Sentez ve karakterizasyonu plasental kondroitin sülfat (plCSA) - Lipid hedefleme - polimer nano tanecikleri
Summary
Burada, plasental kondroitin sülfat A bağlama peptid (plCSA-BP) sentezi için bir iletişim kuralı mevcut-Birleşik lipid-polimer nano tanecikleri ile tek adım sonication ve bioconjugate teknikleri. Bu parçacıklar tedavi hedeflenen teslimat en insan tümörleri ve kanserleri ve plasental bozuklukları tedavisinde plasental trophoblasts için bir roman araç oluşturmaktadır.
Abstract
Bir etkili kanser tedavi yöntemi azaltır ve tümörleri ile en az sistemik toksisite ortadan kaldırır. Aktif olarak hedefleme nano tanecikleri kanser tedavisi için umut verici bir yaklaşım sunuyoruz. Glikozaminoglikan plasental kondroitin sülfat (plCSA) çok çeşitli kanser hücrelerinin ve plasental trophoblasts ve sıtma protein VAR2CSA özellikle plCSA için bağlayabilirsiniz ifade edilir. Sıtma protein VAR2CSA, türetilmiş bir bildirilen plasental kondroitin sülfat A bağlama peptid (plCSA-BP), de özellikle kanser hücrelerinin ve plasental trophoblasts plCSA bağlayabilirsiniz. Bu nedenle, nano tanecikleri plCSA BP Birleşik bir araç olarak insan kanser ve plasental trophoblasts için hedeflenen ilaç dağıtım için kullanılabilir. Bu protokol için biz (plCSA-DNPs); doksorubisin ile yüklenen plCSA BP Birleşik lipid-polimer nano tanecikleri sentezlemek için bir yöntem tarif Yöntem bir tek sonication adım ve bioconjugate teknikleri oluşur. Buna ek olarak, plCSA-DNPs, Fizikokimyasal özellikleri ve plasental choriocarcinoma (JEG3) hücreler tarafından hücresel alımını belirlemek de dahil olmak üzere karakterize için birkaç yöntem açıklanır.
Introduction
Bir etkili kanser tedavi yöntemi azaltır ve tümörleri ile en az sistemik toksisite ortadan kaldırır. Bu nedenle, başarılı tedavi yöntemleri keşfetmek için anahtar Seçici tümör hedefliyor. Nano tanecikleri kanser tedavisi için umut verici bir fırsat sunuyoruz ve moleküler derlemeler farklı fonksiyonel grubu ile ilaç etkinliğini artırmak ve azaltmak ilişkili yan etkileri1,2. Ayrıca, nanopartikül sistemleri esas hedef tümörler3ulaşmak için pasif ve aktif hedefleme yararlanmak.
Pasif hedefleme nano tanecikleri ve gelişmiş geçirgenliği ve tümör hücreleri ulaşmak için saklama (EPR) etkileri doğuştan gelen özellikleri patlatır. Katyonik lipozomlar başarıyla çeşitli antikanser ilaçlar tümör klinik uygulamaları4,5,6‘ teslim etmek için kullanılmaktadır. Potansiyel etkili kanser tedavi edici etkiye rağmen düşük ilaç konsantrasyonu tümör bölgesi ve tümör hücrelerinin normal dokuların ayırt etmek için bir yetersizlik pasif hedefleme nano tanecikleri7‘ nin iki önemli sınırlamaları vardır.
Etkin hedefleme stratejileri antijen-antikor, ligand-reseptör ve özellikle uyuşturucu tümörler8‘ e teslim etmek için diğer moleküler tanıma etkileşimleri yararlanın. Glikozaminoglikan plasental kondroitin sülfat (plCSA) genel olarak çoğu kanser hücreleri ve plasental trophoblasts ifade edilir. Ayrıca, sıtma protein VAR2CSA özellikle plCSA9,10‘ a bağlayabilirsiniz. Bu nedenle, VAR2CSA insan kanser hücrelerinin hedefleme için bir araç olabilir. Ancak, VAR2CSA için nano tanecikleri Birleşik zaman, tam uzunlukta protein nano tanecikleri penetrasyon tümör hücreleri içine sınırlayabilir. Son zamanlarda, biz Sıtma protein VAR2CSA türetilmiş bir plCSA bağlama peptid (plCSA-BP), keşfetti. plCSA-BP-Birleşik lipid-polimer nano tanecikleri hızla choriocarcinoma hücreleri ve önemli ölçüde artış doksorubisin (DOX) antikanser aktivite vivo içinde11yapıştırılmış; Bu parçacıklar da özellikle plasental trophoblasts gümrüklü ve uyuşturucu hedeflenen teslimat plasenta12için bir araç olarak hizmet verebilir.
Lipid-polimer nano tanecikleri lipid monolayer kabuk ve hidrofobik bir polimer çekirdek oluşur ve ilaç dağıtım için yeni bir taşıyıcı temsil eder. Bu nano tanecikleri lipozomlar ve kontrol edilebilir nanopartikül boyutu, yüksek biyouyumluluk, sürekli uyuşturucu serbest, yüksek ilaç yükleme verimliliği (LE) ve mükemmel istikrar13gibi polimer nanocarriers avantajlarını birleştirir. Bu çalışmada, biz bir tek adım sonication lipid-polimer nano tanecikleri sentezlemek için kullanılan yöntem. Bu yöntem hızlı, pratik ve ölçek-up için uygundur ve yaygın lipid-polimer nano tanecikleri hazırlamak için bizim grup11,14 ve diğerleri tarafından kullanılmıştır15,16,17,18 .
1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hidroklorid (EDC) crosslinking Aracısı içeren aminler ve carboxylates19biomolecules conjugating için kullanılan popüler bir carbodiimide var. EDC ek olarak, en yaygın konjugasyon reaktif yüzey ve nanoparçacık konjugasyon reaksiyonları20,21N-hydroxysulfosuccinimide (NHS) olduğunu. NHS yan tepkileri azaltmak ve istikrarı geliştirmek ve ester verimini22,23ara ürün.
Burada, plCSA hedefli lipid-polimer nano tanecikleri sentezleme için bir protokol açıklayın. İlk olarak, DOX yüklü lipid-polimer nano tanecikleri (DNPs) tek adım sonication sentezi açıklanmıştır. Sonra plCSA-BP-Birleşik lipid-polimer nano tanecikleri üretmek için EDC/NHS bioconjugate tekniği tanıttı. Bu bioconjugate teknik diğer antikorlar ve peptidler nano tanecikleri için çekimlerine de kullanılabilir. Son olarak, biz plCSA hedefli lipid-polimer nano tanecikleri karakterize etmek için kullanılan Fizikokimyasal özellikleri ve vitro tahlil tanımlamak. Bizce bu plCSA hedefli lipid-polimer nano tanecikleri en insani kanser ve plasental bozuklukları tedavi plasenta payloads hedeflenen teslimini ilaçlara hedeflenen teslimat için etkili bir sistem teşkil edebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu iletişim kuralı plCSA BP Birleşik lipid-polimer nano tanecikleri sentezleme için verimli ve tekrarlanabilir bir yöntem sağlar. Lipid-polimer nano tanecikleri hazırlamak için tek adım sonication Yöntem hızlı, tekrarlanabilir ve Isıtma, vortexing veya buharlaşma içeren tipik nanoprecipitation yöntemlerden farklı değildir. Bu nedenle, Gelişmiş Yöntem sentez zaman önemli ölçüde azaltır. Buna ek olarak, bu protokol için kullanılan EDC/NHS bioconjugate peptidler ve nano tanecikleri antikorlar çe…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser hibe tarafından ulusal anahtar araştırma ve geliştirme programı of China (2016YFC1000402), Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (81571445 ve 81771617) ve Guangdong Eyaleti doğal Bilim Vakfı (2016A030313178) için desteklenen X.F. ve X.F. için Shenzhen temel araştırma fonu (JCYJ20170413165233512)
Materials
| plCSA peptide | Shanghai GL Biochem | 573518 | for peptide synthesis |
| Ethanol absolute | Sinopharm Chemical | 10009218 | for nanoparticles synthesis |
| Soybean lecithin | Avanti Polar Lipids | 441601 | for nanoparticles synthesis |
| DSPE-PEG-COOH | Avanti Polar Lipids | 880125 | for nanoparticles synthesis |
| Doxorubicin | JKChemical | 113424 | for nanoparticles synthesis |
| Acetonitrile | Shanghai Lingfeng | 1008621 | for nanoparticles synthesis |
| PLGA | Sigma-Aldrich | 719897 | for nanoparticles synthesis |
| Ultrasonic processor | Sonics | VCX130 | for nanoparticles synthesis |
| Centrifuge filter (MWCO 10 kDa) | Millipore | UFC801024 | for nanoparticles purification |
| centrifuge | Sigma | 3-18KS | for nanoparticles purification |
| 2-[morpholino]ethanesulfonic acid(MES) | Sigma-Aldrich | M3671 | for peptide conjugation |
| 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) | Sigma-Aldrich | 3450 | for peptide conjugation |
| N-hydroxysuccinimide (NHS) | Sigma-Aldrich | 56480 | for peptide conjugation |
| Dialysis bags | Spectrum | 132592T | for nanoparticles purification |
| PBS | Hyclone | SH30028.01 | for cell culture |
| 10 mL centrifuge tubes, polypropylene | Aladdin | S-025 | for nanoparticles synthesis |
| 15 mL centrifuge tubes, polypropylene | Corning | 430791 | for various applications |
| 0.22 μm sterile syringe filter | Millipore | SLGV033RB | for nanoparticles purification |
| 1 ml syringe, polypropylene | BD | 328421 | for nanoparticles synthesis |
| Malvern Zetasizer | Malvern | Nano ZS | for particle size analyer |
| Phosphotungstic acid | for TEM | ||
| TEM grid | EMCN | BZ10024a | for TEM |
| UV-VIS spectrometer | Leagene | DZ0035 | for TEM |
| Transmission electron microscope |
JEOL | JEM-100CXII | for particle size analyer |
| BCA reagent A | Thermo Fisher Scientific | 23228 | for BCA assay |
| BCA reagent B | Thermo Fisher Scientific | 23224 | for BCA assay |
| 96-Well Plates | Corning | 3599 | for BCA assay |
| Plate reader | Thermo Fisher Scientific | Multiskan™ GO | for BCA assay |
| 12-well plates | Corning | 3513 | for cell culture |
| JEG3 cell | Cell Bank of the Chinese Academy of Sciences | TCHu195 | Human placenta |
| DMEM/F12 | Hyclone | SH30272.01 | phenol red-free |
| Fetal bovine serum (FBS) | GIBCO | 10100 | for cell culture |
| Penicillin/streptomycin | GIBCO | 15070063 | for cell culture |
| Fluorescence microscope | OLYMPUS | CKK53 | for celluar uptake |
| Paraformaldehyde | Shanghai Lingfeng | 1372021 | for celluar uptake |
| DAPI | Sangon Biotech | A606584 | for celluar uptake |
| Mounting medium | Life | P36961 | for celluar uptake |
Referências
- Davis, M. E., Shin, D. M. Nanoparticle therapeutics: an emerging treatment modality for cancer. Nature Reviews Drug Discovery. 7 (9), 771 (2008).
- Nie, S., Xing, Y., Kim, G. J., Simons, J. W. Nanotechnology applications in cancer. Annual Review of Biomedical Engineering. 9, 257-288 (2007).
- Jabir, N. R., et al. An overview on the current status of cancer nanomedicines. Current Medical Research and Opinion. 34 (5), 911-921 (2018).
- Pillai, G. Nanomedicines for Cancer Therapy: An Update of FDA Approved and Those under Various Stages of Development. SOJ Pharmacy & Pharmaceutical Sciences. 1 (2), 1-13 (2014).
- Marta, T., Luca, S., Serena, M., Luisa, F., Fabio, C. What is the role of nanotechnology in diagnosis and treatment of metastatic breast cancer? Promising Scenarios for the Near Future. Journal of Nanomaterials. 2016, e5436458 (2016).
- Dasari, S., Tchounwou, P. B. Cisplatin in cancer therapy: molecular mechanisms of action. European journal of Pharmacology. 740, 364-378 (2014).
- Brigger, I., Dubernet, C., Couvreur, P. Nanoparticles in cancer therapy and diagnosis. Advanced Drug Delivery Reviews. 64, 24-36 (2012).
- Steichen, S. D., Caldorera-Moore, M., Peppas, N. A. A review of current nanoparticle and targeting moieties for the delivery of cancer therapeutics. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 48 (3), 416-427 (2013).
- Salanti, A., et al. Targeting human cancer by a glycosaminoglycan binding malaria protein. Cancer Cell. 28 (4), 500-514 (2015).
- Seiler, R., et al. An Oncofetal Glycosaminoglycan Modification Provides Therapeutic Access to Cisplatin-resistant Bladder Cancer. European Urology. 72 (1), 142-150 (2017).
- Zhang, B., et al. Targeted delivery of doxorubicin by CSA-binding nanoparticles for choriocarcinoma treatment. Drug Delivery. 25 (1), 461-471 (2018).
- Zhang, B., et al. Placenta-specific drug delivery by trophoblast-targeted nanoparticles in mice. Theranostics. 26 (2), 130-137 (2018).
- Zhang, L., et al. Self-assembled lipid–polymer hybrid nanoparticles: a robust drug delivery platform. ACS Nano. 2 (8), 1696-1702 (2008).
- Zheng, M., et al. Single-step assembly of DOX/ICG loaded lipid-polymer nanoparticles for highly effective chemo-photothermal combination therapy. ACS. 7 (3), 2056-2067 (2013).
- Fang, R. H., Aryal, S., Hu, C. -. M. J., Zhang, L. Quick synthesis of lipid− polymer hybrid nanoparticles with low polydispersity using a single-step sonication method. Langmuir. 26 (22), 16958-16962 (2010).
- Gu, L., et al. Folate-modified, indocyanine green-loaded lipid-polymer hybrid nanoparticles for targeted delivery of cisplatin. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition. 28 (7), 690-702 (2017).
- Mandal, B., Mittal, N. K., Balabathula, P., Thoma, L. A., Wood, G. C. Development and in vitro evaluation of core-shell type lipid-polymer hybrid nanoparticles for the delivery of erlotinib in non-small cell lung cancer. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 81, 162-171 (2016).
- Shi, T., et al. Enhanced legumain-recognition and NIR controlled released of cisplatin-indocyanine nanosphere against gastric carcinoma. European Journal of Pharmacology. 794, 184-192 (2017).
- Grabarek, Z., Gergely, J. Zero-length crosslinking procedure with the use of active esters. Analytical Biochemistry. 185 (1), 131-135 (1990).
- Hadjipanayis, C. G., et al. EGFRvIII Antibody-Conjugated Iron Oxide Nanoparticles for Magnetic Resonance Imaging-Guided Convection-Enhanced Delivery and Targeted Therapy of Glioblastoma. Pesquisa do Câncer. 70 (15), 6303-6312 (2010).
- Sadhukha, T., Wiedmann, T. S., Panyam, J. Inhalable magnetic nanoparticles for targeted hyperthermia in lung cancer therapy. Biomaterials. 34 (21), 5163-5171 (2013).
- Jennings, M., Nicknish, J. Localization of a site of intermolecular cross-linking in human red blood cell band 3 protein. Journal of Biological Chemistry. 260 (9), 5472-5479 (1985).
- Staros, J. V. N-hydroxysulfosuccinimide active esters: bis(N-hydroxysulfosuccinimide) esters of two dicarboxylic acids are hydrophilic, membrane-impermeant, protein cross-linkers. Bioquímica. 21 (17), 3950-3955 (1982).
- Valencia, P. M., et al. Single-step assembly of homogenous lipid− polymeric and lipid− quantum dot nanoparticles enabled by microfluidic rapid mixing. ACS. 4 (3), 1671-1679 (2010).
- Altintas, I., et al. Nanobody-albumin nanoparticles (NANAPs) for the delivery of a multikinase inhibitor 17864 to EGFR overexpressing tumor cells. Journal of Controlled Release. 165 (2), 110-118 (2013).
- Maya, S., et al. Cetuximab conjugated O-carboxymethyl chitosan nanoparticles for targeting EGFR overexpressing cancer cells. Carbohydrate Polymers. 93 (2), 661-669 (2013).
- Deepagan, V. G., et al. In vitro targeted imaging and delivery of camptothecin using cetuximab-conjugated multifunctional PLGA-ZnS nanoparticles. Nanomedicine. 7 (4), 507-519 (2012).
- Totaro, K. A., et al. Systematic investigation of EDC/sNHS-mediated bioconjugation reactions for carboxylated peptide substrates. Bioconjugate Chemistry. 27 (4), 994-1004 (2016).
- Sinz, A. Chemical cross-linking and mass spectrometry to map three-dimensional protein structures and protein-protein interactions. Mass Spectrometry Reviews. 25 (4), 663-682 (2006).
- Zhang, B., et al. LDLR-mediated peptide-22-conjugated nanoparticles for dual-targeting therapy of brain glioma. Biomaterials. 34 (36), 9171-9182 (2013).
- Koren, E., Apte, A., Sawant, R. R., Grunwald, J., Torchilin, V. P. Cell-penetrating TAT peptide in drug delivery systems: proteolytic stability requirements. Drug Delivery. 18 (5), 377-384 (2011).
- Chu, Y., et al. Topical ocular delivery to laser-induced choroidal neovascularization by dual internalizing RGD and TAT peptide-modified nanoparticles. International Journal of Nanomedicine. 12, 1353-1368 (2017).
