Technologie cellulaire encapsulée pour la livraison de produits biologiques à l’œil de souris
Summary
Présenté ici est un protocole pour l’utilisation de l’alginate comme un polymère dans la microencapsulation des cellules immortalisées pour la livraison à long terme des produits biologiques aux yeux de rongeur.
Abstract
Beaucoup de thérapies actuelles en cours de développement pour les maladies du pôle postérieur de l’œil sont des produits biologiques. Ces médicaments doivent être administrés fréquemment, généralement par injections intravitréennes. Les cellules encapsulées exprimant le produit biologique de choix deviennent un outil de production et de libération de protéines locales (p. ex., par l’entremise de l’administration de médicaments à long terme). En outre, les systèmes d’encapsulation utilisent des matériaux perméables qui permettent la diffusion de nutriments, de déchets et de facteurs thérapeutiques dans et hors des cellules. Cela se produit tout en masquant les cellules de la réponse immunitaire de l’hôte, en évitant la nécessité de la suppression du système immunitaire hôte. Ce protocole décrit l’utilisation de l’alginate comme polymère dans la microencapsulation couplée à la méthode d’électrospray comme technique de microencapsulation. Les cellules ARPE-19, une lignée de cellules humaines de RPE qui se produisent spontanément, ont été utilisées dans des expériences de thérapie cellulaire à long terme en raison de sa fonctionnalité de vie, et il est utilisé ici pour l’encapsulation et la livraison des capsules aux yeux de souris. Le manuscrit résume les étapes de la microencapsulation cellulaire, du contrôle de la qualité et de la livraison oculaire.
Introduction
Les thérapies à base de cellules représentent des techniques biologiques révolutionnaires qui ont été largement appliquées en médecine. Récemment, ils ont été appliqués avec succès dans le traitement des maladies neurodégénératives, des maladies oculaires et du cancer. Les thérapies cellulaires couvrent un large éventail de domaines allant du remplacement cellulaire à l’administration de médicaments, et ce protocole se concentre sur ce dernier. Les microcapsules alginate biodégradables (MC) ont montré leur efficacité en tant que système d’administration, et elles sont de plus en plus largement utilisées dans le domaine biomédical. L’alginate a été utilisé en microencapsulation en raison de son processus de gélification simple, biodégradabilité, excellente biocompatibilité, et la stabilité dans des conditions in vivo1,2,3,4.
La méthode de l’électrospray, en tant que technique de microencapsulation, a été utilisée avec succès pour encapsuler les peptides et les protéines à l’aide d’alginate (polymère de base) et de poly-l-ornithine (polymère de revêtement secondaire). Les deux polymères sont naturellement trouvés et utilisés pour leur biocompatibilité5,6,7. Cependant, le principal défi dans les thérapies à base de cellules est la suppression du système immunitaire hôte pour éviter les effets secondaires causés par les médicaments immunosuppresseurs. La perméabilité des microcapsules alginées est considérée comme une propriété appropriée pour l’encapsulation cellulaire, qui permet la diffusion de nutriments, de déchets et de facteurs thérapeutiques dans et hors des cellules tout en les masquant de la réponse immunitaire hôte8,9,10.
Dans l’œil, des cellules encapsulées ont été utilisées dans des essais cliniques pour l’administration constante de produits biologiques (c.-à-d. les facteurs de croissance11,12 et les antagonistes du facteur de croissance13) pour le traitement de la rétinite pigmentaire ou de la dégénérescence maculaire liée à l’âge. D’autres cibles telles que les inhibiteurs de complément14 sont également actuellement explorées dans des contextes précliniques.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cette technique d’encapsulation cellulaire est relativement rapide et facile à exécuter; toutefois, il faut garder certains points à l’esprit pour obtenir des résultats précis en aval. Les cellules doivent être maintenues en culture dans un plat Petri avant l’encapsulation et maintenues à la confluence appropriée. L’encapsulation doit être effectuée dans un capot de ventilation approprié avec le flux d’air réglementé, si possible. Un courant d’air trop fort peut affecter la formation de capsules,…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
L’étude a été appuyée en partie par des subventions accordées à B. R. par les National Institutes of Health (R01EY019320), le ministère des Anciens Combattants (RX0004444 et BX003050) et la South Carolina SmartState Endowment.
Materials
| 3 mL Syringe | BD | 309656 | |
| 30 G 1" Blunt needle | SAI Infusion technology | B30-100 | |
| Alginic acid sodium salt, from brown algae | Sigma | A0682 | |
| Atropine Sulfate Ophthalmolic solution (1%) | Akorn | NDC 17478-215-15 | for pupil dilation |
| BD 1 mL Syringe 26 G x 3/8 (0.45 mm x 10 mm) | Becton, Dickinson and Company | DG518105 500029609 REF 309625 | to generate the guide hole |
| Calcium chloride, Anhydrous, granular | Sigma | C1016 | |
| GenTeal Tears | Alcon | NDC 0078-0429-47 | to lubricate the eyes during anesthesia |
| Goniotaire: Hypromellose (2.5%) Ophthalmolic Demulcent Solution (Sterile) | Altaire Pharmaceuticals Inc. | NDC 59390-182-13 | to lubricate the eyes during anesthesia |
| Hamilton Needle/syringe Tip: 27 Gauge, Small Hub RN NDL, custum length (12mm), point style 3, 6/PK | Hamilton | 7803-01 | for intravitreal delivery of capsules |
| Hamilton Syringe: 2.5 µL, Model 62 RN SYR, NDL Sold Separately | Hamilton | 7632-01 | for intravitreal delivery of capsules |
| HEPES buffer, 1M | Fisher Bioreagents | BP299100 | |
| High voltage generator | ESD EMC Technology | ES813-D20 | |
| LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit | Thermofisher Scientific | L3224 | |
| L-Ornithine hydrochloride, 99% | Alfa Aesar | A12111 | |
| Neomycin and Polymyxin B Sulfates and Dexamethasone Ophthalmolic Ointment | SANDOZ | NDC 61314-631-36 | antibiotic to prevent infection after intravitreal injection |
| Phenolephrine Hydrochloride Ophthalmolic Solution (2.5%) | Akorn | NDC 17478-201-15 | for pupil dilation |
| Sodium Chloride | Sigma | S-5886 | |
| Sterile syringe filters, 0.2 um | VWR | 28143-312 | |
| Syringe pump | GRASEBY | MS16A |
Referências
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