Fare Gözüne Biyolojik Teslim için Kapsüllü Hücre Teknolojisi
Summary
Burada sunulan kemirgen gözlere biyolojik uzun süreli teslimat için ölümsüzleştirilmiş hücrelerin mikrokapsülasyonu bir polimer olarak aljinat kullanımı için bir protokoldür.
Abstract
Gözün arka kutbu hastalıkları için geliştirilmekte olan birçok mevcut tedavi biyolojiktir. Bu ilaçların sık sık uygulanması gerekir, genellikle intravitreal enjeksiyonları yoluyla. Tercih edilen biyolojik ifade kapsüllü hücreler yerel protein üretimi ve salınımı için bir araç haline gelmektedir (örneğin, uzun süreli ilaç teslimatyoluyla). Buna ek olarak, kapsülleme sistemleri besin, atık ve terapötik faktörlerin hücre içine ve dışarı difüzyon sağlayan geçirilebilir malzemeler kullanır. Bu konak bağışıklık yanıtı hücreleri maskeleme sırasında oluşur, konak bağışıklık sisteminin baskılanması için ihtiyaç kaçınarak. Bu protokol, mikrokapsüllemede polimer olarak aljinat kullanımını, elektrosprey yöntemi ile birleştiğinde mikrokapsülleme tekniği olarak tanımlar. ARPE-19 hücreleri, kendiliğinden ortaya çıkan insan RPE hücre hattı, yaşam boyu işlevselliği nedeniyle uzun vadeli hücre tedavisi deneylerde kullanılmıştır, ve kapsüllerin kapsülleme ve fare gözlerine teslimi için burada kullanılmaktadır. El yazması hücre mikrokapsülasyonu, kalite kontrolü ve oküler teslimat için adımları özetler.
Introduction
Hücre temelli tedaviler tıpta yaygın olarak uygulanan devrimci biyolojik teknikleri temsil eder. Son zamanlarda, onlar başarıyla nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde uygulanmıştır, göz hastalıkları, ve kanser. Hücre tedavileri hücre protezinden ilaç dağıtımına kadar geniş bir alanı kapsamaktadır ve bu protokol ikincisine odaklanır. Biyobozunur aljinat mikrokapsüller (MC) bir dağıtım sistemi olarak etkinliğini göstermiştir, ve yaygın biyomedikal alanda kullanılmaktadır. Aljinat basit jelleşme işlemi, biyobozunurluk, mükemmel biyouyumluluk ve in vivo koşullar altında stabilite nedeniyle mikrokapsülasyon kullanılmıştır1,2,3,4.
Elektrosprey yöntemi, mikrokapsülleme tekniği olarak, aljinat (baz polimer) ve poli-l-ornitin (ikincil kaplama polimeri) kullanılarak peptidve proteinleri kapsüllemek için başarıyla kullanılmıştır. Her iki polimerdoğal olarak bulunur ve biyouyumluluk için kullanılır5,6,7. Ancak, hücre tabanlı tedavilerde ana sorun immünsupresif ilaçların neden olduğu yan etkileri önlemek için konak bağışıklık sisteminin bastırılmasıdır. Aljinat mikrokapsüllerin geçirgenliği hücre kapsülülasyonu için uygun bir özellik olarak kabul edilir, hangi besin difüzyon sağlar, atık, ve hücrelerin içine ve dışında terapötik faktörler in host bağışıklık yanıtı onları maskeleme8,9,10.
Gözde, kapsüllü hücreler retinitis pigmentosa veya yaşa bağlı makula dejenerasyonu tedavisi için biyolojik (yani, büyüme faktörleri11,,12 ve büyüme faktörü antagonistleri13)sürekli teslimat için klinik çalışmalarda kullanılmıştır. Kompleman inhibitörleri14 gibi diğer hedefler de şu anda klinik öncesi ortamlarda araştırılmaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu hücre kapsülleme tekniği nispeten hızlı ve gerçekleştirmek kolaydır; ancak, doğru downstream sonuçları elde etmek için bazı noktalar akılda tutulmalıdır. Hücreler kapsülleme den önce bir Petri kabında kültür de muhafaza edilmeli ve uygun bir araya tutulmalıdır. Kapsülleme, mümkünse düzenlenmiş hava akışı ile uygun bir havalandırma kaputunda yapılmalıdır. Çok güçlü bir hava akımı kapsül oluşumunu etkileyebilir, özellikle uzun vadeli deneylerde. Steril gereçler ve çözümle…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Çalışma kısmen Ulusal Sağlık Enstitüleri (R01EY019320), Gazi İşleri Bakanlığı (RX000444 ve BX003050) ve Güney Carolina SmartState Vakfı tarafından B.R.’ye verilen hibelerle desteklenmiştir.
Materials
| 3 mL Syringe | BD | 309656 | |
| 30 G 1" Blunt needle | SAI Infusion technology | B30-100 | |
| Alginic acid sodium salt, from brown algae | Sigma | A0682 | |
| Atropine Sulfate Ophthalmolic solution (1%) | Akorn | NDC 17478-215-15 | for pupil dilation |
| BD 1 mL Syringe 26 G x 3/8 (0.45 mm x 10 mm) | Becton, Dickinson and Company | DG518105 500029609 REF 309625 | to generate the guide hole |
| Calcium chloride, Anhydrous, granular | Sigma | C1016 | |
| GenTeal Tears | Alcon | NDC 0078-0429-47 | to lubricate the eyes during anesthesia |
| Goniotaire: Hypromellose (2.5%) Ophthalmolic Demulcent Solution (Sterile) | Altaire Pharmaceuticals Inc. | NDC 59390-182-13 | to lubricate the eyes during anesthesia |
| Hamilton Needle/syringe Tip: 27 Gauge, Small Hub RN NDL, custum length (12mm), point style 3, 6/PK | Hamilton | 7803-01 | for intravitreal delivery of capsules |
| Hamilton Syringe: 2.5 µL, Model 62 RN SYR, NDL Sold Separately | Hamilton | 7632-01 | for intravitreal delivery of capsules |
| HEPES buffer, 1M | Fisher Bioreagents | BP299100 | |
| High voltage generator | ESD EMC Technology | ES813-D20 | |
| LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit | Thermofisher Scientific | L3224 | |
| L-Ornithine hydrochloride, 99% | Alfa Aesar | A12111 | |
| Neomycin and Polymyxin B Sulfates and Dexamethasone Ophthalmolic Ointment | SANDOZ | NDC 61314-631-36 | antibiotic to prevent infection after intravitreal injection |
| Phenolephrine Hydrochloride Ophthalmolic Solution (2.5%) | Akorn | NDC 17478-201-15 | for pupil dilation |
| Sodium Chloride | Sigma | S-5886 | |
| Sterile syringe filters, 0.2 um | VWR | 28143-312 | |
| Syringe pump | GRASEBY | MS16A |
References
- Allen, T. M., Cullis, P. R. Drug delivery systems: entering the mainstream. Science. 303 (5665), 1818-1822 (2004).
- Tonnesen, H. H., Karlsen, J. Alginate in drug delivery systems. Drug Development and Industrial Pharmacy. 28 (6), 621-630 (2002).
- Vilos, C., Velasquez, L. A. Therapeutic strategies based on polymeric microparticles. Journal of Biomedical Biotechnology. 672760, (2012).
- Gasperini, L., Mano, J. F., Reis, R. L. Natural polymers for the microencapsulation of cells. Journal of the Royal Society Interface. 11 (100), 20140817 (2014).
- Gasper, D. P. R. . Novel strategy to produce a drug delivery system for skin regeneration. Uma nova estratégia para produzir um dispositivo para entrega de fármacos que será usado na regeneração da pele. , (2012).
- Huang, S., Fu, X. Naturally derived materials-based cell and drug delivery systems in skin regeneration. Journal of Controlled Release. 142 (2), 149-159 (2010).
- Nograles, N., Abdullah, S., Shamsudin, M. N., Billa, N., Rosli, R. Formation and characterization of pDNA-loaded alginate microspheres for oral administration in mice. Journal of Bioscience and Bioengineering. 113 (2), 133-140 (2012).
- Moore, K., Amos, J., Davis, J., Gourdie, R., Potts, J. D. Characterization of polymeric microcapsules containing a low molecular weight peptide for controlled release. Microscopy and Microanalysis. 19 (1), 213-226 (2013).
- Xu, Y., Skotak, M., Hanna, M. Electrospray encapsulation of water-soluble protein with polylactide. I. Effects of formulations and process on morphology and particle size. Journal of Microencapsulation. 23 (1), 69-78 (2006).
- Gryshkov, O., et al. Process engineering of high voltage alginate encapsulation of mesenchymal stem cells. Materials Science and Engineering: C. 36, 77-83 (2014).
- Thanos, C. G., et al. Sustained secretion of ciliary neurotrophic factor to the vitreous, using the encapsulated cell therapy-based NT-501 intraocular device. Tissue Engineering. (11-12), 1617-1622 (2004).
- Kauper, K., et al. Two-year intraocular delivery of ciliary neurotrophic factor by encapsulated cell technology implants in patients with chronic retinal degenerative diseases. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53 (12), 7484-7491 (2012).
- Kauper, K., et al. Long term, sustained intraocular delivery of a VEGF antagonist using encapsulated cell technology implant for the treatment of choroidal neovascular diseases. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53, 455 (2012).
- Annamalai, B., et al. Encapsulated Cell Technology-Based Delivery of a Complement Inhibitor Reduces Choroidal Neovascularization in a Mouse Model. Translational Visual Science Technology. 7 (2), 3 (2018).
- Alge, C. S., et al. Retinal Pigment Epithelium Is Protected Against Apoptosis by αB-Crystallin. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 43 (11), 3575-3582 (2002).
- Chiu, K., Chang, R. C., So, K. F. Intravitreous injection for establishing ocular diseases model. Journal of Visualized Experiments. (8), 313 (2007).
- Jove Science Education Database. Lab Animal Research. Anesthesia Induction and Maintenance. Journal of Visualized Experiments. , (2019).
- Holz, F. G., et al. Efficacy and Safety of Lampalizumab for Geographic Atrophy Due to Age-Related Macular Degeneration: Chroma and Spectri Phase 3 Randomized Clinical Trials. JAMA Ophthalmology. 136 (6), 666-677 (2018).
- Kassa, E., Ciulla, T. A., Hussain, R. M., Dugel, P. U. Complement inhibition as a therapeutic strategy in retinal disorders. Expert Opinion in Biological Therapy. 19 (4), 335-342 (2019).
- Cashman, S. M., Ramo, K., Kumar-Singh, R. A Non Membrane-Targeted Human Soluble CD59 Attenuates Choroidal Neovascularization in a Model of Age Related Macular Degeneration. PLoS ONE. 6 (4), e19078 (2011).
- Vincent, L., et al. Generation of combination PDGF / VEGF-antagonist ECT devices. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54, 3290 (2013).
- Zhang, K., et al. Ciliary neurotrophic factor delivered by encapsulated cell intraocular implants for treatment of geographic atrophy in age-related macular degeneration. Proc Natl Acad Sci USA. 108 (15), 6241-6245 (2011).
- Chew, E. Y., et al. Ciliary neurotrophic factor for macular telangiectasia type 2: results from a phase 1 safety trial. American Journal of Ophthalmology. 159 (4), 659-666 (2015).
- Birch, D. G., et al. Randomized trial of ciliary neurotrophic factor delivered by encapsulated cell intraocular implants for retinitis pigmentosa. American Journal of Ophthalmology. 156 (2), 283-292 (2013).
