JoVE Journal > Cancer Research
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Pesquisa do Câncer

単層カーボンナノ チューブ (SWCNT) による生体内での多発性骨髄腫細胞の増殖の抑制-MALAT1 アンチセンス Oligos を配信

Published: December 13, 2018
doi:
10.3791/58598
, ,
1Department of Cancer Biology, Lerner Research Institute,Cleveland Clinic, 2Department of Medical Oncology, Dana-Farber Cancer Institute,Harvard Medical School

Summary

この原稿は、単層カーボンナノ チューブ (SWCNT) の合成を説明します-共役、SWCNT の確実な配信との強力な治療効果を発揮する MALAT1 gapmer アンチセンス DNA オリゴヌクレオチド (SWCNT 対策 MALAT1)反 MALAT1 の in vitro および in vivo。合成、修正、活用方法を使用し、SWCNT 反 MALAT1 の注入.

Abstract

単層カーボンナノ チューブ (SWCNT) は、合成小分子薬、オリゴヌクレオチド、タンパク質などの細胞に複数の種類の薬を提供するのに使用されているナノ粒子の新しいタイプです。SWCNT、カスタマイズ可能な寸法、表面的な広域がありその表面にさまざまな変更を薬で柔軟にバインドできます。したがって、それは細胞に薬を輸送するための理想的なシステムです。長鎖非コード Rna (lncRNAs) 性 RNA 200 以上のクラスターは、nt では、蛋白質に翻訳することはできませんが、生物学的および病態生理学的プロセスに重要な役割を果たします。転移による肺腺癌成績証明書 1 (MALAT1) は非常に節約された lncRNA です。ハイレベル MALAT1 多発性骨髄腫 (MM) を含む様々 な癌の予後に関連していることを示した。我々 は MALAT1 が MM; 重さ: DNA 修復と細胞死を調節することを明らかにしました。したがって、MALAT1 は、ミリメートルのため治療上のターゲットとして考えることが。しかし、体内の MALAT1 の抑制/ノックダウンするアンチセンスの oligo の効率的な配信はまだ問題です。本研究で我々 ペグ 2000 SWCNT を変更してそれに反 MALAT1 オリゴを共役、この化合物の in vitro の配信をテスト、播種 MM マウス モデルに静脈内に挿入し、観察する示す MM 進行を大幅に抑制その SWCNT 反 MALAT1 gapmer DNA の最適な配信シャトルしています。

Introduction

SWCNT は理想的な忍容性と体外1と生体2で最小毒性安定的かつ効率的に薬、タンパク質、低分子核酸などの様々 なタイプを提供できる斬新なナノ材料です。機能性 SWCNT 素晴らしい生体適合性と水への溶解度が小さい分子シャトルとして使用することができます、細胞膜3,4,5を貫通するそれらを運ぶことができます。

lncRNAs は RNA のクラスター (> 200 nt) それはゲノムから mRNA に転写されますが、タンパク質に変換することはできません。増加する証拠は、lncRNAs 遺伝子式6の規制に参加し、開始と MM7,8,9を含むがんのほとんどの種類の進行に関与していることを示しています。MALAT1 は核濃縮の非翻訳転写 2 (NEAT2) と非常に節約された lncRNA10。MALAT1 転移性肺非小細胞癌 (NSCLC)11、当初認識されましたが数多く腫瘍5,12,13; で過剰に発現されています。それは最も高い表現の lncRNAs の一つで、MM8,14の予後と相関しています。MALAT1 の発現レベルは致命的なコース髄 MM 患者のみ15MM と診断されたものと比較して有意に高かった。

以前の研究では、ターゲット MALAT1 gapmer DNA アンチセンス オリゴヌクレオチドを使用してによって、反 MALAT1 oligos 確実 DNA 損傷と MM16アポトーシスにつながるを確認した (アンチ MALAT1) MM 細胞に。Gapmer DNA をアンチセンス DNA 構成・ 2′-青梅-Rna、RNase H 一度バインド活動17MALAT1 胸の谷間を促す可能性がありますしました。アンチセンス oligos の in vivo デリバリー効率はまだその臨床での使用を制限します。

配信をテストするには、DNA は DSPE PEG2000 アミン標識抗 MALAT1 gapmer 抗 MALAT1 gapmer oligos の SWCNT の効果は、SWCNT を官能基化。SWCNT 反 MALAT1、静脈内に注入 MM 播種性マウス モデル;4 回の治療後は、印象的な抑制が観察されます。

Protocol

すべての実験動物を含む事前クリーブランド クリニック IACUC (機関動物ケアおよび使用委員会) によって承認されました。 1. 機能性カーボンナノ チューブの合成 単層カーボンナノ チューブの 1 mg、5 mg DSPE ・ PEG2000 – アミンとシンチレーション バイアル (20 mL) での滅菌ヌクレアーゼ フリー水 5 mL を混ぜます。それを振るも完全にすべての試薬を溶解します。 …

Representative Results

反 MALAT1 gapmer MM で DNA の抑制効果を示すためには、我々 は MALAT1 の発現をノックダウンし、H929 および MM.1S 細胞でそれを使用します。48 時間後、ノックダウン効率の分析のため収集された細胞と抗 MALAT1 gapmer またはコントロール DNA 細胞のアポトーシスの状態をトランスフェクトしました。qRT PCR 結果反 MALAT1 gapmer DNA が効率的にノックダウン H929 と MM.1S 細胞における M…

Discussion

証拠は lncRNAs MM7,8,9; を含む癌の多数の生理学的および病態生理学的プロシージャの規則の部分を取ることを示しています。アンチセンスオリゴヌクレオチド20,21,22では実現することができますがん治療の対象となる可能性があります。米国食品医薬品局…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者に感謝ラーナー研究所ゲノム、プロテオームと彼らの支援のためのイメージング コアとサポートします。資金: この作業は、財政的に NIH/NCI の助成 R00 CA172292 (J.J.Z.) に (J.J.Z.) をスタートアップ資金と臨床トランスレーショナル科学共同 (CTSC) (J.J.Z.) にケース ウェスタン リザーブ大学コア使用率のパイロット グラントのによって支えられました。この作品は、国立機関の健康 SIG グラント 1S10OD019972-01 からの資金で購入したライカ SP8 共焦点顕微鏡を利用されています。

Materials

SWCNTs Millipore-Sigma 704113
DSPE-PEG2000-Amine Avanti Polar Lipids 880128
bath sonicator VWR 97043-992
4 mL centrifugal filter Millipore-Sigma Z740208-8EA
UV/VIS spectrometer Thermo Fisher Scientific accuSkan GO UV/Vis Microplate Spectrophotometer extinction coefficient of 0.0465 L/mg/cm at 808 nm
Sulfo-LC-SPDP ProteoChem c1118
DTT solution Millipore-Sigma 43815
NAP-5 column GE Healthcare 17-0853-01
in vivo imaging system PerkinElmer
NOD.CB17-Prkdcscid/J mice Charles River lab 250
Flow cytometer Becton Dickinso
Lipofectamine Invitrogen 11668019 Lipofectamine2000
Fetal bovine serum (FBS) Invitrogen 10437-028
RMPI-1640 medium Invitrogen 11875-093
MALAT1-QF: synthesized by IDT Company 5’- GTTCTGATCCCGCTGCTATT – 3’
MALAT1-QR: synthesized by IDT Company 5’- TCCTCAACACTCAGCCTTTATC – 3’
GAPDH-QF: synthesized by IDT Company 5’- CAAGAGCACAAGAGGAAGAGAG – 3’
GAPDH-QR: synthesized by IDT Company 5’- CTACATGGCAACTGTGAGGAG – 3’
Quantitative PCR using SYBR Green PCR master mix Thermo Fisher Scientific A25780
RevertAid first-stand cDNA synthesis kit Thermo Fisher Scientific K1621
anti-MALAT1 synthesized by IDT Company 5’-mC*mG*mA*mA*mA*C*A*T*T
*G*G*C*A*C*A*mC*mA*mG*mC*mA-3’
Cell Viability Assay Kit Promega Corporation G7570 CellTiter-GloLuminescent Cell Viability Assay Kit
accuSkan GO UV/Vis Microplate Spectrophotometer Thermo Fisher Scientific
centrifugal filter Millipore-Sigma UFC910008
SPSS software IBM version 24.0
D-Luciferin Millipore-Sigma L9504
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referências

  1. Jiang, X., et al. RNase non-sensitive and endocytosis independent siRNA delivery system: delivery of siRNA into tumor cells and high efficiency induction of apoptosis. Nanoscale. 5 (16), 7256-7264 (2013).
  2. Murakami, T., et al. Water-dispersed single-wall carbon nanohorns as drug carriers for local cancer chemotherapy. Nanomedicine (Lond). 3 (4), 453-463 (2008).
  3. Kam, N. W., Dai, H. Carbon nanotubes as intracellular protein transporters: generality and biological functionality. Journal of the American Chemical Society. 127 (16), 6021-6026 (2005).
  4. Kam, N. W., Liu, Z., Dai, H. Functionalization of carbon nanotubes via. cleavable disulfide bonds for efficient intracellular delivery of siRNA and potent gene silencing. Journal of the American Chemical Society. 127 (36), 12492-12493 (2005).
  5. Kam, N. W., Liu, Z., Dai, H. Carbon nanotubes as intracellular transporters for proteins and DNA: an investigation of the uptake mechanism and pathway. Angewandte Chemie International Edition in English. 45 (4), 577-581 (2006).
  6. Ntziachristos, P., Abdel-Wahab, O., Aifantis, I. Emerging concepts of epigenetic dysregulation in hematological malignancies. Nature Immunology. 17 (9), 1016-1024 (2016).
  7. Evans, J. R., Feng, F. Y., Chinnaiyan, A. M. The bright side of dark matter: lncRNAs in cancer. Journal of Clinical Investigation. 126 (8), 2775-2782 (2016).
  8. Ronchetti, D., et al. Distinct lncRNA transcriptional fingerprints characterize progressive stages of multiple myeloma. Oncotarget. 7 (12), 14814-14830 (2016).
  9. Wong, K. Y., et al. Epigenetic silencing of a long non-coding RNA KIAA0495 in multiple myeloma. Molecular Cancer. 14, 175 (2015).
  10. Schmidt, L. H., et al. The long noncoding MALAT-1 RNA indicates a poor prognosis in non-small cell lung cancer and induces migration and tumor growth. Journal of Thoracic Oncology. 6 (12), 1984-1992 (2011).
  11. Ji, P., et al. MALAT-1, a novel noncoding RNA, and thymosin beta4 predict metastasis and survival in early-stage non-small cell lung cancer. Oncogene. 22 (39), 8031-8041 (2003).
  12. Luo, J. H., et al. Transcriptomic and genomic analysis of human hepatocellular carcinomas and hepatoblastomas. Hepatology. 44 (4), 1012-1024 (2006).
  13. Guffanti, A., et al. A transcriptional sketch of a primary human breast cancer by 454 deep sequencing. BMC Genomics. 10, 163 (2009).
  14. Cho, S. F., et al. MALAT1 long non-coding RNA is overexpressed in multiple myeloma and may serve as a marker to predict disease progression. BMC Cancer. 14, 809 (2014).
  15. Handa, H., et al. Long non-coding RNA MALAT1 is an inducible stress response gene associated with extramedullary spread and poor prognosis of multiple myeloma. British Journal of Haematology. 179 (3), 449-460 (2017).
  16. Hu, Y., et al. Targeting the MALAT1/PARP1/LIG3 complex induces DNA damage and apoptosis in multiple myeloma. Leukemia. , (2018).
  17. Lennox, K. A., Behlke, M. A. Cellular localization of long non-coding RNAs affects silencing by RNAi more than by antisense oligonucleotides. Nucleic Acids Research. 44 (2), 863-877 (2016).
  18. Kam, N. W., O’Connell, M., Wisdom, J. A., Dai, H. Carbon nanotubes as multifunctional biological transporters and near-infrared agents for selective cancer cell destruction. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (33), 11600-11605 (2005).
  19. Zeineldin, R., Al-Haik, M., Hudson, L. G. Role of polyethylene glycol integrity in specific receptor targeting of carbon nanotubes to cancer cells. Nano Letters. 9 (2), 751-757 (2009).
  20. Amodio, N., D’Aquila, P., Passarino, G., Tassone, P., Bellizzi, D. Epigenetic modifications in multiple myeloma: recent advances on the role of DNA and histone methylation. Expert Opinion on Therapeutic Targets. 21 (1), 91-101 (2017).
  21. Ahmad, N., Haider, S., Jagannathan, S., Anaissie, E., Driscoll, J. J. MicroRNA theragnostics for the clinical management of multiple myeloma. Leukemia. 28 (4), 732-738 (2014).
  22. Amodio, N., et al. Drugging the lncRNA MALAT1 via. LNA gapmeR ASO inhibits gene expression of proteasome subunits and triggers anti-multiple myeloma activity. Leukemia. , (2018).
  23. Highleyman, L. FDA approves fomivirsen, famciclovir, and Thalidomide. Food and Drug Administration. BETA. 5, (1998).
  24. Smith, R. J., Hiatt, W. R. Two new drugs for homozygous familial hypercholesterolemia: managing benefits and risks in a rare disorder. JAMA Internal Medicine. 173 (16), 1491-1492 (2013).
  25. Aartsma-Rus, A. FDA Approval of Nusinersen for Spinal Muscular Atrophy Makes 2016 the Year of Splice Modulating Oligonucleotides. Nucleic Acid Therapeutics. 27 (2), 67-69 (2017).
  26. Nelson, S. F., Miceli, M. C. FDA Approval of Eteplirsen for Muscular Dystrophy. The Journal of the American Medical Association. 317 (14), 1480 (2017).
  27. Liu, Z., Sun, X., Nakayama-Ratchford, N., Dai, H. Supramolecular chemistry on water-soluble carbon nanotubes for drug loading and delivery. American Chemical Society Nano. 1 (1), 50-56 (2007).
  28. Ali-Boucetta, H., et al. Multiwalled carbon nanotube-doxorubicin supramolecular complexes for cancer therapeutics. Chemical communications (Cambridge). (4), 459-461 (2008).
  29. Bianco, A., Kostarelos, K., Partidos, C. D., Prato, M. Biomedical applications of functionalised carbon nanotubes. Chemical communications. (5), 571-577 (2005).
  30. Hadidi, N., Kobarfard, F., Nafissi-Varcheh, N., Aboofazeli, R. Optimization of single-walled carbon nanotube solubility by noncovalent PEGylation using experimental design methods. International Journal of Nanomedicine. 6, 737-746 (2011).
  31. Padilla-Parra, S., et al. Quantitative imaging of endosome acidification and single retrovirus fusion with distinct pools of early endosomes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (43), 17627-17632 (2012).
  32. Wu, H., Zhu, L., Torchilin, V. P. pH-sensitive poly(histidine)-PEG/DSPE-PEG co-polymer micelles for cytosolic drug delivery. Biomaterials. 34 (4), 1213-1222 (2013).
  33. Oishi, M., Nagatsugi, F., Sasaki, S., Nagasaki, Y., Kataoka, K. Smart polyion complex micelles for targeted intracellular delivery of PEGylated antisense oligonucleotides containing acid-labile linkages. Chembiochem. 6 (4), 718-725 (2005).
  34. Dong, H., Ding, L., Yan, F., Ji, H., Ju, H. The use of polyethylenimine-grafted graphene nanoribbon for cellular delivery of locked nucleic acid modified molecular beacon for recognition of microRNA. Biomaterials. 32 (15), 3875-3882 (2011).
  35. Arunachalam, B., Phan, U. T., Geuze, H. J., Cresswell, P. Enzymatic reduction of disulfide bonds in lysosomes: characterization of a gamma-interferon-inducible lysosomal thiol reductase (GILT). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (2), 745-750 (2000).
  36. Lelimousin, M., Sansom, M. S. Membrane perturbation by carbon nanotube insertion: pathways to internalization. Small. 9 (21), 3639-3646 (2013).
  37. Thomas, M., Enciso, M., Hilder, T. A. Insertion mechanism and stability of boron nitride nanotubes in lipid bilayers. J Phys Chem B. 119 (15), 4929-4936 (2015).
  38. Jin, H., Heller, D. A., Strano, M. S. Single-particle tracking of endocytosis and exocytosis of single-walled carbon nanotubes in NIH-3T3 cells. Nano Letters. 8 (6), 1577-1585 (2008).
  39. Jin, H., Heller, D. A., Sharma, R., Strano, M. S. Size-dependent cellular uptake and expulsion of single-walled carbon nanotubes: single particle tracking and a generic uptake model for nanoparticles. American Chemical Society Nano. 3 (1), 149-158 (2009).
  40. Ruggiero, A., et al. Paradoxical glomerular filtration of carbon nanotubes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (27), 12369-12374 (2010).

Tags

Multiple MyelomaSingle-wall Carbon Nanotube (SWCNT)MALAT1 Antisense OligoOligonucleotide DeliveryIn VivoNanoparticleDrug DeliveryTreatmentCentrifugal FiltrationSulfo-LC-SPDPAnti-MALAT1-Cy3Mouse Model
check_url/pt/58598?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
Lin, J., Hu, Y., Zhao, J. Repression of Multiple Myeloma Cell Growth In Vivo by Single-wall Carbon Nanotube (SWCNT)-delivered MALAT1 Antisense Oligos. J. Vis. Exp. (142), e58598, doi:10.3791/58598 (2018).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image