MR молекулярной визуализации рака простаты с небольшой молекулярной CLT1 пептида целевых Агента Contrast
Summary
Чтобы продемонстрировать молекулярной визуализации рака MR с небольшим пептидом целевой MRI контрастный агент, специфичную для сгустками белками плазмы в строме опухоли в мышиной модели рака простаты.
Abstract
Опухоль внеклеточный матрикс имеет множество связанных с раком белков, которые могут быть использованы в качестве маркеров для молекулярной визуализации рака. В этой работе мы продемонстрировали эффективное рака MR молекулярное воображение с небольшой молекулярной пептида целевой моноамид комплекс Б-г-DOTA как целевой МРТ контрастного вещества, характерные для сгустками плазмы белков в опухоли стромы. Мы провели эксперимент оценки эффективности агента для неинвазивного обнаружения опухоли простаты с МРТ в мышиной ортотопического ПК-3 модели рака простаты. Целевое контрастное вещество было эффективным для получения значительное повышение контрастности опухоли при низкой дозе 0,03 ммоль Gd / кг. Пептид целевой МРТ контрастное вещество является перспективным для MR молекулярной визуализации опухоли предстательной железы.
Introduction
Эффективная визуализация, связанных с раком молекулярных мишеней имеет большое значение для повышения точности ранней диагностики рака и диагностики. Магнитно-резонансная томография (МРТ) является мощным клиническим методом визуализации с высоким пространственным разрешением и без ионизирующего излучения 1. Тем не менее, не нацелено контрастное вещество не доступен для молекулярной визуализации клиническая рака MR. Инновационный дизайн и разработка целевых контрастных агентов способствовала бы дальнейшему развитию применения молекулярной визуализации рака MR. Значительные усилия были предприняты для разработки целевых контрастных агентов для МР томографии биомаркеров, выраженных на поверхности раковых клеток. Из-за относительно низкой чувствительности МРТ и низкой концентрации этих биомаркеров, это вызов для генерации достаточного повышение контрастности для эффективного MR молекулярной визуализации с использованием небольших молекулярных целевых контрастные вещества 2,3. Для того чтобы получить достаточное усиление, различные системы доставки успеч как липосомы, наночастицы и полимерных конъюгатов с высокой полезной нагрузкой парамагнитных Gd (III) хелатов были подготовлены для увеличения локальной концентрации контрастных агентов на целевых сайтах 4,5. Хотя эти системы доставки были способны генерировать значительное улучшение опухоли на животных моделях, их большие размеры привело к медленной и неполной выведения из организма, что приводит к длительной накопления токсичных Gd (III) ионов, которые могут вызвать серьезные проблемы безопасности 6. В последнее время некоторые исследования показали, что ограничения МРТ для молекулярной визуализации можно преодолеть, выбрав соответствующие молекулярные биомаркеры с высокой локальной выражения в очагах поражения и с помощью небольших молекул вещества, которые могут быть легко выводятся из организма 7,8. Ключевой особенностью этих агентов в том, что они ориентированы на молекулярных маркеров обильно присутствующие в больные ткани с небольшим присутствием в нормальных тканях. Высокая концентрация контрастных агентов может связываться с этих целей, в результате чего достаточно больдостаточные повышение контрастности для эффективного MR молекулярной визуализации. С их размер меньше, чем порог почечной фильтрации, несвязанные контрастные вещества могут быть легко выводится из организма с уменьшенной фонового шума. Мы выбрали универсальную связанную с раком биомаркеров, со сгустками белки плазмы, которые в изобилии существуют в опухолевой стромы, и редко присутствуют в нормальных тканях 9. Мы синтезировали целевой контрастное вещество, содержащее небольшое ориентации пептид CGLIIQKNEC (CLT1), который показал сильное специфическое связывание с PC3 простаты модели опухоли 10 и четыре Б-г-DOTA моноамид хелаты. Здесь мы предоставляем методологию рака MR молекулярной визуализации для выявления опухолей у мышей.
Protocol
Representative Results
Discussion
Критические шаги
Выбор надлежащего Biomarker и с прицелом на небольшие пептид
Для успешной разработки целевой контрастное вещество с небольшой размер, два ключевых момента необходимо учитывать. Во-первых, важно выбрать правильный молекулярные биома…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа частично поддержана Американской ассоциации сердца ГРА Весна 09 докторантуру (09POST2250268) и NIH R01 CA097465. Мы высоко ценим доктора Вэнь Ли и д-р Викас Gulani для испытания протокола МРТ и настройки, и г-жу Yvonne Паркер за ее помощь в имплантации опухоли.
Materials
| REAGENTS | |||
| Fmoc protected amino acids | EMD Chemicals Inc | ||
| DOTA-tris(t-Bu) | TCI America | ||
| PyBOP, HOBt, HBTU | Nova Biochem | ||
| DIPEA, Thallium(III) trifluoroacetate, TIS | Sigma-Aldrich Corp. | ||
| Texas Red, succinimidyl ester, single isomer | Invitrogen | T20175 | |
| EQUIPMENTS | |||
| Agilent 1100 HPLC system | Agilent | ||
| ZORBAX 300SB-C18 PrepHT column | Agilent | ||
| ICP-OES Optima 3100XL | Perkin-Elmer | ||
| MALDI-TOF mass spectrometer | Bruker | AutoflexTM Speed | |
| Maestro FLEX In Vivo Imaging System | Cambridge Research & Instrumentation, Inc. | ||
| Biospec 7T MRI scanner | Bruker |
References
- Brown, M. A., Semelka, R. C. . MRI Basic Principles and Applications. , (2003).
- Artemov, D. Molecular magnetic resonance imaging with targeted contrast agents. J. Cell. Biochem. 90, 518-524 (2003).
- Kalber, T. L., Kamaly, N., et al. A low molecular weight folate receptor targeted contrast agent for magnetic resonance tumor imaging. Mol. Imaging Biol. 13, 653-662 (2011).
- Schmieder, A. H., Winter, P. M., et al. Molecular MR imaging of melanoma angiogenesis with alphanubeta3-targeted paramagnetic nanoparticles. Magn. Reson. Med. 53, 621-627 (2005).
- Mulder, W. J., Strijkers, G. J., et al. MR molecular imaging and fluorescence microscopy for identification of activated tumor endothelium using a bimodal lipidic nanoparticle. FASEB J. 19, 2008-2010 (2005).
- Wang, S. J., Brechbiel, M., Wiener, E. C. Characteristics of a new MRI contrast agent prepared from polypropyleneimine dendrimers, generation 2. Invest. Radiol. 38, 662-668 (2003).
- Amirbekian, V., Aguinaldo, J. G., et al. Atherosclerosis and matrix metalloproteinases: experimental molecular MR imaging in vivo. Radiology. 251, 429-438 (2009).
- Overoye-Chan, K., Koerner, S., et al. EP-2104R: a fibrin-specific gadolinium-Based MRI contrast agent for detection of thrombus. J. Am. Chem. Soc. 130, 6025-6039 (2008).
- Pilch, J., Brown, D. M., et al. Peptides selected for binding to clotted plasma accumulate in tumor stroma and wounds. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 2800-2804 (2006).
- Rohrer, M., Bauer, H., Mintorovitch, J., Requardt, M., Weinmann, H. J. Comparison of magnetic properties of MRI contrast media solutions at different magnetic field strengths. Invest. Radiol. 40, 715-724 (2005).
- Wu, X., Burden-Gulley, S. M., et al. Synthesis and evaluation of a peptide targeted small molecular Gd-DOTA monoamide conjugate for MR molecular imaging of prostate cancer. Bioconjugate Chem. 23, 1548-1556 (2012).
- Burden-Gulley, S. M., Gates, T. J., et al. A novel molecular diagnostic of glioblastomas: detection of an extracellular fragment of protein tyrosine phosphatase mu. Neoplasia. 12, 305-316 (2010).
- McBride, J. . D., Birgit, H., Leatherbarrow, R. J. Resin-coupled cyclic peptides as proteinase inhibitors. Protein and Peptide. 3 (3), 193-198 (1996).
- Cline, D. J., Thorpe, C., Schneider, J. P. General method for facile intramolecular disulfide formation in synthetic peptides. Anal. Biochem. 335 (1), 168-170 (2004).
