Всеобъемлющая оценка эффективности и безопасности препарата плаценты целевой доставки с помощью трех взаимодополняющих методов
Summary
Мы описать систему, которая использует три метода для оценки безопасности и эффективности препарата плаценты целевой доставки: в vivo imaging для мониторинга наночастиц накопления, высокочастотный ультразвук для мониторинга развития плаценты и плода и ВЭЖХ для количественного определения доставку лекарственного препарата в ткани.
Abstract
В настоящее время нет эффективного лечения существуют для осложнений беременности, плацента связанные, и разработки стратегий для целенаправленной доставки препаратов плаценты при сведении к минимуму побочные эффекты матери и плода остается сложным. Целевые наночастиц перевозчики обеспечивают новые возможности для лечения плацентарной расстройств. Недавно мы продемонстрировали, что пептид синтетических плацентарной хондроитин сульфат A привязки (plCSA-BP) могут использоваться для руководства наночастиц для доставки препаратов плаценты. В этом протоколе, мы подробно описать систему для оценки эффективности доставки наркотиков в плаценту, plCSA-BP, которая использует три отдельных методов, используемых в комбинации: в vivo изображений, высокочастотный ультразвук (HFUS) и высокая производительность Жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Используя в естественных условиях изображений, plCSA ВР руководствуясь наночастиц были подробно освещены в плаценты живых животных, в то время как HFUS и ВЭЖХ показали, что plCSA ВР конъюгированных наночастиц эффективно и конкретно доставлен метотрексата плаценты. Таким образом сочетание этих методов может использоваться как эффективный инструмент для целенаправленной доставки препаратов плаценты и разработки новых стратегий лечения ряда осложнений беременности.
Introduction
Осложнения беременности, плацента опосредованной, включая преэклампсии, потери беременности, отслойка и малые гестационного возраста (SGA), являются общими и приводят к существенной плода и материнской заболеваемости и смертности1,2, 3и очень немногие лекарства доказали быть эффективным для лечения беременность болезни4,5. Разработка стратегий для более избирательный и безопасной доставки плаценты целевой лекарств во время беременности остается сложным в современной медикаментозной терапии.
В последние годы несколько докладов были сосредоточены на целевой доставки наркотиков uteroplacental тканей наночастицами покрытие с пептидами или антител как плаценты ориентированных инструментов. К ним относятся антитела анти эпидермального фактора роста рецепторов (EGFR)6 , опухоль самонаведения пептиды (CGKRK и iRGD)7, плаценты целевой пептиды8, плацентарной пептиды, ориентированные на сосудистую9 и антител против рецепторов окситоцина10.
Здесь мы демонстрируем, что пептид синтетических плацентарной хондроитин сульфат A привязки (plCSA-BP) может использоваться для целенаправленной доставки наночастиц и их полезных препарата плаценты11. PlCSA ВР руководствуясь наночастиц дополняют сообщил uteroplacental, ориентация методы, потому что они ориентированы на плацентарный трофобласта.
Неинвазивный метод в естественных условиях изображения была использована для контроля экспрессии плаценты конкретных генов мышей12, а indocyanine Грин (ГСИ) широко используется для отслеживания наночастиц с помощью флуоресценции визуализации систем13, 14,15. Таким образом мы внутривенно вводят plCSA BP-конъюгированных наночастиц, загружен с ГСИ (plCSA-INPs) для визуализации распределения plCSA-INP в беременных мышей с флуоресцентным тепловизор. Затем мы внутривенно вводят метотрексата (MTX)-plCSA НПС загружается беременных мышей. Высокочастотный ультразвук (HFUS), другой неинвазивный, реальном времени обработки изображений инструмент16,17 был использован для мониторинга развития плода и плаценты в мышей. Наконец мы использовали высокой производительности жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) для количественной оценки распределения MTX плаценты и плода.
В этом протоколе мы подробно описываются три метода система, используемая для оценки эффективности препарата плаценты целевой доставки plCSA ВР руководствуясь nanocarriers.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этой рукописи мы наметим систему трех метод для определения, являются ли plCSA ВР руководствуясь наночастиц эффективным инструментом для ориентации доставки препаратов плаценты. Использование в vivo imaging для мониторинга инфракрасный сигнал флуоресцентные ГСИ подтвердил плацентар?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана субсидий из национального фонда естественных наук (81771617) и естественные науки фонд провинции Гуандун (2016A030313178) присуждена X.F.; Грант от Шэньчжэнь основной исследовательский фонд (JCYJ20170413165233512) присуждена X.F; Юнис Кеннеди Шрайвер национального института здоровья ребенка и развития человеческого потенциала национальных институтов здоровья под награду номер R01HD088549 (содержание является исключительно ответственности авторов и не обязательно отражают официальной виды национальных институтов здравоохранения) для н.н.
Materials
| CD-1 mice | Beijing Vital River | 201 | Female (8-12 week) |
| Insulin syringe | BD | 328421 | for IV injection |
| Ethanol absolute | Sinopharm Chemical | 10009218 | for nanoparticles synthesis |
| Soybean lecithin | Avanti Polar Lipids | 441601 | for nanoparticles synthesis |
| DSPE-PEG-COOH | Avanti Polar Lipids | 880125 | for nanoparticles synthesis |
| PLGA | Sigma-Aldrich | 719897 | for nanoparticles synthesis |
| Ultrasonic processor | Sonics | VCX130 | for nanoparticles synthesis |
| Methotrexate (MTX) | Sigma-Aldrich | V900324 | for nanoparticles synthesis |
| Indocyanine green (ICG) | Sigma-Aldrich | 1340009 | for in vivo imaging |
| phosphate-buffered saline (PBS) | Hyclone | SH30028.01 | |
| IVIS spectrum instrument | Perkin Elmer | for in vivo imaging | |
| Ultrasound transmission gel | Guanggong | ZC4252418 | for ultrasound imaging |
| Isoflurane | Lunan Pharmaceutical | I0040 | for maintain the anesthesia |
| Depilatory cream | Nair | TMG001 | for removing fur |
| 40 MHz transducer | VisualSonics | MS550S | for ultrasound imaging |
| High-frequency ultrasound imaging system | VisualSonics | Vevo2100 | for ultrasound imaging |
| Avertin | Sigma-Aldrich | T48402 | for anesthesia |
| Syringe pump | Mindray | SK-500III | forcardiac perfusion |
| 0.9% saline solution | Meilunbio | MA0083 | forcardiac perfusion |
| 1.5 mL Polypropylene tubes | AXYGEN | MCT-150-C | |
| -80 °C freezer | Thermo Fisher Scientific | 88600V | |
| Centriguge | Cence | H1650R | |
| Perchloric acid | Sigma-Aldrich | 311421 | for precipitating protein |
| Homogenizer | SCIENTZ | SCIENTZ-48 | for homogenizing tissue |
| Syringe filter (0.45 μm) | Millipore | SLHV033RS01 | |
| Sodium hydroxide | Sinopharm Chemical | 10019763 | for solving MTX |
| HPLC vials | Waters | 670650620 | for HPLC |
| Potassium phosphate dibasic | Sinopharm Chemical | 20032117 | for HPLC |
| Acetonitrile | JKchemical | 932537 | for HPLC |
| C18 column | Waters | 186003966 | for HPLC |
| HPLC system | Shimadzu | for HPLC |
References
- Rodger, M. A., et al. The Association of Factor V Leiden and Prothrombin Gene Mutation and Placenta-Mediated Pregnancy Complications: A Systematic Review and Meta-analysis of Prospective Cohort Studies. PLOS Medicine. 7 (6), e1000292 (2010).
- Rodger, M. A., et al. Inherited thrombophilia and pregnancy complications revisited. Obstetrics & Gynecology. 112 (2 Pt 1), 320-324 (2008).
- Brenner, B., Aharon, A. Thrombophilia and adverse pregnancy outcome. Clinics in Perinatology. 34 (4), 527-541 (2007).
- Fisk, N. M., McKee, M., Atun, R. Relative and absolute addressability of global disease burden in maternal and perinatal health by investment in R&D. Tropical Medicine & International Health. 16 (6), 662-668 (2011).
- Fisk, N. M., Atun, R. Market failure and the poverty of new drugs in maternal health. PLOS Medicine. 5 (1), e22 (2008).
- Kaitu’u-Lino, T. u. J., et al. Targeted nanoparticle delivery of doxorubicin into placental tissues to treat ectopic pregnancies. Endocrinology. 154 (2), 911-919 (2013).
- King, A., et al. Tumor-homing peptides as tools for targeted delivery of payloads to the placenta. Science Advances. 2 (5), e1600349 (2016).
- Beards, F., Jones, L. E., Charnock, J., Forbes, K., Harris, L. K. Placental Homing Peptide-microRNA Inhibitor Conjugates for Targeted Enhancement of Intrinsic Placental Growth Signaling. Theranostics. 7 (11), 2940-2955 (2017).
- Cureton, N., et al. Selective Targeting of a Novel Vasodilator to the Uterine Vasculature to Treat Impaired Uteroplacental Perfusion in Pregnancy. Theranostics. 7 (15), 3715-3731 (2017).
- Paul, J. W., et al. Drug delivery to the human and mouse uterus using immunoliposomes targeted to the oxytocin receptor. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 216 (3), e281-e283 (2017).
- Zhang, B., et al. Placenta-specific drug delivery by trophoblast-targeted nanoparticles in mice. Theranostics. 8 (10), 2765-2781 (2018).
- Fan, X., et al. Noninvasive monitoring of placenta-specific transgene expression by bioluminescence imaging. PloS One. 6 (1), e16348 (2011).
- Murata, M., Tahara, K., Takeuchi, H. Real-time in vivo imaging of surface-modified liposomes to evaluate their behavior after pulmonary administration. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 86 (1), 115-119 (2014).
- Ito, A., et al. New whole-body multimodality imaging of gastric cancer peritoneal metastasis combining fluorescence imaging with ICG-labeled antibody and MRI in mice. Gastric Cancer. 17 (3), 497-507 (2014).
- Mazza, M., et al. Liposome-Indocyanine Green Nanoprobes for Optical Labeling and Tracking of Human Mesenchymal Stem Cells Post-Transplantation In Vivo. Advanced Healthcare Materials. 6 (21), (2017).
- Greco, A., et al. High frequency ultrasound for in vivo pregnancy diagnosis and staging of placental and fetal development in mice. PloS One. 8 (10), e77205 (2013).
- Spurney, C. F., Leatherbury, L., Lo, C. W. High-frequency ultrasound database profiling growth, development, and cardiovascular function in C57BL/6J mouse fetuses. Journal of the American Society of Echocardiography. 17 (8), 893-900 (2004).
- Zhang, B., et al. Synthesis and characterization of placental chondroitin sulfate A (plCSA) -targeting lipid-polymer nanoparticles. Journal of Visualized Experiments. , (2018).
- Devraj, K., Guerit, S., Macas, J., Reiss, Y. An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers. Journal of Visualized Experiments. (132), (2018).
- Beeton, C., Chandy, K. G. Isolation of mononuclear cells from the central nervous system of rats with EAE. Journal of Visualized Experiments. (10), 527 (2007).
- Watson, E. D., Cross, J. C. Development of structures and transport functions in the mouse placenta. Physiology. 20 (3), 180-193 (2005).
- Frangioni, J. V. In vivo near-infrared fluorescence imaging. Current Opinion in Chemical Biology. 7 (5), 626-634 (2003).
- Flores, L. E., Hildebrandt, T. B., Kuhl, A. A., Drews, B. Early detection and staging of spontaneous embryo resorption by ultrasound biomicroscopy in murine pregnancy. Reproductive Biology and Endocrinology. 12, 38 (2014).
- Khankin, E. V., Hacker, M. R., Zelop, C. M., Karumanchi, S. A., Rana, S. Intravital high-frequency ultrasonography to evaluate cardiovascular and uteroplacental blood flow in mouse pregnancy. Pregnancy Hypertension. 2 (2), 84-92 (2012).
- Phoon, C. K. Imaging tools for the developmental biologist: ultrasound biomicroscopy of mouse embryonic development. Pediatric Research. 60 (1), 14-21 (2006).
- Pallares, P., Gonzalez-Bulnes, A. Non-invasive ultrasonographic characterization of phenotypic changes during embryo development in non-anesthetized mice of different genotypes. Theriogenology. 70 (1), 44-52 (2008).
- Parvani, J. G., Gujrati, M. D., Mack, M. A., Schiemann, W. P., Lu, Z. -. R. Silencing β3 integrin by targeted ECO/siRNA nanoparticles inhibits EMT and metastasis of triple-negative breast cancer. Cancer Research. 75 (11), 2316-2325 (2015).
- Zhang, B., et al. Targeted delivery of doxorubicin by CSA-binding nanoparticles for choriocarcinoma treatment. Drug Delivery. 25 (1), 461-471 (2018).
- Jenkins, D. E., et al. Bioluminescent imaging (BLI) to improve and refine traditional murine models of tumor growth and metastasis. Clinical & Experimental Metastasis. 20 (8), 733-744 (2003).
- Keelan, J. A., Leong, J. W., Ho, D., Iyer, K. S. Therapeutic and safety considerations of nanoparticle-mediated drug delivery in pregnancy. Nanomedicine. 10 (14), 2229-2247 (2015).
