مقدمة لتقنية الموجات فوق الصوتية مستهدفة تدمير Microbubble
Summary
ويمكن استخدام الموجات فوق الصوتية تدمير Microbubble المستهدفة (UTMD) لتوجيه محدد موقع التسليم من الجزيئات النشطة بيولوجيا ، بما في ذلك الجينات العلاجية ، لهدف الوصول إلى أجهزة الموجات فوق الصوتية ، مثل القلب والكبد<sup> 1-6</sup>.
Abstract
في الجزيئات ، UTMD النشطة بيولوجيا ، مثل الحمض النووي سالبة الشحنة ناقلات البلازميد ترميز الجينات في المصالح ، تضاف إلى قذائف الموجبة من الدهون عوامل التباين microbubble 7-9. في الفئران يمكن أن تدار هذه microbubbles ناقلات تحمل عن طريق الوريد أو مباشرة إلى البطين الأيسر من القلب. ويمكن في جو من الحيوانات أيضا أن تكون عن طريق القسطرة غرست intracoronary. تسليم لاحقة من الدورة الدموية إلى الجهاز المستهدف يحدث من قبل التجويف الصوتية على تردد الرنين لmicrobubbles. يبدو من المرجح أن الطاقة الميكانيكية التي تولدها نتائج الدمار microbubble في تشكيل مسام عابرة أو بين الخلايا البطانية من microvasculature من المنطقة المستهدفة 10. نتيجة لهذا التأثير sonoporation ، هو تعزيز الكفاءة في ترنسفكأيشن وعبر الخلايا البطانية ، وتترسب التحوير ترميز نواقل في الأنسجة المحيطة. DNA البلازميد المتبقية في الدورة الدموية والتي تدهورت بفعل nucleases بسرعة في الدم ، مما يقلل من احتمال مزيد من التسليم لغير sonicated الأنسجة وتؤدي إلى الجهاز ترنسفكأيشن المستهدفة محددة للغاية.
Protocol
Discussion
UTMD يمثل نهجا جديدا لتوصيل الجينات. كما يمكن أن تكون منصة تقنية دمجتها مع أي من العديد من الاستراتيجيات المحتملة للعلاج الجيني ، لتقديم عدد لا يحصى من الجزيئات النشطة بيولوجيا عند المطلوب على درجة عالية من الدقة الأنسجة. القيد الرئيسي للتقنية البيولوجية هو انخفاض كفا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد شمل الدعم منحة NHLBI HL080532 ، NHLBI HL073449 ، NCRR RR16453 ، والمنحة الوطنية AHA في جائزة المعونة (لRVS). مدد شكر خاص لتصميم ملعب المسافة والاستشارات (DCDC) المجموعة ، dcdcgroup.org ، لمساعدتها في إنتاج الفيديو ، وإلى وزارة التعليم الأمريكية منحة رقم P336C050047 التي أسست DCDC.
Materials
| Name of the reagent/equipment | Company | Catalogue number | Comments |
|---|---|---|---|
| 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine | Sigma-Aldrich | P-5911 | component of the microbubble lipid shell |
| 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphatidylethanolamine | Sigma-Aldrich | P-3275 | component of the microbubble lipid shell |
| glucose | Sigma-Aldrich | G5400 | thought to stabilize the microbubbles |
| phosphate-buffered saline | Sigma-Aldrich | P5368 | |
| glycerol | Sigma-Aldrich | G5516 | believed to prevent microbubbles from coalescing |
| Octafluoropropane gas | AirGas | N/A | inert gas used in clinical applications |
| VialMix dental amalgamator | Bristol-Myers Squibb | N/A | |
| 1 MHz, 13mm, unfocused transducer | Olympus | A303S-SU | |
| 20 MHz Function/Arbitrary Waveform Generator | Agilent | 33220A | |
| Power Amplifier | Krohn-Hite Co. | Model 7500 | |
| Hydrophone | Bruel and Kjaer | Type 1803 | |
| Charge Amplifier | Bruel and Kjaer | Type 2634 | |
| 500 MHz Oscilloscope | LeCroy | 9354L | |
| VisualSonics’ Vevo 2100 Imaging System with 34 MHz transducer | VisualSonics | 2100 | |
| 27G one inch tail vein catheters | VisualSonics | N/A | |
| Genie Plus infusion pump | Kent Scientific | GENIE |
References
- Bekeredjian, R., Chen, S., Frenkel, P. A., Grayburn, P. A., Shohet, R. V. Ultrasound-targeted microbubble destruction can repeatedly direct highly specific plasmid expression to the heart. Circulation. 108, 1022-1026 (2003).
- Bekeredjian, R., Katus, H. A., Kuecherer, H. F. Therapeutic use of ultrasound targeted microbubble destruction: a review of non-cardiac applications. Ultraschall Med. 27, 134-140 (2006).
- Chen, S. Regeneration of pancreatic islets in vivo by ultrasound-targeted gene therapy. Gene Ther. 17, 1411-1420 (2010).
- Miao, C. H. Ultrasound enhances gene delivery of human factor IX plasmid. Hum Gene Ther. 16, 893-905 (2005).
- Shimoda, M., Chen, S., Noguchi, H., Matsumoto, S., Grayburn, P. A. In vivo non-viral gene delivery of human vascular endothelial growth factor improves revascularisation and restoration of euglycaemia after human islet transplantation into mouse liver. Diabetologia. 53, 1669-1679 (2010).
- Shohet, R. V. Echocardiographic destruction of albumin microbubbles directs gene delivery to the myocardium. Circulation. 101, 2554-2556 (2000).
- Sirsi, S., Borden, M. Microbubble Compositions, Properties and Biomedical Applications. Bubble Sci Eng Technol. 1, 3-17 (2009).
- Li, H. L. Ultrasound-targeted microbubble destruction enhances AAV-mediated gene transfection in human RPE cells in vitro and rat retina in vivo. Gene Ther. 16, 1146-1153 (2009).
- Lindner, J. R. Microbubbles in medical imaging: current applications and future directions. Nat Rev Drug Discov. 3, 527-532 (2004).
- Newman, C. M., Bettinger, T. Gene therapy progress and prospects: ultrasound for gene transfer. Gene Ther. 14, 465-475 (2007).
- Vancraeynest, D. Myocardial injury induced by ultrasound-targeted microbubble destruction: evidence for the contribution of myocardial ischemia. Ultrasound Med Biol. 35, 672-679 (2009).
