Intranasale Levering van Therapeutische Stamcellen aan Glioblastoma in een Muis Model
Summary
Stamcellen zijn veelbelovende therapeutische dragers om hersentumoren te behandelen als gevolg van hun intrinsieke tumor tropisme. Niet-invasieve intranasale stamcelafgifte omzeilt de bloedbreinbarrière en toont een sterk potentieel voor klinische vertaling. In dit artikel worden de basisprincipes van intranasale stamcellen in een muismodel van glioma samengevat.
Abstract
Het intrinsieke tropisme tegen hersentandwonden veroorzaakt stamcellen als veelbelovende dragers van therapeutische middelen tegen kwaadaardige tumoren. De levering van therapeutische stamcellen via de intranasale route is een recent ontdekte alternatieve strategie, met sterk potentieel voor klinische vertaling, vanwege het niet-invasieve karakter in vergelijking met intracraniale implantatie of afgifte via systemische routes. Het gebrek aan bloed hersenbarrière versterkt het therapeutische potentieel van stamcellen die intranasale herseninvoer ondergaan. In dit artikel wordt een overzicht gemaakt van de essentiële technieken die in onze studies worden gebruikt en schetst de basisprincipes van de intranasale strategie voor de lever van stamcellen door gebruik te maken van een muismodel van intracraniale glioma xenografen. Wij tonen de geoptimaliseerde procedures die consistente en reproduceerbare resultaten genereren met specifieke vooraf bepaalde experimentele parameters en bieden richtlijnen voor gestroomlijnde werkstroom die zorgt voor een efficiënte uitvoering en betrouwbare experimentatieNtal resultaat. Het artikel is bedoeld om als basis te dienen voor verdere experimentele aanpassing op basis van hypothese, stamcel typen of tumor specificaties.
Introduction
Lage toxiciteit, lage immunogeniciteit en intrinsieke hersentumor tropisme van menselijke stamcellen zijn aantrekkelijke eigenschappen voor de levering van therapeutische vehikel 1 . Nieuwe stamcellen gebaseerde therapieën voor kwaadaardige hersentumoren zijn in de afgelopen jaren veelbelovende innovaties ontwikkeld en de intranasale aanpassing van deze therapeutische strategie is een stap naar klinische vertaling, omdat niet-invasieve en herhaalde toediening de barrière voor patiëntstoepassingen drastisch kan verminderen en Kan aanpasbaar zijn voor outpatiëntendiensten zonder algemene verdoving of langdurige patiëntenservice in verband met invasieve chirurgische procedures 1 , 2 , 3 , 4 .
Wij en anderen hebben de intranasale route van stamcelafgifte aan hersentumoren gepresteerd en hebben de basiswerk voor een aantal basisprincipes gelegd.Van translatieonderzoek met behulp van muizen xenograftmodellen 2 , 3 , 4 , evenals de migratie van stamcellen in vivo via magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) reagens dragers 2 onderzocht. Door deze proefonderzoeken hebben we aanzienlijke ervaring opgebouwd en inzicht verkregen in het optimaliseren van een robuuste preklinische evaluatie strategie door gebruik te maken van gevestigde patiëntgerelateerde xenograft (PDX) muismodellen van kwaadaardig glioma, waarbij de onderzoeksresolutie wordt gehandhaafd om de Genuanceerde mechanistische details van de geavanceerde biologische verschijnselen van de intranasale hersenen ingang van therapeutische stamcellen afgeleverd in de neusholte. Hier beschrijven we de principes van een gestandaardiseerd operationeel protocol om de huidige stand van experimentele onderzoeken aan te tonen met behulp van een goed gevestigde humane neurale stamcellijn HB1.F3.CD 5 <sup>, 6 , 7 , 8 , die gemakkelijk kan worden aangepast om aan te passen aan specifieke tumormodellen of strategieën met behulp van menselijke stamcellen als therapeutische dragers.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hoewel de intranasale route van geneesmiddelafgifte alvast verkenning is voor kleine moleculen, nanomedicines en eiwitverbindingen, zowel 18 , is de toepassing van therapeutische stamcellen voor intranasale hersentumor-targeting zeer nieuw in het spectrum van hersentumortherapie in ontwikkeling 2 , 3 , 4 . Er zijn intrinsieke complexiteiten betrokken bij het gedrag van stamcellen in de neusholte, en mole…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door NIH R01NS087990 (MSL, IVB).
Materials
| Stereotaxic frame | Kopf Instruments | Model 900 | |
| Hypoxic Cell Culture Incubator | ThermoFisher Scientific | VIOS 160i | |
| Cell culture supplies (Plastics) | ThermoFisher Scientific | Varies | Replaceable with any source |
| Legend Micro 21R Refrigerated Microcentrifuge | ThermoFisher Scientific | 75002490 | Replaceable with any source |
| Bench centrifuge Sorvall ST16R | ThermoFisher Scientific | 75004240 | Replaceable with any source |
| Micro syringe 702N 25µl (22S/2"/2) | Hamilton Company | 80400 | Flat tip |
| Sample Tray for Irradiator | Best Theratronics | A13826 | To set up mice protection with lead shield |
| Leica DMi8 Microscope | Leica Microsystem | Custom setup | |
| Leica CM1860 UV cryostat | Leica Microsystem | Custom setup | |
| Exel International Insulin Syringe | ThermoFisher Scientific | 14-841-31 | |
| Corning Phosphate Buffer Saline | Corning Cellgro/ThermoFisher | 21-031-CV | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | Corning Cellgro/ThermoFisher | 11965-084 | |
| Trypsin 0.05% | Corning Cellgro/ThermoFisher | 25300054 | |
| Hyaluronidase from bovine testes | MilliporeSigma | H3506 |
References
- Shah, K. Stem cell-based therapies for tumors in the brain: are we there yet?. Neuro Oncol. 18 (8), 1066-1078 (2016).
- Balyasnikova, I. V., et al. Intranasal delivery of mesenchymal stem cells significantly extends survival of irradiated mice with experimental brain tumors. Mol Ther. 22 (1), 140-148 (2014).
- Reitz, M., et al. Intranasal delivery of neural stem/progenitor cells: a noninvasive passage to target intracerebral glioma. Stem Cells Transl Med. 1 (12), 866-873 (2012).
- Dey, M., et al. Intranasal Oncolytic Virotherapy with CXCR4-Enhanced Stem Cells Extends Survival in Mouse Model of Glioma. Stem Cell Reports. 7 (3), 471-482 (2016).
- Ahmed, A. U., et al. A preclinical evaluation of neural stem cell-based cell carrier for targeted antiglioma oncolytic virotherapy. J Natl Cancer Inst. 105 (13), 968-977 (2013).
- Kim, S. K., et al. Human neural stem cells target experimental intracranial medulloblastoma and deliver a therapeutic gene leading to tumor regression. Clin Cancer Res. 12 (18), 5550-5556 (2006).
- Lee, D. H., et al. Targeting rat brainstem glioma using human neural stem cells and human mesenchymal stem cells. Clin Cancer Res. 15 (15), 4925-4934 (2009).
- Lesniak, M. S. Targeted therapy for malignant glioma: neural stem cells. Expert Rev Neurother. 6 (1), 1-3 (2006).
- Robinson, K. GLPs and the Importance of Standard Operating Procedures. BioPharm International. 16 (8), (2003).
- World Health Organization on behalf of the Special Programme for Research and Training in Tropical Diseases. . Handbook: Good Laboratory Practice (GLP). , (2009).
- NIH. . Number: NOT-OD-16-011. Implementing Rigor and Transparency) in NIH & AHRQ Research Grant Applications. , (2015).
- Wakimoto, H., et al. Maintenance of primary tumor phenotype and genotype in glioblastoma stem cells. Neuro Oncol. 14 (2), 132-144 (2012).
- Cheng, S. H., et al. Dynamic In Vivo SPECT Imaging of Neural Stem Cells Functionalized with Radiolabeled Nanoparticles for Tracking of Glioblastoma. J Nucl Med. 57 (2), 279-284 (2016).
- Pritchett-Corning, K. R., Luo, Y., Mulder, G. B., White, W. J. Principles of rodent surgery for the new surgeon. J Vis Exp. (47), (2011).
- Clark, A. J., Fakurnejad, S., Ma, Q., Hashizume, R. Bioluminescence Imaging of an Immunocompetent Animal Model for Glioblastoma. J Vis Exp. (107), (2016).
- Ulasov, I. V., et al. Survivin-driven and fiber-modified oncolytic adenovirus exhibits potent antitumor activity in established intracranial glioma. Hum Gene Ther. 18 (7), 589-602 (2007).
- Danielyan, L., et al. Intranasal delivery of cells to the brain. Eur J Cell Biol. 88 (6), 315-324 (2009).
- Dhuria, S. V., Hanson, L. R., Frey, W. H. Intranasal delivery to the central nervous system: mechanisms and experimental considerations. J Pharm Sci. 99 (4), 1654-1673 (2010).
- Gross, E. A., Swenberg, J. A., Fields, S., Popp, J. A. Comparative morphometry of the nasal cavity in rats and mice. J Anat. 135 (Pt 1), 83-88 (1982).
- Marieb, E. N., Hoehn, K. . Human Anatomy & Physiology. , (2007).
