Tecnología celular encapsulada para la entrega de productos biológicos al ojo del ratón
Summary
Aquí se presenta un protocolo para el uso del alginato como polímero en la microencapsulación de células inmortalizadas para la entrega a largo plazo de productos biológicos a ojos de roedores.
Abstract
Muchas terapias actuales en desarrollo para enfermedades del polo posterior del ojo son biológicas. Estos medicamentos deben administrarse con frecuencia, por lo general a través de inyecciones intravítreas. Las células encapsuladas que expresan el biológico de elección se están convirtiendo en una herramienta para la producción y liberación de proteínas locales (por ejemplo, a través de la administración de fármacos a largo plazo). Además, los sistemas de encapsulación utilizan materiales permeables que permiten la difusión de nutrientes, desechos y factores terapéuticos dentro y fuera de las células. Esto ocurre mientras se enmascaran las células de la respuesta inmune del huésped, evitando la necesidad de supresión del sistema inmunitario huésped. Este protocolo describe el uso del alginato como polímero en microencapsulación junto con el método de electrospray como una técnica de microencapsulación. Las células ARPE-19, una línea celular de RPE humana que surge espontáneamente, se ha utilizado en experimentos de terapia celular a largo plazo debido a su funcionalidad de vida útil, y se utiliza aquí para la encapsulación y entrega de las cápsulas a los ojos del ratón. El manuscrito resume los pasos para la microencapsulación celular, el control de calidad y la entrega ocular.
Introduction
Las terapias basadas en células representan técnicas biológicas revolucionarias que se han aplicado ampliamente en la medicina. Recientemente, se han aplicado con éxito en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, enfermedades oculares, y el cáncer. Las terapias celulares cubren una amplia gama de campos, desde el reemplazo celular hasta la administración de fármacos, y este protocolo se centra en este último. Las microcápsulas de alginato biodegradables (MC) han demostrado eficacia como sistema de administración, y se están utilizando ampliamente en el campo biomédico. El alginato se ha utilizado en microencapsulación debido a su sencillo proceso de gelificante, biodegradabilidad, excelente biocompatibilidad y estabilidad en condiciones in vivo1,2,3,4.
El método de electrospray, como técnica de microencapsulación, se ha utilizado con éxito para encapsular péptidos y proteínas utilizando alginato (polímero base) y poli-l-ornitina (polímero de recubrimiento secundario). Ambos polímeros se encuentran naturalmente y se utilizan para su biocompatibilidad5,,6,7. Sin embargo, el principal desafío en las terapias basadas en células es la supresión del sistema inmunitario huésped para evitar efectos secundarios causados por fármacos inmunosupresores. La permeabilidad de las microcápsulas de alginato se considera una propiedad adecuada para la encapsulación celular, que permite la difusión de nutrientes, residuos y factores terapéuticos dentro y fuera de las células mientras los enmascara desde la respuesta inmune del huésped8,9,10.
En el ojo, las células encapsuladas se han utilizado en ensayos clínicos para la administración constante de productos biológicos (es decir, factores de crecimiento11,,12 y antagonistas del factor de crecimiento13) para el tratamiento de la retinitis pigmentosa o degeneración macular relacionada con la edad. Otros objetivos, como los inhibidores del complemento14, también se están explorando actualmente en entornos preclínicos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Esta técnica de encapsulación de células es relativamente rápida y fácil de realizar; sin embargo, ciertos puntos deben tenerse en cuenta para obtener resultados descendentes precisos. Las células deben mantenerse en cultivo en un plato de Petri antes de la encapsulación y mantenerse en la confluencia adecuada. La encapsulación debe realizarse en una campana de ventilación adecuada con flujo de aire regulado, si es posible. Demasiado fuerte de una corriente de aire puede afectar la formación de cápsulas, espec…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
El estudio fue apoyado en parte por subvenciones otorgadas a B. R. por los Institutos Nacionales de Salud (R01EY019320), el Departamento de Asuntos de Veteranos (RX000444 y BX003050), y 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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