PLoS ONE: Bestråling forbedrer evnen af ​​monocytter som Nanopartikel Carrier for Cancer Therapy

Abstrakt

tumor-homing evne monocytter gør dem en potentiel cellulært leveringssystem for alternative behandlinger mod kræft, selv om deres vandrende evne kan blive forringet efter optagelse reagens. Tilgange, der forbedrer monocyt tumor homing og fremme deres migration vil forbedre den kliniske værdi af disse celler som cellulære luftfartsselskaber. Tidligere undersøgelser har vist, at bestråling (IR) kan fremme makrofag aggregering i hypoksiske områder. For at undersøge om IR forbedrer infiltration af knoglemarvafledte monocytter (BMDMs) i tumorer, blev infiltration af BMDMs fra GFP-transgene mus i en murin prostata-adenocarcinom TRAMP-C1 model undersøgt ved fluorescensmikroskopi. IR ikke øge antallet af BMDMs der infiltreret i første omgang, men øger monocyt tilbageholdelse i IR-behandlede tumorer i op til 2 uger. Vi viste også, at BMDMs kan tage op diverse billedbehandling og terapeutiske midler, selv mobilitet BMDMs faldt med stigende belastning. Når BMDMs blev differentieret i IR-behandlede tumor-medium (IR-CM)

in vitro

, nanopartikel load-medieret hæmning af migration blev svækket. Disse IR-CM-opdelte BMDMs leverede polymer vesikler indkapsler doxorubicin til strålebehandling (RT) -induceret hypoksiske tumor regioner og øget effekten af ​​RT. Den langvarige tilbageholdelse af monocytter inden bestrålede tumorvæv og evne IR-CM at øge vandrende evne last-lastet BMDMs tyder på, at monocytter forhånd betinget af IR-CM potentielt kan fungere som cellulære luftfartsselskaber til målrettet behandling efter konventionel RT.

Henvisning: Jiang PS, Yu CF, Yen CY, Woo CW, Lo SH, Huang YK, et al. (2015) Bestråling forbedrer evnen af ​​monocytter som Nanopartikel Carrier for Cancer Therapy. PLoS ONE 10 (9): e0139043. doi: 10,1371 /journal.pone.0139043

Redaktør: Gabriele Multhoff, Technische Universitaet Muenchen, TYSKLAND

Modtaget: 9. juni 2015; Accepteret: September 7, 2015; Udgivet: 29 September, 2015

Copyright: © 2015 Jiang et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed: Alle relevante data er inden for papir og dens støtte Information filer

Finansiering:. Dette arbejde understøttes af NSC 101-2627-N-007-001, NHRI-EX100-9827BI, og 102N2767E1 fra National Science Rådet, National Health Research Institute og National Tsing Hua University, henholdsvis Taiwan, til Chi-Shiun Chiang, og CIRPG3D0141 og CMRPG3E1301 fra Chang-Gung Memorial Hospital til Ji-Hong Hong. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

tendensen af ​​blod monocytter /makrofager til at infiltrere tumorer og akkumuleres i hypoksiske regioner [1, 2] har gjort disse celler en potentiel cellulær køretøj til målretning terapeutiske midler til tumorpositionen [3, 4] og derfor bedt forskning i brugen af ​​monocytter eller makrofager som leveringsvehikler til antiviral [5] eller anticancerterapi [3, 4, 6, 7]. Begrebet adoptivt at overføre

ex vivo

-generated makrofager i kræftpatienter blev foreslået ganske lang tid siden. Denne form for adoptiv overførsel blev udført for første gang i B16 melanom model, hvor infusion af

ex vivo

-aktiverede makrofager undertrykt pulmonale metastaser [8]. Muthana

et al

. [4] for nylig vist en lovende klinisk anvendelse for humant blod monocytafledte makrofager, som var i stand til at levere onkolytiske virus til de hypoxiske områder af humane prostatatumorer efter terapien i en ortotopisk xenograft model. Dette indikerer, at monocytter kan anvendes som cellulære bærere til behandling hypoxiske tumorer. Selvom rapporter har vist, at tumorassocierede makrofager (TAM’er) fortrinsvis er placeret ved hypoksiske regioner [2], har vi tidligere vist, at foreningen af ​​TAM’er med hypoxi er afhængig af typen af ​​tumor og lokale microenvironmental stikord [9, 10]. Tilgange, der kan forbedre handel og væv fastholdelse af monocytter inden hypoxiske regioner vil øge den kliniske værdi af at bruge monocytter som cellulære luftfartsselskaber i kræftbehandling.

Rekrutteringen af ​​forskellige blodbårne knoglemarv-afledte celler (BMDCs) i tumorvæv er blevet rapporteret i adskillige cancermodeller som reaktion på inflammatoriske signaler genereret af tumorvæv. Efter at infiltrere de tumorer, monocytter /makrofager og derefter migrere langs definerede kemotaktiske gradienter [11], såsom gradienter af HIF-1 [2, 12], VEGF [13], eller SDF-1 [14], at målrette områder. Behandlinger, der kan fremkalde inflammatoriske reaktioner samt hypoxiske signaler kan anvendes til at forbedre effektiviteten af ​​alle monocytter som cellulære bærere. Strålebehandling (RT) er en fælles protokol i kræftbehandlingen og kan generere inflammatoriske reaktioner [15]. Faktisk har vi tidligere vist, at stråling-behandlede, men ikke anti-angiogenese agent-behandlede, tumorer [10] eller væv [16] fremme akkumuleringen af ​​CD68

+ TAM’er i avaskulære hypoxiske regioner [9]. Dette indikerer, at stråling-behandlede tumorer eller væv producerer specifikke faktorer, der tiltrækker og fastholder makrofager i avaskulære, hypoxiske tumor sites.

Evnen til at opsluge forskellige partikler gør makrofager overlegne som bærere sammenlignet med andre celletyper [17-20 ]; derfor er anvendelsen af ​​makrofager som cellulære bærere til terapeutiske eller billeddannende nanopartikler blevet undersøgt i flere modeller [5, 6, 21-24]. Ud over det faktum, at de er gode bærere, mobiliteten af ​​celler efter forbelastning med reagenser er en anden faktor, der bestemmer deres anvendelighed i klinikken; for eksempel mobilitet alveolære makrofager falder efter partikel optagelse [25]. Imidlertid har få studier undersøgt ændringerne i makrofag mobilitet efter optagelsen af ​​terapeutiske lægemidler. Her har vi udforsket ændringen i makrofag mobilitet efter nanopartikel optagelse, og evalueret virkningerne af bestråling (IR) på rekruttering og fastholdelse af knoglemarv-afledte monocytter (BMDMs) i en muse prostata tumor model.

Materialer og metoder

Celler og Dyr

TRAMP-C1 prostatakræft cellelinje blev købt fra American Tissue Type Collection (ATCC; CRL-2730). Seks til otte uger gamle C57BL /6J eller C57BL /6-Tg (CAG-EGFP) 1Osb /J-mus blev købt fra National Laboratory Animal Center, Taiwan. Anbefalingerne fra den godkendte vejledning til pasning og anvendelse af forsøgsdyr af Institutional Animal Care og brug Udvalg (IACUC) for National Tsing Hua University, Taiwan (godkendt nummer: IACUC: 10012), blev fulgt på alle tidspunkter. Tumorer blev genereret ved intramuskulær inokulation på 3 × 10

6 levedygtige celler ind i låret. Tumorer i låret blev målt ved kaliber groft i tre ortogonale akser for at bestemme tumorvolumener.

Fremstilling af knoglemarvafledte monocytter (BMDMs).

Knoglemarvsceller blev høstet fra C57BL /6J eller C57BL /6-Tg (CAG-EGFP) 1Osb /J-mus ved at skylle lårben og skinneben med 2% føtalt bovint serum (FBS) i Roswell Park Memorial Institute (RPMI) medium. Celler blev derefter dyrket i differentiering medium (RPMI-medium indeholdende 10% FBS, 10 ng /ml rekombinant muse M-CSF (R 0,05 blev betragtet som statistisk signifikant.

Resultater

Infiltration og differentiering af BMDMs i etablerede tumorer

For at undersøge, om BMDMs kunne fungere som cellulære luftfartsselskaber i kræft strålebehandling, GFP-BMDMs var intravenøst ​​(iv) injiceret i C57BL /6J mus med 5-mm diameter TRAMP-C1 tumorer i låret efter en enkelt dosis på 25 Gy stråling. Fluorescens mikroskopi af tumoren viste, at GFP

+ -celler begyndte at dukke ved tumor kanter 1 dag efter injektion (S1 Fig), selv om der var ingen signifikant forskel mellem kontrol- og IR-behandlede tumorer (Fig 1Aa og 1ab). En uge efter injektion (Fig 1AC og 1AD), antallet af GFP

+ -celler steg, og de blev vilkårligt fordelt gennem tumorvævet. Mens disse GFP

+ celler stadig kunne påvises i IR- behandlede tumorer efter to uger (Fig 1A-1F), kun få forblev i kontrol- tumorer (Fig 1A-1e). Tælling af GFP

+ celler bekræftede, at IR-behandlede tumorer havde flere GFP

+ -celler end havde kontroltumorer efter både 1 og 2 uger (Fig 1B).

(A) Fluorescensmikroskopi detektion af GFP-BMDMs inden hjernen tumorvæv på 1 dag (a og b), en uge (c og d), eller to uger (e og f) efter intravenøs injektion af 2 x 10

6 GFP-BMDMs. Pilen peger på cellerne forstørret i den indre torv. Den forskrækkelse bar = 50 um. (B) Kvantificeringen af ​​GFP + -celler inden i tumorcellerne. Dataene repræsenterer det gennemsnitlige antal af GFP + celler i hver sektion af hele tumor fra 3 tumorvæv blev talt under 40x objektiv len. Bar: SE af 3 tumorer i hver behandling. ***: P 0,005 ved Studerende T-test.

For yderligere at karakterisere fænotype infiltrerende GFP-BMDMs, flowcytometri (figur 2) og immunhistokemi (IHC) (S2 Fig) blev anvendt til at vurdere de fænotypiske ændringer i GFP-BMDMs

in vitro

in vivo

hhv. Efter 8 dages differentiering

in vitro

, alle GFP-BMDMs udtrykte CD45 og CD11, mens 85,4% ± 1,9% udtrykt F4 /80 og 61,0% ± 1,7% udtrykt CD68

+ (Fig 2A). Kvantificering af farvning i tumorvæv viste, at 97% af GFP

+ celler i kontrol tumorer udtrykte også CD45, 85% udtrykte CD11, 62% udtrykt F4 /80, og ca. 47% var CD68

+ (Fig 2B) . Disse forhold har ikke ændret sig over tid, selv om disse andele var lidt lavere i forhold til de

in vitro

resultater. IR behandling (25 Gy) ændrede ikke signifikant forholdet mellem CD45

+ GFP

+ og CD11b

+ GFP

+ celler, selv om der var en betydelig stigning i antallet af CD68

+ GFP

+ og F4 /80

+ GFP

+ celler 1 uge efter IR (figur 2B).

(a) procentdelen af ​​GFP + celler co-express CD45, CD11, F4 /80, eller CD68 antigenet som analyseret ved flowcytometri for monocytter differentieret fra de knoglemarvsceller høstet fra C57BL /6-Tg (CAG-EGFP) 1Osb /J mus

in vitro

. Bar: SE af 3 uafhængige forsøg. (B) Procentdelen af ​​GFP + -celler co-udtrykker CD45, CD11b, F4 /80, eller CD68 antigen undersøgt ved immunhistokemi (IHC) inden tumorerne taget fra den ene dag eller en uge efter 25 Gy bestråling (IR) eller skam bestrålet ( Kontrol). Den gennemsnitlige procentdel af hver overflade markør af GFP + celler af 5 tilfældigt udvalgte områder af hver tumor fra 3 tumorvæv blev talt under 40x objektiv len. Bar: SE for 3 tumorprøver. ***:. P 0,005 efter én måde ANOVA test

bestrålede TRAMP-C1 tumor-medium fremmer migration af BMDMs mod tumor-medium

For at undersøge, om tumor mikromiljøer producere faktorer, der fremmer monocyt migration, blev vandrende evne BMDMs i forskellige konditionerede medier undersøgt via en Boyden kammer assay. TRAMP-C1-konditioneret medium (T-CM) var mere effektivt end normalt dyrkningsmedium (CTRL) eller medium indeholdende 10 ng /ml rM-CSF ved at fremkalde BMDM migration (Fig 3A). Men hastigheden af ​​migration af BMDMs mod bestrålede TRAMP-C1-medium (IR-CM), eller et andet medium betinget af murine astrocytom cellelinje ALTS1C1 (A-CM) var den samme som ved hvilket disse celler migrerede mod T-CM. Dette indikerer, at tumor mikromiljøer udtrykker faktorer, som tiltrækker monocytter, og forklarer, hvorfor GFP-BMDMs har en lignende initial infiltration rate i kontrol og bestrålet-TRAMP-C1 tumorer. Imidlertid kan disse data ikke forklare, hvorfor bestrålede tumorer indeholder flere GFP-BMDMs ved 1 og 2 uger efter RT. For yderligere at undersøge, om bestrålede væv påvirker BMDM vandrende evne, BMDMs blev præ-condition i forskellige konditionerede medier for 1 dag før migrationen analysen. Vi fandt, at BMDMs pre-condition i T-CM påviste øget vandrende evne mod T-CM end almindelig differentiering medium (CTRL), og denne evne blev yderligere styrket, hvis BMDMs blev først dyrket i IR-T-CM (Fig 3B). Men begge forudsætninger ikke påvirke migration af BMDMs mod normal dyrkningsmedium (S3 Fig). Desuden er denne effekt var tumor-specifikke, som celler migrerede hurtigere i retning af TRAMP-C1-medium end mod ALTS1C1-medium (IR-A-CM * i figur 3B). Tilsammen indikerer disse resultater, at, efter indtastning bestrålede tumor mikromiljøer, kan makrofager opnå øget evne til at migrere inde tumorer.

(A) Sammenligningen af ​​migrationen evne monocytter mod forskellige betingelser medium inden for det nederste kammer. CTRL: Regelmæssig celledyrkningsmedium. rM-CSF: Regular celledyrkningsmedium indeholdende 10 ng /ml af rM-CSF. T-CM: sham-bestrålede TRAMP-C1condition medium. IR-T-CM: 70 Gy-bestrålede TRAMP-C1 tilstand medium. A-CM: sham-bestrålet ALTS1C1 tilstand medium. (B) Indflydelsen af ​​forudsætning om BMDM migration evne. CTRL *: BMDMs blev præ-condition i normalt forskellen serum og derefter undersøgt for deres migrering til normal regelmæssig dyrkningsmedium. CTRL: BMDMs var pre-condition i normal forskellen medium og derefter undersøgt for deres vandring mod T-CM. T-CM: BMDMs var pre-condition i T-CM i 24 timer og derefter undersøgt for deres vandring mod T-CM. IR-T-CM: BMDMs blev præ-condition i bestrålede T-CM i 24 timer og derefter undersøgt for deres vandring mod T-CM. IR-A-CM *: BMDMs blev præ-condition i bestrålede T-CM i 24 timer og derefter undersøgt for deres migrering til A-CM. Bar: SE for 8-10 tilfældigt udvalgte områder af hver brønd i 3 uafhængige eksperimenter. **: P 0,01; ***: P 0,005; ns:. P 0,05 efter én måde ANOVA test

For yderligere at udforske virkningerne af forbehandling på vandrende evne makrofager, flowcytometri blev anvendt til at undersøge ekspressionen af ​​makrofag-associeret differentiering markørerne CD45, CD11, CD68, F4 /80, og CD206 at karakterisere makrofag fænotyper. Procentdelen af ​​hver overflade markør var ikke signifikant forskellig mellem kontrol- BMDMs og dem pre-condition i IR-T-CM (figur 4A). Endvidere Flowcytometrisk histogrammer viser, at den gennemsnitlige fluorescensintensiteten (MFI) af disse overflademarkører i kontrol- BMDMs versus IR-CM BMDMs også adskilte sig ikke signifikant (S4 Fig), med undtagelse af CD68 (Fig 4B) og F4 /80 ( fig 4C). Den enkelte CD68 top (MFI: 770) i ​​kontrol BMDMs steget og opdelt i to toppe, nemlig CD68

midten og CD68

høje tinder, med MFIer af 787 og 4337, henholdsvis (figur 4B). MFI af F4 /80 faldt fra 9.7 til 5.7. Selvom vi ikke har været i stand til at identificere den vigtigste faktor, der bidrager til denne forskel, indikerer disse resultater, at en-dages kultur i RT-CM under differentiering kan ændre fænotype og vandrende karakteristika BMDMs.

(A) procentdel af BMDM celler indeholdende CD45, CD11, CD68, F4 /80, eller CD206 overfladeantigener blev undersøgt ved flowcytometri. CTRL: Bone marv-afledte celler blev differentieret i regelmæssig BMDM differentiering medium i 8 dage. IR-T-CM: Bone marv-afledte celler blev differentieret i regelmæssig BMDM differentiering medium i 7 dage og dyrket yderligere i bestrålede TRAMP-C1 tilstand medium (IR-T-CM) i 24 timer. (B) Histogrammet af intensiteten af ​​FITC-konjugeret anti-CD68-antistof til BMDM differentieret fra forskellige betingelser medium. (C) Histogrammet af intensiteten af ​​FITC-konjugeret anti-F4 /80-antistof til BMDM differentieret fra forskellige betingelser medium. Bar:. SE af 3 uafhængige forsøg

Pre-condition BMDMs udvundet fra optagelse migration forårsaget tab

Mange undersøgelser har vist, at monocytter og makrofager har en stor evne til at optage forskellige nanopartikler [17-20]. I denne undersøgelse BMDMs kunne tage op nanopartikler (S5 Fig) såsom DiO-lastet PAAC-D25 polymer bobler, Dox-loaded PAAC-d15 vesikler, og DIO-mærkede perfluorpentan dråber. I eksperimentelle modeller med Dox-loaded PAAC-d15 vesikler og DIO-mærkede perfluorpentan dråber, BMDM nedsat bevægelighed Efter optagelse af partikler (figur 5A), som vist via migration assays, og en titrering assay viste, at BMDM mobilitet negativt korreleret med mængden af forudinstallerede partikler (fig 5B og 5C). Mens disse data bekræfter, at BMDMs kan være cellulære luftfartsselskaber for billeddannelse eller terapeutiske nanopartikler, de viser også, at BMDM migration forringet, efter lasten optagelse. Imidlertid blev nyttelasten migration forårsaget tab afbødes i IR-T-CM-afledte BMDMs, selv om disse celler var stadig langsommere end un-loaded, pre-condition BMDMs (Fig 5D).

(A) migration på BMDM er faldet efter ophæve parkering op Dox-loaded PAAC-d15 vesikler eller Dio-lableled perfluorpentan dråber. (B) En titrering assay for det omvendte forhold mellem mængden af ​​Dox-fyldte PAAC-d15 vesikler (som vist ved MFI på Dox på venstre akse målt ved flowcytometri) og antallet af BMDM migreret gennem Boyden kammer (som vist ved tællingerne /felt på højre akse). (C) En titrering assay for det omvendte forhold mellem mængden Dio-mærket perfluorpentan dråber (som vist ved MFI af DIO på venstre akse) og antallet af BMDM migreret gennem Boyden kammer (som vist ved tællinger /felt på højre akse ). (D) Sammenligning af vandringshastigheden af ​​BMDM fordyrket i regelmæssig (CTRL) versus IR-T-CM (Pre-betingelse) i 24 timer. Bar: SE for 8-10 tilfældigt udvalgte områder af hver brønd i 3 uafhængige eksperimenter. ***: P 0,005; **: P 0,01 efter én måde ANOVA test

BMDM levering af terapeutiske nanopartikler øger effekten af ​​stråling Therap

y

For at afgøre, om præ-. conditioned BMDMs kan bære lægemiddel fyldte nanopartikler som adjuvans for strålebehandling, doxorubicin (Dox) blev først indkapslet i PAAC-d15 vesikler, som kan forhindre Dox-induceret cytotoksicitet i makrofager i op til 72 h

in vitro Salg ( data ikke vist). BMDMs var første for-dyrket i IR-T-CM i 1 dag, derefter med Dox-indkapslede PAAC-d15 vesikler (PAAC-Dox) til 4 timer før injektion. Koncentrationen af ​​PAAC-Dox vesikler blev bestemt ved en titreringskurve (figur 5) for at optimere Dox belastning mod dæmpning af migration sats. Koncentrationen af ​​Dox inden BMDMs blev kvantificeret spektrometrisk, og blev brugt til at evaluere mængden af ​​Dox og PAAC-Dox administreret (svarende til 1 mg Dox /kg legemsvægt). Fri Dox, PAAC-Dox, BMDMs eller BMDMs bærende PAAC-Dox (BMDMs-PAAC-Dox) blev intravenøst ​​injiceret i mus med 5 mm diameter TRAMP-C1 tumorer efter 1, 4 og 7 dage efter en enkelt dosis på 25 Gy strålebehandling. kurve tumorvæksten viser, at fri Dox, PAAC-Dox, og BMDMs-PAAC-Dox alene (figur A og B i S6 Fig), men ikke PAAC, BMDMs eller BMDMs-PAAC (data ikke vist), reduceret tumorvækst. En enkelt dosis på 25 Gy leveres til en tumor ca. 5 mm i diameter (IR) forsinkede tumorvækst i cirka 4 dage (fig 6A). Denne effekt af IR blev yderligere styrket, da Dox, PAAC-Dox, eller BMDMs-PAAC-Dox blev administreret efter IR. Sammenligning af tumorvolumener efter hver behandling ved udgangen af ​​eksperimenter (fig 6B) viste, at de adjuvanser, fri DOX PAAC-Dox, og BMDMs-PAAC-Dox, væsentligt forbedret IR-induceret forsinkelse af tumorvækst. Maksimal tumorvækst undertrykkelse blev opnået efter IR med administrationen af ​​BMDMs-PAAC-Dox.

(A) Tumor vækstkurve af TRAMP-C1 tumorer vokser subkutant i låret efter forskellige kombinationsbehandlinger. IR: 25 Gy stråling blev givet, når tumor diameter er omkring 5 mm. PBS, Dox, PAAC-Dox eller BMDMs-PAAC-Dox blev givet intravenøst ​​med 1, 4 og 7 dage efter strålebehandling. Dataene repræsenterer gennemsnittet af tre til fem mus fra hver gruppe af en repræsentant datasæt af 3 uafhængige gentagne forsøg. (B) Sammenligning af tumorvolumen i slutningen af ​​eksperimenter. Bar: SE. **: P 0,01; ***: P 0,005; n.s .: P 0,05 af envejs-ANOVA-test. (C) og (D) Repræsentant fluorescerende billeddannelse af tumorvæv opnået fra den ene dag efter den sidste administration af PAAC-Dox. (E) og (F) Repræsentant fluorescerende billeddannelse af tumorvæv opnået fra den ene dag efter den sidste administration af BMDM-PAAC-Dox. skala bar = 50 um. Sammenligning af DOX fluorescensintensiteten inden PIMO negativ versus PIMO positivt område efter en injektion (G) eller tre injektioner (H) af PAAC-Dox versus BMDMs-PAAC-Dox mellem tumor med (IR) og uden (w /o IR) 25 Gy af bestråling. Dataene repræsenterer den gennemsnitlige Dox fluorescensintensitet inden PIMO- eller PIMO + region af 5 tilfældigt udvalgte felter af hver tumor fra 3 tumorvæv blev analyseret ved Image Pro 6 under samme eksponeringstid på 40X objektiv billeddannelse. Bar: SE. ***: P 0,005; **: P 0,01; *: P 0,05 efter én måde ANOVA test

For yderligere at undersøge den rumlige fordeling af Dox leveret under forskellige protokoller, tumorvæv 1 dag efter hver injektion blev udsat for immunhistokemisk farvning (IHC).. PAAC-d15 vesikel-indkapslet Dox leveret af BMDMs co-lokaliseret med CD11

+ makrofager på dag 1 efter den første injektion (figur C i S6 Fig), hvilket bekræfter, at PAAC-d15 vesikler kan forhindre Dox-medieret cytotoksicitet i bæreren i op til 72 timer. IHC yderligere viste, at Dox med eller uden polymer vesikel indkapsling, leveret af cirkulation, er primært fordelt inden en 100-um vifte af CD31

+ skibe (Fig 6C) og i PIMO negative regioner (figur 6D). Da Dox var indkapslet i PAAC-d15 vesikler og båret af BMDMs imidlertid Dox signal kunne findes så langt som 100 um væk fra beholderne (Fig 6E) og inden for PIMO

+ hypoxisk region (fig 6F). For at bekræfte, om forstærket effekt og IR BMDMs-PAAC-Dox var forbundet med hypoxiske tropisme af BMDMs, intensiteten af ​​det fluorescerende Dox signal i PIMO

+ og PIMO

– regioner 1 dag efter den første eller sidste injektion (fig 6G og 6H) blev sammenlignet i behandlingsgrupperne med og uden stråling pre-eksponering. Vi fandt, at Dox leveret af polymere vesikler homogent blev fordelt inden single-behandling tumorer (dvs. uden IR). blev ikke observeret nogen signifikant forskel mellem PIMO

+ og PIMO

– regioner i single-behandling tumorer efter enten 1 eller 3 injektioner. På den anden side Dox fluorescensintensitet i enkelt-behandling tumorer leveret af BMDMs-PAAC var højere i PIMO

+ regioner uanset tidspunkt efter behandlingen. Pre-eksponering af tumorer til IR øget distribution af Dox leveret af PAAC-d15 vesikler til PIMO

– regioner 1 dag efter den første injektion, men havde mindre effekt efter 3 injektioner. I modsætning hertil har pre-eksponering af tumorer til RT ikke påvirke Dox akkumulering i PIMO

+ regioner for væv opnået en dag efter den første injektion, selv om den relative Dox intensitet i PIMO

+ regioner blev yderligere styrket efter 3 injektioner .

diskussion

evne makrofager til at opsluge fremmede partikler og infiltrere tumorer har bedt forskere til at undersøge makrofager som potentielle cellulære luftfartsselskaber til terapeutisk eller billeddannende midler. Selv om en nylig rapport fra Choi

et al

. [21] påviste terapeutiske potentiale af LP-Dox-fyldte peritoneale makrofager i at forsinke tumorvækst, effekten var stadig meget begrænset. I den aktuelle undersøgelse viser vi, at BMDMs fordyrket i bestrålede tumorceller-medium kan forbedre leveringen af ​​et terapeutisk lægemiddel til hypoksiske områder, og at disse celler kan være et effektivt adjuvans for strålebehandling i en murin prostata tumor model.

den første

in vivo

eksperiment ved hjælp GFP-mærkede BMDMs viste, at GFP-BMDMs kunne infiltrere voksende tumorer, selv om de hovedsagelig var beliggende tumoren kant, dvs. områder med større perfusion [29]. Antallet af infiltrerende GFP-BMDMs i kontroltumorer forblevet uændret i uge 1, men den blev reduceret ved uge 2 efter injektion. Dette kan forklare, hvorfor ugentlige injektioner af BMDMs over en periode på 5 uger blev forpligtet til at overholde væsentlig forsinkelse vækst i tidligere undersøgelse [21].

I den foreliggende undersøgelse, IR påvirkede ikke indledende BMDM infiltration, men bestrålede tumorer var i stand til konsekvent at tiltrække BMDMs i en længere periode, og ind i dybere væv, end var kontroltumorer, i op til ca 1-2 uger. Dette kunne være en fordel ved at kombinere BMDM-medieret lægemiddeladministration med RT. Vores terapeutiske model har bevist, at effekten af ​​RT blev forøget efter 3 injektioner af PAAC-Dox-loaded BMDMs. Sammenligning af Dox tæthed i PIMO

+ versus PIMO

– regioner tydeligt viser, at pre-condition BMDMs kan levere medicin til hypoxiske områder mere effektivt end til ikke-hypoksiske regioner (Fig 6). Af interesse, den sidste injektion var mindre effektivt end den første injektion (dag 2 versus dag 8 i figur 6G og 6H, henholdsvis), og IR væsentligt reduceret Dox ophobning i væv, når lægemidlet ikke blev leveret af BMDMs. Dette er sandsynligvis forbundet med IR-medierede reduktion i mikrokardannelse densitet [10]. I modsætning hertil IR ingen indflydelse Dox akkumulering når det blev leveret af BMDMs, og den sidste injektion var mere effektiv end den første. Disse data indikerer, at bestrålede væv udtrykker faktorer, der fremmer BMDM infiltration, samt faktorer, der kan forbedre målretningen af ​​disse celler til hypoksiske tumorceller regioner. Derfor er disse resultater viser, at pre-condition BMDMs kan fungere som effektive adjuverende lægemiddelbærere efter RT.

Vores

in vitro

eksperiment bekræfter, at BMDMs er fremragende cellulære luftfartsselskaber til forskellige billeddiagnostiske molekyler eller nanopartikler,