Abstract
Svulsten-målsøkende evne monocytter gjør dem en potensiell cellulær levering system for alternative kreft behandlinger, selv om deres vandrende evne kan være svekket etter reagent opptak. Tilnærminger som forbedrer monocytt svulst homing og fremme deres migrasjon vil forbedre den kliniske verdien av disse cellene som mobilnettet bærere. Tidligere studier har vist at bestråling (IR) kan fremme makrofag-aggregering i hypoksiske områder. For å undersøke hvorvidt IR forbedrer infiltrasjon av benmarg-avledede monocytter (BMDMs) i tumorer, ble infiltrasjon av BMDMs fra GFP-transgene mus i en murin prostata adenokarsinom TRAMP-C1 modell undersøkt ved fluorescens mikroskopi. IR ikke øke antall BMDMs som infiltrerte i utgangspunktet, men øke monocytt oppbevaring innen IR-behandlede svulster i opptil 2 uker. Vi viste også at BMDMs kan ta opp ulike bildebehandling og terapeutiske midler, selv om mobilitet av BMDMs redusert med økende belastning. Når BMDMs ble differensiert i IR-behandlede tumor-kondisjonert medium (IR-CM)
in vitro
, nanopartikkel load-mediert hemming av migrasjon ble svekket. Disse IR-CM-differensierte BMDMs levert polymere vesikler som innkapsler doxorubicin til strålebehandling (RT) -indusert hypoksiske tumor områder, og forsterket effekt av RT. Den forlengede retensjon av monocytter innen bestrålte tumorvev og evne til IR-CM for å forbedre den vandrende evne last-laden BMDMs tyder på at monocytter pre-betinget av IR-CM kan potensielt fungere som mobile bærere for målrettet behandling etter konvensjonell RT.
Citation: Jiang PS, Yu CF, Yen CY, Woo CW, Lo SH, Huang YK, et al. (2015) Bestråling forbedrer evnen til Monocytter som partikler Carrier for Cancer Therapy. PLoS ONE 10 (9): e0139043. doi: 10,1371 /journal.pone.0139043
Redaktør: Gabriele Multhoff, Technische Universitaet Muenchen, TYSKLAND
mottatt: 9. juni 2015. Godkjent: 07.09.2015; Publisert: 29.09.2015
Copyright: © 2015 Jiang et al. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet: All relevant data er i avisen og dens saksdokumenter filer
Finansiering:. Dette arbeidet støttes av NSC 101-2627-N-007-001, NHRI-EX100-9827BI, og 102N2767E1 fra National Science Council, 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. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
tendensen av blod monocytter /makrofager å infiltrere svulster og å akkumulere i hypoksiske regioner [1, 2] har gjort disse cellene en potensiell cellulær kjøretøy for å målrette terapeutiske midler til kreft nettsteder [3, 4] og derfor bedt om forskning på bruk av monocytter eller makrofager som avleveringsbærere ved antiviral [5] eller anticancerterapi [3, 4, 6, 7]. Konseptet med adoptiv overføring
ex vivo
dannede makrofager til kreftpasienter ble foreslått ganske lenge siden. Denne typen adoptiv overføring ble fremført for første gang i B16 melanoma modell, der infusjon av
ex vivo
-aktivert makrofager trykkes lungemetastaser [8]. Muthana
et al
. [4] har nylig vist en lovende klinisk anvendelse for human, blodmonocyttavledede makrofager som var i stand til å levere onkolytisk virus til de hypoksiske områder av humane prostata-tumorer etter behandling i en ortotopisk xenograft modell. Dette indikerer at monocytter kan anvendes som mobile bærere for behandling av hypoksiske tumorer. Selv om rapporter har vist at tumorassosierte makrofager (TAM) er fortrinnsvis plassert på hypoksiske regioner [2], har vi tidligere vist at foreningen av TAMs med hypoksi er avhengig av type svulst og lokale microenvironmental signaler [9, 10]. Tilnærminger som kan forbedre menneskehandel og vev oppbevaring av monocytter i hypoksiske områder vil øke den kliniske verdien av å bruke monocytter som mobiloperatørene i kreftbehandling.
Rekrutteringen av ulike blodbårne benmargavledede celler (BMDCs) i tumorvev er blitt rapportert i en rekke cancermodeller som en respons på inflammatoriske signaler generert av tumorvev. Etter å infiltrere svulster, monocytter /makrofager deretter vandrer langs definerte chemotactic gradienter [11], som for eksempel graderinger av HIF-1 [2, 12], VEGF [13], eller SDF-1 [14], til satsingsområder. Behandlinger som kan utløser inflammatoriske reaksjoner, så vel som hypoksiske signaler kan brukes for å forbedre effektiviteten av monocytter som mobile bærere. Strålebehandling (RT) er en vanlig protokoll i cancerterapi og kan generere inflammatoriske responser [15]. Faktisk har vi tidligere vist at strålebehandlet, men ikke anti-angiogenese nestleder behandlet, svulster [10] eller vev [16] fremme akkumulering av CD68
+ TAMs i avaskulære hypoksiske regioner [9]. Dette indikerer at strålebehandlet svulster eller vev produsere spesifikke faktorer som tiltrekker seg og beholde makrofager i avascular, hypoksiske tumor nettsider.
Evnen til å sluke ulike partikler gjengir makrofager overlegne som bærere i forhold til andre celletyper [17-20 ]; Derfor har bruken av makrofager som mobile bærere for terapeutisk eller avbildningsnanopartikler er undersøkt i flere modeller [5, 6, 21-24]. I tillegg til det faktum at de er gode bærere, mobiliteten av cellene følgende forspenning med reagenser er en annen faktor som bestemmer deres nytte i klinikk; for eksempel, mobilitet av alveolære makrofager avtar etter partikkelopptak [25]. Imidlertid er det få studier undersøkt endringer i makrofagen mobilitet etter opptak av terapeutiske legemidler. Her har vi utforsket endringen i makrofag bevegelighet etter nanopartikler opptak, og evaluert effekten av stråling (IR) på rekruttering og oppbevaring av benmargavledede monocytter (BMDMs) i en murine prostata svulst modell.
Materialer og metoder
celler og dyr
TRAMP-C1 prostatakreft cellelinje ble kjøpt fra American Tissue Type Collection (ATCC, CRL-2730). Seks til åtte uker gamle C57BL /6J eller C57BL /6-Tg (CAG-EGFP) 1Osb /J-mus ble kjøpt fra National Laboratory Animal Center, Taiwan. Anbefalingene fra godkjent guide for omsorg og bruk av forsøksdyr av Institutional Animal Care og bruk Committee (IACUC) av National Tsing Hua University, Taiwan (godkjent Nummer: IACUC: 10012), ble fulgt til enhver tid. Svulster ble generert ved intramuskulær inokulering av 3 × 10
6 levedyktige celler inn i låret. Svulster i låret ble målt ved kaliber grovt i tre ortogonale akser for å bestemme tumorvolumer.
Fremstilling av benmarg-avledede monocytter (BMDMs).
benmargceller ble høstet fra C57BL /6J eller C57BL /6-Tg (CAG-EGFP) 1Osb /J-mus ved å spyle lårben og tibias med 2% føtalt bovint serum (FBS) i Roswell Park Memorial Institute (RPMI) medium. Celler ble deretter dyrket i differensieringsmedium (RPMI-medium inneholdende 10% FBS, 10 ng /ml rekombinant mus M-CSF (R 0,05 ble ansett som statistisk signifikant.
Resultater
Infiltrasjon og differensiering av BMDMs i etablerte svulster
For å undersøke om BMDMs kunne fungere som mobile bærere i kreft strålebehandling, GFP-BMDMs ble intravenøst (iv) injisert i C57BL /6J-mus med diameter TRAMP-C1 tumorer 5 mm i låret etter en enkelt dose på 25 Gy av stråling. Fluorescens mikroskopi av tumoren viste at GFP
+ celler begynte å vises på tumor kantene en dag etter injeksjon (S1 figur), selv om det ikke var noen signifikant forskjell mellom kontroll og IR-behandlede tumorer (fig 1AA 1AB og). En uke etter injeksjon (fig 1AC 1AD og), antallet av GFP
+ celler øket, og de ble vilkårlig fordelt i hele tumorvevet. Selv om disse GFP
+ celler kunne fortsatt påvises i IR-behandlede tumorer etter to uker (figur 1A-1f), bare noen få forble i kontroll tumorer (figur 1A-1E). Opptelling av GFP
+ celler bekreftet at IR-behandlede tumorer hadde flere GFP
+ celler enn måtte kontroll svulster etter både 1 og 2 uker (fig 1b).
(A) Fluorescensmikroskopi deteksjon av GFP-BMDMs innenfor hjernetumorvevet i en dag (a og b), en uke (c og d), eller to uker (e og f) etter intravenøs injeksjon av 2 x 10
6 GFP-BMDMs. Pilen peker på cellene forstørret i det indre torget. Skremme bar = 50 mikrometer. (B) Kvantifiseringen av GFP + celler i tumorcellene. Dataene representerer gjennomsnittlig antall GFP + celler av hver seksjon av hele tumoren fra 3 tumorvev ble tellet under 40X objektiv len. Bar: SE av 3 svulster hver behandling. ***: P 0.005 av Studenter T-test.
For ytterligere å karakterisere fenotype av infiltrerende GFP-BMDMs, flowcytometri (fig 2) og immunhistokjemi (IHC) (S2 figur) ble brukt for å vurdere de fenotypiske endringer GFP-BMDMs
in vitro Hotell og
in vivo
, henholdsvis. Etter 8 dager med differensiering
in vitro
, uttrykte alle GFP-BMDMs CD45 og CD11b, mens 85,4% ± 1,9% uttrykt F4 /80 og 61,0% ± 1,7% uttrykt CD68
+ (Fig 2A). Kvantifisering av flekker i tumorvev, viste at 97% av GFP
+ celler i kontrolltumorer også uttrykte CD45, uttrykt 85% CD11b, uttrykt 62% F4 /80, og ca. 47% var CD68
+ (Fig 2B) . Disse forholdene endret seg ikke over tid, selv om disse proporsjonene var noe lavere i forhold til de
in vitro
resultater. IR behandling (25 Gy) ikke vesentlig endre forholdet mellom CD45
+ GFP
+ og CD11b
+ GFP
+ celler, selv om det var en betydelig økning i antall CD68
+ GFP
+ og F4 /80
+ GFP
+ celler en uke etter at IR (figur 2B).
(A) prosent~~POS=TRUNC av GFP + celler co-express CD45, CD11b, F4 /80, eller CD68 antigenet som analyseres med flowcytometri for monocytter differensiert fra benmargceller høstet fra C57BL /6-Tg (CAG-EGFP) 1Osb /J mus
in vitro
. Bar: SE av 3 uavhengige eksperimenter. (B) Prosentandelen av GFP + celler co-express CD45, CD11b, F4 /80, eller CD68 antigen undersøkt av immunhistokjemi (IHC) i svulstene tatt fra en dag eller en uke etter 25 Gy bestråling (IR) eller skam bestrålt ( Kontroll). Den gjennomsnittlige prosentandel av hver overflate markør av GFP + celler av 5 tilfeldig utvalgte felt av hver svulst fra 3 tumorvev ble tellet under 40X objektiv len. Bar: SE av 3 tumorprøver. ***. P 0,005 ved en vei ANOVA test
Bestrålet TRAMP-C1 tumor-kondisjonert medium fremmer migrasjon av BMDMs mot tumor-kondisjonert medium
For å undersøke om tumor microenvironments produsere faktorer som fremmer monocytter migrasjon, ble den vandrende evne BMDMs i ulike kondisjonert medium undersøkt via en Boyden kammer analysen. TRAMP-C1-kondisjonert medium (T-CM) var mer effektiv enn normalt dyrkingsmedium (CTRL) eller medium som inneholdt 10 ng /ml RM-CSF på å få fram BMDM migrasjon (fig 3A). Imidlertid frekvensen av migrering av BMDMs mot bestrålt TRAMP-C1-kondisjonert medium (IR-CM) eller et annet medium kondisjonert med murin astrocytom-cellelinje ALTS1C1 (A-CM) var lik den ved hvilken disse cellene overføres mot T-CM. Dette tyder på at tumor microenvironments uttrykke faktorer som tiltrekker monocytter, og forklarer hvorfor GFP-BMDMs ha en tilsvarende utgangsinfiltrasjonshastigheten inn i styre og bestrålt-TRAMP-C1 tumorer. Imidlertid kan disse dataene ikke forklare hvorfor bestrålte svulster inneholde flere GFP-BMDMs på 1 og 2 uker etter RT. For ytterligere å undersøke om bestrålt vev påvirke BMDM vandrende evne, BMDMs ble pre-condition i ulike kondisjonert medium for en dag før migreringen analysen. Vi fant ut at BMDMs pre-condition i T-CM demonstrert økt vandrende evne mot T-CM enn vanlig differensiering medium (CTRL), og denne evnen ble ytterligere forsterket hvis BMDMs først ble dyrket i IR-T-CM (Fig 3B). Men gjorde begge forutsetninger ikke påvirke migrasjon av BMDMs mot normal dyrkingsmedium (S3 fig). Videre var denne effekten tumor-spesifikke, som celler migrert raskere mot TRAMP-C1-kondisjonert medium enn mot ALTS1C1 kondisjonerte medium (IR-A-CM * i figur 3B). Sammen indikerer disse resultater at, etter å ha tastet bestrålte tumor microenvironments, kan makrofager oppnå økt evne til å migrere inn i kreftsvulster.
(A) sammenligning av migrerings evne til monocytter overfor forskjellig tilstand medium inne i bunnkammeret. CTRL: Regelmessig cellekulturmedium. RM-CSF: Vanlig cellekulturmedium inneholdende 10 ng /ml av RM-CSF. T-CM: humbug-bestrålt TRAMP-C1condition medium. IR-T-CM: 70 Gy-bestrålt TRAMP-C1 tilstand medium. A-CM: humbug-bestrålt ALTS1C1 tilstand medium. (B) Innvirkningen av pre-tilstand på BMDM migrasjon evne. CTRL *: BMDMs ble pre-condition i normal differensial serum og deretter undersøkt for sin vandring mot normale vanlige dyrkingsmedium. CTRL: BMDMs ble pre-condition i normal differensial medium og deretter undersøkt for deres migrasjon mot T-CM. T-CM: BMDMs ble pre-condition i T-CM for 24 timer og deretter undersøkt for deres migrasjon mot T-CM. IR-T-CM: BMDMs var forhåndsavkjølt bestrålt T-CM for 24 timer og deretter undersøkt for deres migrasjon mot T-CM. IR-A-CM *: BMDMs var forhåndsavkjølt bestrålt T-CM for 24 timer og deretter undersøkt for deres migrasjon mot A-CM. Bar: SE for 8-10 tilfeldig utvalgte felt i hver brønn av 3 uavhengige eksperimenter. **: P 0,01; ***: P 0,005; ns. P 0,05 etter en måte ANOVA test
For ytterligere å undersøke effekten av pre-condition på den vandrende evne til makrofager, flowcytometri ble brukt til å undersøke uttrykket av makrofag-assosiert differensiering markører CD45, CD11b, CD68, F4 /80 og CD206 å karakterisere makro fenotyper. Prosentandelen av hvert overflatemarkør var ikke signifikant forskjellig mellom kontroll BMDMs og de pre-kondisjonert i IR-T-CM (figur 4A). Videre, strømningscytometrisk histogrammer viser at den midlere fluorescensintensitet (MFI) av disse overflatemarkører i kontroll BMDMs versus IR-CM BMDMs også var ikke signifikant forskjellig (S4 figur), med unntak av CD68 (figur 4B) og F4 /80 ( fig 4C). Singelen CD68 peak (MFI: 770) i kontroll BMDMs økt og delt inn i to topper, nemlig CD68
midten og CD68
høye topper, med mikrofinansinstitusjoner i 787 og 4337, henholdsvis (figur 4B). MFI av F4 /80 ble redusert 9,7 til 5,7. Selv om vi ikke har vært i stand til å identifisere den viktigste faktor som bidrar til denne forskjellen, tyder resultatene på at en dag kultur i RT-CM under differensiering kan endre fenotype og trekk kjennetegn BMDMs.
(A) prosent~~POS=TRUNC av BMDM celler som inneholder CD45, CD11b, CD68, F4 /80, eller CD206-overflateantigener ble undersøkt ved strømningscytometri. CTRL: benmarg-avledede celler ble differensiert i vanlig BMDM differensiering medium i 8 dager. IR-T-CM: benmarg-avledede celler ble differensiert i vanlig BMDM differensiering medium i 7 dager, og ytterligere dyrket i bestrålte TRAMP-C1 tilstand medium (IR-t-CM) i 24 timer. (B) Et histogram over intensiteten av FITC-konjugert anti-CD68-antistoff for BMDM skilles fra annen tilstand medium. (C) Et histogram over intensiteten av FITC-konjugert anti-F4 /80-antistoff for BMDM skilles fra annen tilstand medium. Bar. SE av 3 uavhengige eksperimenter
Forhånds klimaanlegg BMDMs utvinnes fra opptak-indusert migrering tap
Mange studier har vist at monocytter og makrofager har en stor evne til å ta opp ulike nanopartikler [17-20]. I denne studien BMDMs var i stand til å ta opp nanopartikler (S5 Fig) som DIO-laden PAAC-D25 polymer bobler, Dox-lastet PAAC-D15 vesikler, og Dio-merket perfluorpentan dråper. I eksperimentelle modeller med Dox-lastet PAAC-D15 vesikler og DIO-merket perfluorpentan dråper, redusert BMDM mobilitet etter å ha tatt opp partikler (fig 5a), som vist via migrasjon analyser, og en titrering analysen viste at BMDM mobilitet negativt korrelert med mengden forhåndslastet partikler (fig 5B og 5C). Selv om disse dataene bekrefter at BMDMs kan være mobile bærere for bildebehandling eller terapeutiske nanopartikler, de indikerer også at BMDM migrasjon er svekket etter last opptak. Imidlertid er nyttelast-indusert migrering tap ble dempet i IR-T-CM-avledede BMDMs, selv om disse cellene fortsatt var langsommere enn un-lastet, forhåndsavkjølte BMDMs (figur 5D).
(A) migrasjonsrate av BMDM er redusert etter uptaking opp Dox-lastet PAAC-D15 vesikler eller Dio-lableled perfluorpentan dråper. (B) En titrering assay for det inverse forholdet mellom mengden av Dox-lastede PAAC-D15 vesikler (som vist ved MFI på Dox på venstre akse målt ved flowcytometri) og antallet BMDM migrerte gjennom Boyden kammer (som vist ved tellingene /felt på høyre akse). (C) En titrering assay for det inverse forholdet mellom mengden Dio-merket perfluorpentan dråper (som vist ved MFI på Dio på venstre akse) og antallet BMDM migrerte gjennom Boyden kammer (som vist ved den tellinger /felt på høyre akse ). (D) Sammenligning av migrasjon rate av BMDM pre-dyrket i vanlig (CTRL) versus IR-T-CM (Pre-betingelse) i 24 timer. Bar: SE for 8-10 tilfeldig utvalgte felt i hver brønn av 3 uavhengige eksperimenter. ***: P 0,005; **: P 0,01 etter en måte ANOVA test
BMDM levering av terapeutiske nanopartikler forbedrer effekten av stråling Therap
y
For å finne ut om pre-. klimaanlegg BMDMs kan bære narkotika lastet nanopartikler som adjuvans for strålebehandling, doxorubicin (Dox) ble først innkapslet i PAAC-D15 vesikler, som kan hindre Dox-indusert cytotoksisitet i makrofager i opptil 72 timer
in vitro
( data ikke vist). BMDMs var første pre-dyrket i IR-T-CM for en dag, deretter med Dox-innkapslet PAAC-D15 vesikler (PAAC-DOX) for 4 timer før injeksjon. Konsentrasjonen av PAAC-Dox vesiklene ble bestemt ved en titrering kurve (figur 5) for å optimalisere Dox belastning mot dempning av migrasjonsrate. Konsentrasjonen av Dox innenfor BMDMs ble kvantifisert spektrometrisk, og ble anvendt for å evaluere mengden av Dox og PAAC-Dox administrert (ekvivalent til 1 mg Dox /kg kroppsvekt). Free Dox, PAAC-Dox, BMDMs, eller BMDMs peiling PAAC-Dox (BMDMs-PAAC-Dox) ble intravenøst injisert i mus med 5 mm diameter TRAMP-C1 tumorer etter 1, 4 og 7 dager etter en enkelt dose av 25- gy strålebehandling. Tumorvekst kurven viser at fri Dox, PAAC-Dox, og BMDMs-PAAC-Dox alene (figur A og B i S6 figur), men ikke PAAC, BMDMs, eller BMDMs-PAAC (data ikke vist), reduserte tumorvekst. En enkelt dose på 25 Gy levert til et tumor ca. 5 mm i diameter (IR) forsinket tumorvekst i ca. 4 dager (figur 6A). Denne effekten av IR ble ytterligere forsterket da Dox, PAAC-Dox, eller BMDMs-PAAC-Dox ble administrert etter IR. Sammenligning av tumorvolum etter hver behandling ved slutten av eksperimentering (figur 6B) viste at adjuvanser, fritt DOX, PAAC-Dox, og BMDMs-PAAC-Dox, betydelig forbedret IR-indusert tumorvekstforsinkelse. Maksimale tumor veksthemming ble oppnådd følgende IR med administrasjon av BMDMs-PAAC-Dox.
(A) Tumorvekst kurve av TRAMP-C1 tumorer som vokser subkutant i låret følgende forskjellige kombinasjonsbehandlinger. IR: 25 Gy av stråling ble gitt når tumordiameteren er omkring 5 mm. PBS, Dox, PAAC-Dox eller BMDMs-PAAC-Dox ble gitt intravenøst ved 1, 4 og 7 dager etter strålebehandling. Dataene representerer gjennomsnittet av tre til fem mus fra hver gruppe av en representant av data fra 3 uavhengige gjentatte eksperimenter. (B) Sammenligning av tumorvolum ved slutten av forsøkene. Bar: SE. **: P 0,01; ***: P 0,005; n.s .: P 0,05 etter en måte ANOVA test. (C) og (D) Representative fluorescent avbildning av tumor-vev oppnådd fra en dag etter den siste administrering av PAAC-Dox. (E) og (F) Representant fluorescerende avbildning av tumor vev oppnådd fra en dag etter siste administrasjon av BMDM-PAAC-Dox. skala bar = 50 um. Sammenligning av DOX fluorescerende intensitet innenfor PIMO negativ versus PIMO positiv regionen etter en injeksjon (G) eller tre injeksjoner (H) av PAAC-Dox versus BMDMs-PAAC-Dox mellom tumor med (IR) og uten (w /o IR) 25 Gy av bestråling. Dataene representerer gjennomsnittet Dox fluorescerende intensitet innenfor PIMO- eller PIMO + region av 5 tilfeldig valgte felt av hver tumor fra 3 tumorvev ble analysert ved Image Pro 6 i henhold til samme eksponeringstid på 40X objektiv avbildning. Bar: SE. ***: P 0,005; **: P 0,01; *: P 0,05 etter en måte ANOVA test
For ytterligere å undersøke den romlige fordelingen av Dox levert under forskjellige protokoller, tumorvev en dag etter hver injeksjon ble utsatt for immunhistokjemisk farging (IHC).. PAAC-D15 vesikkel-innkapslet Dox levert av BMDMs samlokalisert med CD11b
+ makrofager på dag 1 etter første injeksjon (Figur C i S6 figur), som bekrefter at PAAC-D15 vesikler kan hindre Dox-mediert cytotoksisitet i bære i opptil 72 timer. IHC viste videre at Dox med eller uten polymer vesikkel innkapsling, levert av sirkulasjon, ble primært distribuert i en 100 mikrometer spekter av CD31
+ fartøy (Fig 6C) og i PIMO negative regioner (Fig 6D). Når Dox ble innkapslet i PAAC-D15 vesikler og som bæres av BMDMs imidlertid Dox signal kan finnes så langt som 100 um bort fra fartøyene (figur 6E), og inne i PIMO
+ hypoksisk region (fig 6F). For å bekrefte om den forbedrede effekten av IR og BMDMs-PAAC-Dox var forbundet med hypoksisk tropisme av BMDMs, intensiteten av fluorescerende Dox signal i PIMO
+ og PIMO
– regioner en dag etter den første eller siste injeksjon (figur 6G og 6H) ble sammenlignet i behandlingsgruppene med og uten stråle pre-eksponering. Vi fant at Dox levert av polymere vesikler ble homogent fordelt i enkelt-behandlings tumorer (dvs. uten IR). ble ikke observert noen signifikant forskjell mellom PIMO
+ og PIMO
– regioner i svulster single-behandling etter enten 1 eller 3 injeksjoner. På den annen side, Dox fluorescensintensiteten i enkeltbehandlings tumorer levert av BMDMs-PAAC var høyere i PIMO
+ regioner uavhengig av tidspunktet etter behandling. Pre-eksponering av svulster til IR økt distribusjon av Dox levert av PAAC-D15 vesikler til PIMO
– regioner en dag etter den første injeksjonen, men hadde mindre effekt etter 3 injeksjoner. I motsetning til dette ble pre-eksponering av tumorer til RT ikke påvirke Dox opphopning i PIMO
+ regioner for vev oppnådd en dag etter den første injeksjon, selv om den relative Dox intensitet i PIMO
+ regioner ble ytterligere forbedret etter 3 injeksjoner .
diskusjon
evnen til makrofager til å sluke fremmede partikler og infiltrere svulster har bedt forskere å undersøke makrofager som potensielle mobile bærere for terapeutisk eller avbildningsmidler. Selv om en fersk rapport fra Choi
et al
. [21] bekreftet det terapeutiske potensialet av LP-Dox-lastede peritoneale makrofager i å forsinke tumorvekst, var effekten fremdeles meget begrenset. I denne studien, viser vi at BMDMs pre-dyrket i bestrålt tumorcelle-kondisjonert medium kan øke tilførselen av et terapeutisk legemiddel hypoksiske regioner, og at disse cellene kan være en effektiv adjuvant for strålebehandling i en murine prostata svulst modell.
den første
in vivo
eksperiment ved hjelp GFP-taggede BMDMs viste at GFP-BMDMs var i stand til å infiltrere voksende svulster, selv om de var i hovedsak ligger på svulsten kanten, dvs. områder med større perfusjon [29]. Antallet infiltrerende GFP-BMDMs i kontrolltumorer forble det samme i uke 1, men ble redusert ved uke 2 etter injeksjonen. Dette kan forklare hvorfor ukentlige injeksjoner av BMDMs over en periode på 5 uker var nødvendig for å observere betydelig vekst-forsinkelse i tidligere studie [21].
I den foreliggende undersøkelse, IR ikke påvirke utgangs BMDM infiltrering, men bestrålte tumorer var i stand til å tiltrekke seg gående BMDMs for en lengre periode og inn i dypere vev, enn det som var kontrolltumorer, i opp til omtrent 1-2 uker. Dette kan være en fordel å kombinere BMDM formidlet medisintilførsel med RT. Vår terapeutisk modell gjorde viser at effekten av RT ble økt etter 3 injeksjoner av PAAC-Dox-lastet BMDMs. Sammenligning av Dox tetthet i PIMO
+ versus PIMO
– regioner viser tydelig at det er ferdig klimaanlegg BMDMs kan levere narkotika til hypoksiske områder mer effektivt enn ikke-hypoksiske områder (fig 6). Av interesse, den siste injeksjonen var mindre effektiv enn den første injeksjon (dag 2 versus dag 8 av figur 6G og henholdsvis 6 H,), og IR Dox akkumulering betydelig redusert i vev når stoffet ikke ble levert av BMDMs. Dette er sannsynligvis forbundet med den IR-formidlet reduksjon av microvessel tetthet [10]. I motsetning til dette ble IR ikke påvirke Dox akkumulering når den ble levert av BMDMs, og den siste injeksjonen var mer effektiv enn den første. Disse data indikerer at bestrålte vev uttrykker faktorer som fremmer BMDM infiltrering, så vel som faktorer som kan forbedre målretting av disse cellene til hypoksiske tumor regioner.
