Интраназальная доставка терапевтических стволовых клеток в глиобластому в модели мыши
Summary
Стволовые клетки являются перспективными терапевтическими носителями для лечения опухолей головного мозга из-за их внутреннего опухолевого тропизма. Неинвазивная интраназальная доставка стволовых клеток обходит гематоэнцефалический барьер и демонстрирует сильный потенциал для клинического перевода. В этой статье обобщены основные принципы доставки интраназальных стволовых клеток в мышиную модель глиомы.
Abstract
Внутренний тропизм к злокачественным новообразованиям мозга делает стволовые клетки перспективными носителями терапевтических агентов против злокачественных опухолей. Доставка терапевтических стволовых клеток по интраназальному маршруту – это недавно открытая альтернативная стратегия с сильным потенциалом для клинического перевода из-за ее неинвазивного характера по сравнению с внутричерепной имплантацией или доставкой по системным маршрутам. Отсутствие гематоэнцефалического барьера еще более усиливает терапевтический потенциал стволовых клеток, подвергающихся интраназальному вхождению мозга. В этой статье обобщаются основные методы, используемые в наших исследованиях, и излагаются основные принципы интраназальной стратегии доставки стволовых клеток с использованием мышиной модели внутричерепных ксенотрансплантатов глиомы. Мы демонстрируем оптимизированные процедуры, которые генерируют согласованные и воспроизводимые результаты с определенными заранее определенными экспериментальными параметрами и предлагают рекомендации для упрощенного рабочего потока, которые обеспечивают эффективное выполнение и надежный опытКонечный результат. Статья призвана служить базой для дальнейшей экспериментальной настройки на основе гипотезы, типов стволовых клеток или особенностей опухоли.
Introduction
Низкая токсичность, низкая иммуногенность и внутренний потоотдел опухоли мозга стволовых клеток человека являются привлекательными чертами для доставки терапевтических средств 1 . Новые терапевтические средства на основе стволовых клеток для злокачественных опухолей головного мозга являются перспективными нововведениями, разработанными в последние годы, а интраназальная адаптация этой терапевтической стратегии представляет собой скачок к клиническому переводу, поскольку неинвазивное и повторное введение может значительно снизить барьер для приложений пациентов и Могут быть адаптированы для амбулаторных услуг без общей анестезии или длительной стационарной службы, связанной с инвазивными хирургическими процедурами 1 , 2 , 3 , 4 .
Мы и другие стали инициаторами интраназального пути доставки стволовых клеток к опухолям головного мозга и заложили основы для некоторых основных принциповТрансляционных исследований с использованием моделей 2 , 3 , 4 мышиного ксенотрансплантата, а также исследовали миграцию стволовых клеток in vivo с помощью реагентов реагентов магнитно-резонансной томографии (MRI) 2 . Благодаря этим экспериментальным исследованиям мы накопили значительный опыт и получили представление о том, как наилучшим образом построить надежную стратегию доклинической оценки с использованием хорошо известных моделей мышиных ксенотрансплантатов (PDX) злокачественной глиомы, сохраняя при этом разрешение на исследование для изучения Тонкие механические детали сложных биологических явлений интраназального ввода мозга терапевтических стволовых клеток, доставляемых в полость носа. Здесь мы описываем принципы стандартизованного рабочего протокола для демонстрации текущего состояния экспериментальных исследований с использованием хорошо налаженной линии нервных стволовых клеток человека HB1.F3.CD 5 <sup>, 6 , 7 , 8 , который легко модифицируется для адаптации к конкретным опухолевым моделям или стратегиям с использованием человеческих стволовых клеток в качестве терапевтических носителей.
Protocol
Representative Results
Discussion
Хотя интраназальный путь доставки лекарств широко изучен для небольших молекул, наномедицинов и белковых соединений 18 , применение терапевтических стволовых клеток для нацеливания опухолей внутрипозвоночного мозга является очень новым в спектре терапевтических опухол…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана 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).
