaniske detaljer af de sofistikerede biologiske fænomener af den intranasale hjerneindtrængning af terapeutiske stamceller leveret til næsehulen. Her beskriver vi principperne for en standardiseret driftsprotokol for at demonstrere den aktuelle tilstand af eksperimentelle undersøgelser ved anvendelse af en veletableret human neural stamcellelinje HB1.F3.CD 5 <sup>, 6 , 7 , 8 , som let kan modificeres til at tilpasse sig specifikke tumormodeller eller strategier ved anvendelse af humane stamceller som terapeutiske bærere.
Protocol
Representative Results
Discussion
Selvom den intranasale rute for lægemiddelafgivelse er blevet udforsket bredt for små molekyler, nanomedicin og proteinforbindelser ens 18 , er anvendelsen af terapeutiske stamceller til intranasal hjernetumor-målretning meget ny i spektret af hjernetumorterapeutik under udvikling 2 , 3 , 4 . Der er involveret egentlige kompleksiteter med hensyn til betegnelsen af stamceller i næsehulen, …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af NIH R01NS087990 (MSL, IVB).
Materials
| Stereotaxic frame | Kopf Instruments | Model 900 | |
| Hypoxic Cell Culture Incubator | ThermoFisher Scientific | VIOS 160i | |
| Cell culture supplies (Plastics) | ThermoFisher Scientific | Varies | Replaceable with any source |
| Legend Micro 21R Refrigerated Microcentrifuge | ThermoFisher Scientific | 75002490 | Replaceable with any source |
| Bench centrifuge Sorvall ST16R | ThermoFisher Scientific | 75004240 | Replaceable with any source |
| Micro syringe 702N 25µl (22S/2"/2) | Hamilton Company | 80400 | Flat tip |
| Sample Tray for Irradiator | Best Theratronics | A13826 | To set up mice protection with lead shield |
| Leica DMi8 Microscope | Leica Microsystem | Custom setup | |
| Leica CM1860 UV cryostat | Leica Microsystem | Custom setup | |
| Exel International Insulin Syringe | ThermoFisher Scientific | 14-841-31 | |
| Corning Phosphate Buffer Saline | Corning Cellgro/ThermoFisher | 21-031-CV | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | Corning Cellgro/ThermoFisher | 11965-084 | |
| Trypsin 0.05% | Corning Cellgro/ThermoFisher | 25300054 | |
| Hyaluronidase from bovine testes | MilliporeSigma | H3506 |
Referências
- Shah, K. Stem cell-based therapies for tumors in the brain: are we there yet?. Neuro Oncol. 18 (8), 1066-1078 (2016).
- Balyasnikova, I. V., et al. Intranasal delivery of mesenchymal stem cells significantly extends survival of irradiated mice with experimental brain tumors. Mol Ther. 22 (1), 140-148 (2014).
- Reitz, M., et al. Intranasal delivery of neural stem/progenitor cells: a noninvasive passage to target intracerebral glioma. Stem Cells Transl Med. 1 (12), 866-873 (2012).
- Dey, M., et al. Intranasal Oncolytic Virotherapy with CXCR4-Enhanced Stem Cells Extends Survival in Mouse Model of Glioma. Stem Cell Reports. 7 (3), 471-482 (2016).
- Ahmed, A. U., et al. A preclinical evaluation of neural stem cell-based cell carrier for targeted antiglioma oncolytic virotherapy. J Natl Cancer Inst. 105 (13), 968-977 (2013).
- Kim, S. K., et al. Human neural stem cells target experimental intracranial medulloblastoma and deliver a therapeutic gene leading to tumor regression. Clin Cancer Res. 12 (18), 5550-5556 (2006).
- Lee, D. H., et al. Targeting rat brainstem glioma using human neural stem cells and human mesenchymal stem cells. Clin Cancer Res. 15 (15), 4925-4934 (2009).
- Lesniak, M. S. Targeted therapy for malignant glioma: neural stem cells. Expert Rev Neurother. 6 (1), 1-3 (2006).
- Robinson, K. GLPs and the Importance of Standard Operating Procedures. BioPharm International. 16 (8), (2003).
- World Health Organization on behalf of the Special Programme for Research and Training in Tropical Diseases. . Handbook: Good Laboratory Practice (GLP). , (2009).
- NIH. . Number: NOT-OD-16-011. Implementing Rigor and Transparency) in NIH & AHRQ Research Grant Applications. , (2015).
- Wakimoto, H., et al. Maintenance of primary tumor phenotype and genotype in glioblastoma stem cells. Neuro Oncol. 14 (2), 132-144 (2012).
- Cheng, S. H., et al. Dynamic In Vivo SPECT Imaging of Neural Stem Cells Functionalized with Radiolabeled Nanoparticles for Tracking of Glioblastoma. J Nucl Med. 57 (2), 279-284 (2016).
- Pritchett-Corning, K. R., Luo, Y., Mulder, G. B., White, W. J. Principles of rodent surgery for the new surgeon. J Vis Exp. (47), (2011).
- Clark, A. J., Fakurnejad, S., Ma, Q., Hashizume, R. Bioluminescence Imaging of an Immunocompetent Animal Model for Glioblastoma. J Vis Exp. (107), (2016).
- Ulasov, I. V., et al. Survivin-driven and fiber-modified oncolytic adenovirus exhibits potent antitumor activity in established intracranial glioma. Hum Gene Ther. 18 (7), 589-602 (2007).
- Danielyan, L., et al. Intranasal delivery of cells to the brain. Eur J Cell Biol. 88 (6), 315-324 (2009).
- Dhuria, S. V., Hanson, L. R., Frey, W. H. Intranasal delivery to the central nervous system: mechanisms and experimental considerations. J Pharm Sci. 99 (4), 1654-1673 (2010).
- Gross, E. A., Swenberg, J. A., Fields, S., Popp, J. A. Comparative morphometry of the nasal cavity in rats and mice. J Anat. 135 (Pt 1), 83-88 (1982).
- Marieb, E. N., Hoehn, K. . Human Anatomy & Physiology. , (2007).
