Αφηρημένο

μοντέλα Co-κουλτούρα σήμερα γεφύρωση του χάσματος μεταξύ της κλασικής πολιτισμών και

in vivo

ζωικά μοντέλα. Εξερεύνηση αυτής της νέα προσέγγιση ξεκλειδώνει τη δυνατότητα να μιμηθεί το μικροπεριβάλλον του όγκου

in vitro

, μέσω της δημιουργίας καρκίνου-στρώματος συνεργιστικές αλληλεπιδράσεις. Αξίζει να σημειωθεί ότι, αυτές οι οργανοτυπικά μοντέλα προσφέρουν μια ιδανική πλατφόρμα για την ανάπτυξη και την προ-κλινική αξιολόγηση των υποψηφίων νανοφορείς φορτωμένο με φάρμακα κατά όγκων σε λειτουργία διαλογής υψηλής απόδοσης, με χαμηλότερο κόστος και η απουσία ηθικών ζητημάτων. Ωστόσο, η αξιολόγηση αυτή ήταν μέχρι τώρα περιορίζεται σε συστήματα συγκαλλιέργειας ιδρύθηκε με ακριβείς αναλογίες των κυττάρων, δεν αντιμετωπίζει τη φυσική ετερογένεια των κυττάρων που βρίσκονται συνήθως σε διαφορετικούς όγκους. Ως εκ τούτου, στο παρόν ο πολυλειτουργικός αποδοτικότητα νανοφορείς χαρακτηρίστηκε σε διάφορα συστήματα ινοβλαστών-MCF-7 συν-καλλιέργειας που περιέχει διαφορετικές αναλογίες κυττάρων, προκειμένου να διαλευκάνουν οι βασικές παράμετροι σχεδιασμού που επηρεάζουν την απόδοση nanocarrier και το θεραπευτικό αποτέλεσμα. Η επιτυχής καθιέρωση των μοντέλων συν-καλλιέργειας επιβεβαιώθηκε με τον ιστό που μοιάζει με κατανομή των διαφορετικών κυττάρων σε καλλιέργεια. Νανοσωματίδια επώαση στα διάφορα συστήματα συν-καλλιέργειας αποκαλύπτει ότι αυτές οι νανοφορείς διαθέτουν στόχευση ειδικότητα για καρκινικά κύτταρα, υποδεικνύοντας την καταλληλότητά τους για χρήση σε αυτή τη θεραπεία ασθένειας. Επιπλέον, με τη χρήση διαφόρων αναλογιών συν-καλλιέργεια, ελήφθησαν διάφορα προφίλ πρόσληψης νανοσωματιδίων. Τα ευρήματα αυτά είναι ζωτικής σημασίας για το μελλοντικό σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση των νέων συστημάτων χορήγησης φαρμάκων, αφού ικανότητα πραγματική στόχευση τους πρέπει να αντιμετωπιστεί σε κυτταρικούς πληθυσμούς ετερογενή, όπως εκείνοι που βρίσκονται σε όγκους

Παράθεση:. Κόστα ΕΚ, Gaspar VM, Marques JG, Coutinho P, Correia IJ (2013) Αξιολόγηση των νανοσωματιδίων πρόσληψη σε συγκαλλιέργεια Μοντέλα Καρκίνου. PLoS ONE 8 (7): e70072. doi: 10.1371 /journal.pone.0070072

Επιμέλεια: Michiya Matsusaki, Πανεπιστήμιο Οσάκα της Ιαπωνίας

Ελήφθη: 25 Γενάρη 2013? Αποδεκτές: 15, Ιουνίου, 2013? Δημοσιεύθηκε: 26 Ιουλ 2013

Copyright: © 2013 Costa et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Αυτό το έργο υποστηρίχθηκε από την πορτογαλική Ίδρυμα για την Επιστήμη και την Τεχνολογία (FCT), SFRH /BD /80402/2011, PTDC /EME-ΤΜΕ /103375/2008, PTDC /EBB-BIO /114320/2009 και των παρασίτων-ΟΕ /ΕΟΔ /UI4056 /2011. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

κατά την τελευταία δεκαετία η αναδυόμενη ανάπτυξη της νανοϊατρικής έχει ενθαρρύνει την ταχεία εφαρμογή της στην ανάπτυξη πολλών στρατηγικών για την αντιμετώπιση αλλοιώνοντας ασθένειες, οι οποίες εξακολουθούν να είναι ανίατη [1]. Επί του παρόντος, οι τεράστιες τεχνολογικές πρόοδοι έχουν πραγματοποιηθεί στον σχεδιασμό και την παραγωγή nanoparticulated συστημάτων για τη θεραπεία του καρκίνου έχει προέλθει το αποτέλεσμα της ολοένα πιο καλά και στόχου-ειδικό νανοφορείς, που μειώνουν τις παρενέργειες που σχετίζονται με την κλασική αντικαρκινικών θεραπειών και επίσης να αυξήσει τον ασθενή ποσοστό επιβίωσης [ ,,,0],2]. Συχνά αποτελείται από βιοσυμβατό ανόργανα ή οργανικά υλικά, νανοφορείς είναι επίσης ικανή να ενισχύει τη βιοκατανομή και βιοδιαθεσιμότητα των φαρμάκων, που διαφορετικά θα ήταν ελάχιστα διαθέσιμο σε θέσεις στόχους τους [3]. Η εύκαμπτη φύση των νανοσωματιδίων είναι στενά συσχετίζονται με τα διάφορα υλικά που χρησιμοποιούνται για την σύνθεσή τους, όπως τα μέταλλα (χρυσός και άργυρος), κεραμικά (υδροξυαπατίτη), λιπίδια (χοληστερίνη και μη τοξικά φωσφολιπίδια) και πολυμερή (αλγινικό, χιτοζάνη, PEG,) [4]. Μεταξύ αυτών, η χιτοζάνη έχει ένα από τα πιο εκτεταμένα χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση μιας ποικιλίας nanoparticulated συστήματα χορήγησης φαρμάκων, λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων της, όπως βιοσυμβατότητα, σταθερότητα, ευκολία να τροποποιηθεί χημικά και χαμηλή ανοσογονικότητα [5]. Αυτά τα μοναδικά χαρακτηριστικά μπορούν να προσαρμοστούν περαιτέρω με λειτουργοποίηση της επιφάνειας των σωματιδίων με κυτταρο-ειδικά μόρια όπως αντισώματα, φολικό οξύ, βιοτίνη, ή απταμερή [6], [7], ότι αυξάνουν σημαντικά την ειδικότητα nanocarrier προς κύτταρα-στόχους, προστασία των φυσιολογικών κυττάρων κατά των ναρκωτικών προερχόμενο από τοξικές παρενέργειες [8].

Ωστόσο, πριν από την πληθώρα των νανοσυσκευών υπό έρευνα να γίνει κατάλληλο για κλινική χρήση, θα πρέπει να ξεπεράσει αυστηρές δοκιμές που καθορίζονται από τους ρυθμιστικούς οργανισμούς, όπως η Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA ) και του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Φαρμάκων (ΕΜΕΑ). Περιλαμβάνονται στα διάφορα στάδια αξιολόγησης που νανοφορείς πρέπει να ξεπεραστούν, βιολογικές δοκιμασίες ασφάλειας και της δραστηριότητας υποθέσουμε κρίσιμη σημασία για την ανάπτυξη του αγωγού νανοσωματιδίων [9], [10].

Ιδιαίτερα, για τους σκοπούς αυτούς δοκιμή, καλλιέργειες κυττάρων προκύψουν ως εξαιρετικά ισχυρό και οικονομικό εργαλείο, σε σύγκριση με το

in vivo

μοντέλα. Στην πραγματικότητα, προσφέρουν μια μοναδική πλατφόρμα δοκιμών για να διερευνήσει τις συνέπειες των διαφόρων φαρμακευτικών σκευασμάτων και σχέδια νανοσωματιδίων, κάτω από αυστηρά ελεγχόμενες και αναπαραγόμενες συνθήκες [11]. Επιπλέον, καλλιέργειες κυττάρων παρέχει έναν εύκολο τρόπο για να χειριστεί πολλές πειραματικές μεταβλητές, προκειμένου να αναπαράγουν μερικά από τα

in vivo

συνθήκες, αποφεύγοντας ηθικά και νομικά ζητήματα που σχετίζονται με το χειρισμό των ζώων [12]. Ωστόσο, μέχρι τώρα η χωρική οργάνωση των ιστών και των αλληλεπιδράσεων κυττάρου-κυττάρου ήταν συνήθως δεν λαμβάνονται υπόψη στην πλειονότητα των διαθέσιμων

in vitro

μοντέλα [12]. Για να ξεπεραστούν αυτοί οι περιορισμοί μια νέα κατηγορία των κυτταρικών καλλιεργειών, που ονομάζεται συν-καλλιέργειες, αναπτύσσεται επί του παρόντος [13]. Αυτή η νέα έννοια σχεδιάστηκε με σκοπό να καλύψει την έλλειψη συσχετισμού μεταξύ της κλασικής κυτταρικές καλλιέργειες και

in vivo

συστήματα (Σχήμα 1) [12]. Με τη χρήση του συν-καλλιέργειες είναι δυνατόν να αναδημιουργήσει μερικά από τα

in vivo

κόγχες ιστού [14], δεδομένου ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ κυττάρων ιδρύθηκε σε στενή επαφή. Αυτή η κρίσιμη παράμετρος είναι απαραίτητη για την εγκαθίδρυση της μορφολογίας των κυττάρων, φαινότυπος, το μεταβολισμό και τον πολλαπλασιασμό, τα χαρακτηριστικά που είναι παρόντες

in vivo

[15], [16], [17], [18]. Επιπλέον, συν-καλλιέργειες είναι επίσης ένα τέλειο εργαλείο για την ανάλυση της ειδικότητας στόχευσης των συστημάτων χορήγησης φαρμάκων για καρκινικών κυττάρων [19].

Το κύτταρο πολιτισμοί είναι σε θέση να μιμηθούν

in vivo

ιστούς χωρίς τα ηθικά και οικονομικά ζητήματα που σχετίζονται με τα πειράματα σε ζώα.

η

Σήμερα, ο καρκίνος του μαστού είναι ένα από τα πιο κακοήθειας διερευνηθεί [13]. Αυτή η ασθένεια είναι η πιο κοινή αιτία θανάτων από καρκίνο που σχετίζονται στις γυναίκες παγκοσμίως [20], [21]. Ο καρκίνος του μαστού μικροπεριβάλλον αποτελείται όχι μόνο από τα καρκινικά κύτταρα, αλλά και από ινοβλάστες, λιποκύτταρα, τα τριχοειδή αγγεία του αίματος, ενδοθηλιακά κύτταρα, κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος και εξωκυτταρική μήτρα (ECM) πρωτεΐνες [13], όπως το κολλαγόνο και η ελαστίνη. Παρά το γεγονός ότι δέχθηκε ότι ο καρκίνος μπορεί γενικά να προκύψει από γενετικές μεταλλάξεις [22], την ανάπτυξη, την εισβολή και τη μετάσταση δεν εξαρτώνται μόνο από αυτές τις μεταλλαξιογόνες γεγονότα. Στην πραγματικότητα, αναγνωρίζεται ότι όλα τα κύτταρα που υπάρχουν στο μικροπεριβάλλον του όγκου δρουν συνεργιστικώς για την προώθηση του πολλαπλασιασμού του όγκου και εξάπλωση [23], [24]. Επιπλέον, έχει αναφερθεί πρόσφατα από Straussman et al., 2012, ότι τα στρωματικά κύτταρα προσλαμβάνονται από τα καρκινικά κύτταρα για να προτρέψει όγκου φαρμακευτικής αντίστασης και τον πολλαπλασιασμό [25].

Πρόσφατα, αρκετές θεραπείες του καρκίνου που στοχεύουν επίσης ινοβλάστες έχουν δείξει να εμποδίσουν την ασθένεια αυτή εξέλιξη [26]. Αυτά τα συγκεκριμένα κύτταρα περιγράφονται ως έχουσες έναν κρίσιμο ρόλο στην κόγχη του όγκου [27], με ετερογενείς πληθυσμοί και διαφορετικές σχετικές σύνθεση που υπάρχουν σε πολλές όγκους [26]. Αυτά τα κύτταρα που εμπλέκονται στο μεταβολισμό της ECM, προωθώντας ιντεγκρίνη σηματοδότηση [28], [29]. Οι ινοβλάστες εκκρίνουν επίσης και να αλληλεπιδρούν με διάφορους παράγοντες ανάπτυξης [25], [29], αυξητικός παράγοντας ηπατοκυττάρων (HGF), αυξητικό παράγοντα ινοβλαστών (FGF), ινσουλινοειδής αυξητικός παράγοντας (IGF) και επιθηλιακό αυξητικό παράγοντα (EGF), που είναι υπεύθυνα για την ενεργοποίηση των μηχανισμών που συμβάλλουν στην αντίσταση απόπτωση [30], [31], και την προώθηση της πολλαπλασιασμού των κακοηθών κυττάρων [32]. Όλα αυτά τα επιβλαβή χαρακτηριστικά, έχουν προσελκύσει την προσοχή των ερευνητών για την ανάπτυξη συν-καλλιέργειες που περιλαμβάνουν αυτούς τους τύπους κυττάρων σε μία προσπάθεια να μιμηθεί την πραγματική μικροπεριβάλλον του όγκου [19], [33].

Από το σημείο αυτό στάση, η παρούσα μελέτη χαρακτηρίζει την πρόσληψη από τα κύτταρα των ενεργοποιημένα νανοφορείς σε μοντέλα συν-καλλιέργειας, προκειμένου να αντιμετωπιστούν εκλεκτικότητα τους και η βιολογική δραστηριότητα για τα καρκινικά κύτταρα.

Υλικά και Μέθοδοι

Υλικά