Livraison intradermique de cellules souches thérapeutiques au glioblastome dans un modèle de souris
Summary
Les cellules souches sont des vecteurs thérapeutiques prometteurs pour traiter les tumeurs cérébrales en raison de leur tropisme intrinsèque tumoral. L'administration de cellules souches intranasales non invasives contourne la barrière hémato-encéphalique et démontre un fort potentiel de traduction clinique. Cet article résume les principes fondamentaux de la transmission des cellules souches intranasales dans un modèle de souris du gliome.
Abstract
Le tropisme intrinsèque vis-à-vis des malignités cérébrales rend les cellules souches comme des porteurs prometteurs d'agents thérapeutiques contre les tumeurs malignes. La livraison de cellules souches thérapeutiques via la voie intranasale est une stratégie alternative récemment découverte, avec un fort potentiel de traduction clinique, en raison de sa nature non invasive par rapport à l'implantation intracrânienne ou à l'accouchement par voie systémique. Le manque de barrière hémato-encéphalique renforce encore le potentiel thérapeutique des cellules souches soumises à une entrée intranasale du cerveau. Cet article résume les techniques essentielles utilisées dans nos études et décrit les principes fondamentaux de la stratégie intranasale pour la délivrance de cellules souches à l'aide d'un modèle de souris de xénogreffes de gliome intracrânien. Nous démontrons les procédures optimisées qui génèrent des résultats cohérents et reproductibles avec des paramètres expérimentaux spécifiques prédéterminés et proposent des lignes directrices pour un flux de travail simplifié qui assurent une exécution efficace et une expérience fiableRésultat final. L'article est conçu pour servir de base pour une autre personnalisation expérimentale basée sur des hypothèses, des types de cellules souches ou des spécimens de tumeurs.
Introduction
La faible toxicité, l'immunogénicité faible et le tropisme tumoral intrinsèque des cellules souches humaines sont des traits attrayants pour la délivrance de véhicules thérapeutiques 1 . Les nouvelles thérapies à base de cellules souches pour les tumeurs malignes du cerveau sont des innovations prometteuses développées ces dernières années et l'adaptation intranasale de cette stratégie thérapeutique représente un saut vers la traduction clinique, dans la mesure où une administration non invasive et répétée pourrait considérablement réduire la barrière pour les applications des patients et Peut être adaptable pour les services ambulatoires sans anesthésie générale ou un long service hospitalier associé à des interventions chirurgicales invasives 1 , 2 , 3 , 4 .
Nous et d'autres ont été les pionniers de la voie intranasale de la transmission des cellules souches aux tumeurs cérébrales et avons mis l'œuvre au sol pour certains des principes de baseDe la recherche translationnelle à l'aide de modèles de xénogreffes de souris 2 , 3 , 4 , ainsi que des recherches sur la migration des cellules souches in vivo via des supports de réactifs à résonance magnétique (IRM) 2 . Grâce à ces explorations pilotes, nous avons accumulé une expérience substantielle et nous avons permis de mieux comprendre comment construire au mieux une stratégie d'évaluation préclinique robuste en utilisant des modèles de souris de xénogreffe (PDX) bien établis par le patient (PDX), tout en maintenant la résolution d'enquête pour examiner le Des détails mécanistes nuancés des phénomènes biologiques sophistiqués de l'entrée du cerveau intranasal des cellules souches thérapeutiques livrées à la cavité nasale. Ici, nous décrivons les principes d'un protocole d'exploitation normalisé pour démontrer l'état actuel des recherches expérimentales en utilisant une ligne de cellules souches neurales humaines bien établie HB1.F3.CD 5 <sup>, 6 , 7 , 8 , qui est facilement modifiable pour s'adapter à des modèles ou stratégies de tumeur spécifiques utilisant des cellules souches humaines en tant que supports thérapeutiques.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bien que la voie intranasale de l'administration de médicaments ait été largement explorée pour les petites molécules, les nanomédicaments et les composés protéiques 18 , l'application de cellules souches thérapeutiques pour le ciblage intranasal de la tumeur cérébrale est très nouvelle dans le spectre de la thérapie tumorale du cerveau en développement 2 , 3 , 4 . Il existe des com…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par 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).
