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Nanosensibilizador Magnético Dirigido a HER2 Mejora RMN In Vivo para Cánceres HER2-Positivos

Resumen

El objetivo de este estudio fue desarrollar un agente de contraste para resonancia magnética (RM) dirigido al receptor 2 del factor de crecimiento epidérmico humano (HER2) con alta sensibilidad magnética. Se preparó un nanosensibilizador magnético modificado con aptámero anti-HER2 (AptHER2-MNS) por conjugación con aptámeros tiol-modificados en 5' y nanocristales magnéticos (MNC) maleimidilados. Se confirmaron las características fisicoquímicas y la capacidad de direccionamiento de AptHER2-MNS, y la afinidad de unión (Kd) sobre proteína HER2 fue 0,57 ± 0,26 nM. La capacidad de mejora de contraste en RM in vivo se verificó en modelos murinos xenotrasplantados con células cancerígenas HER2+ (NIH3T6.7) (n = 3) en instrumento clínico de RM 3T. El experimento control usó MNC no marcados. Los resultados indicaron que se logró hasta 150 % de mejora de contraste en la región tumoral en imágenes T2-ponderadas tras inyección del agente AptHER2-MNS en ratones que recibieron células NIH3T6.7.

Introducción

El receptor 2 del factor de crecimiento epidérmico humano (HER2), perteneciente a la familia del receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR), juega papel clave en malignidades humanas y se sobreexpresa en ~30 % de cánceres de mama humanos y en muchos otros tipos, incluyendo carcinomas gástrico, vesical, ovárico y pulmonar. Pacientes con cáncer de mama HER2-sobreexpresado tienen tasas de supervivencia sustancialmente menores que pacientes con cánceres HER2 no sobreexpresados. Además, la sobreexpresión de HER2 conduce a mayor metástasis de cáncer de mama. Por ello, HER2 sirve como biomarcador importante en diagnóstico de cáncer. En entorno clínico, HER2 se usa como marcador biológico típico, junto con receptor de estrógeno (ER) y receptor de progesterona (PR), para diagnosticar cáncer de mama. Así, pacientes reciben diagnóstico definitivo tras verificación histológica de niveles de expresión HER2, ER y PR. Sin embargo, la verificación histológica es invasiva y solo se realiza en número limitado de lesiones. Por esta razón, diversas investigaciones se han conducido para visualizar marcadores diagnósticos no invasivamente vía examen radiológico antes de verificación histológica basándose en tomografía computarizada, tomografía por emisión de positrones, tomografía computarizada de fotón único, resonancia magnética (RM) y herramientas de imagen multimodales.

Las nanopartículas de óxido de hierro (IONP) se usan en diversos exámenes radiológicos no invasivos para observación de biomarcadores clínicamente relevantes. Las IONP son compatibles con imagen molecular porque tienen mayor sensibilidad magnética o biocompatibilidad que otros agentes de contraste RM basados en metales pesados como agentes basados en gadolinio (GBCA) o agentes con níquel o cobalto. En particular, aunque agentes RM comercializados y GBCAs se asocian con problemas de toxicidad in vivo por liberación de iones Gd³⁺, los agentes RM basados en IONP tienen mayor seguridad in vivo que GBCAs porque pueden degradarse a hierro, absorberse o eliminarse.

Para aplicar IONP en imagen molecular, los moieties de direccionamiento son extremadamente importantes y pueden ser químicos, carbohidratos, proteínas, anticuerpos o aptámeros. Entre estas moléculas, los aptámeros tienen estructura tridimensional estable de ácido nucleico monocatenario que tiene alta afinidad y especificidad de unión sobre moléculas específicas. La alta afinidad de los aptámeros es causada por su técnica de desarrollo y evolución sistemática de ligandos por enriquecimiento exponencial (SELEX). SELEX usa bibliotecas muy grandes de oligonucleótidos de secuencia aleatoria (~10¹⁵) que pueden proveerse por síntesis química y cribados en paralelo para encontrar aptámeros con alta afinidad sobre molécula objetivo. Como resultado de SELEX, aptámeros podrían desarrollarse con alta afinidad de concentración picomolar generalmente mientras que la de otras biomoléculas varía de micromolar a subnanomolar. En el caso de aptámeros de tercera generación recientemente desarrollados, también tienen estabilidad in vitro e in vivo debido a su resistencia mejorada contra DNasa o RNasa usando ácidos nucleicos modificados. Por estas razones, los aptámeros emergen como moieties preferidos en investigación de imagen molecular.

El objetivo de este estudio fue desarrollar un agente de contraste T2 basado en nanocristales magnéticos (MNC) modificado con aptámero con alta especificidad a células cancerígenas sobreexpresando HER2. Para lograrlo, MNCs, que tienen alta sensibilidad magnética, se prepararon por método de descomposición térmica y se usó un aptámero específico HER2 (Kd = 0,42 nM). Los agentes de contraste sintetizados se caracterizaron analizando morfología, propiedad de magnetización y relaxividad magnética. Además, se realizaron ensayos de direccionamiento in vitro e in vivo contra proteínas HER2 en modelo animal xenotrasplantado con línea celular cancerígena expresando HER2, respectivamente.

Metodología

Materiales

TWEEN® 80 (T80), 4-(dimetilamino)piridina, N,N'-diciclohexilcarbodiimida, trietilamina, diclorometano anhidro, acetilacetonato de hierro(III), 1,2-hexadecanodiol, ácido dodecanoico, dodecilamina y éter bencílico se compraron de Sigma-Aldrich (EE. UU.), y ácido 3-maleimidopropiónico (MPA) de TCI America (EE. UU.). Medio RPMI-1640, medio Eagle modificado de Dulbecco, suero fetal bovino y solución antibiótico-antimicótico Gibco® de Life Technologies (EE. UU.). NIH3T6.7 de American Tissue Type Culture (EE. UU.). Agua tratada con dietilpirocabornato (DEPC) de Biosesang Inc. (Corea). Aptámero anti-HER2 tiolado [AptHER2, secuencia: 5'-6CC 6GG CA6 G66 CGA 6GG AGG CC6 66G A66 ACA GCC CAG A-3' (6: NapdU), modificación 5'-SH, 40-mer] de Aptamer Science Inc. (Corea).

Síntesis de MNC

Nanopartículas magnéticas de óxido de hierro monodispersas se sintetizaron usando método de descomposición térmica de Sun. Estas nanopartículas magnéticas se llaman MNC debido a sus precursores acetilacetonato de hierro(III) y ácido oleico. Brevemente, una mezcla de acetilacetonato de hierro(III) (2 mmol), ácido oleico (6 mmol), 1-octadecano (6 mmol), 1,2-hexadecanodiol (10 mmol) y éter bencílico (20 mL) se cargó en matraz de tres cuellos y se agitó mecánicamente. Para eliminar oxígeno residual y agua, la mezcla se precalentó a 100 °C por 30 min. La mezcla precalentada se calentó luego a 200 °C por 2 h y reflujo a 300 °C por 30 min bajo flujo de nitrógeno. Tras enfriar a temperatura ambiente removiendo la fuente de calor, los reactantes se purificaron con exceso de alcohol etílico. Centrifugación en triplicado separó el producto de residuos no dispersados. Los productos de nanopartículas Fe₃O₄ se redispersaron en 5 mL hexano. El producto final se sintetizó repitiendo el procedimiento descrito con 100 mg Fe₃O₄ y sus precursores. Las morfologías MNC se evaluaron con microscopio electrónico de transmisión de alta resolución (HR-TEM, JEM-2100, JEOL Ltd., Japón). La saturación de magnetización se evaluó con magnetómetro de muestra vibratoria (VSM, MODEL-7300, Lakeshore, EE. UU.) a temperatura ambiente. La cantidad de MNC en el producto se analizó midiendo peso con analizador termo-gravimétrico (SDT-Q600, TA Instrument), y los MNC se lavaron hasta que el contenido de Fe₃O₄ alcanzó ~80 %.

Síntesis de TWEEN® 80 Maleimidilado

Para preparar T80 maleimidilado (Tm80), 15,3 mmol MPA y 22,9 mmol N,N'-diciclohexilcarbodiimida se disolvieron en 10 mL diclorometano, respectivamente, y se mezclaron. La mezcla se añadió a 20 mL diclorometano conteniendo 7,6 mmol T80, seguido de adición de 3,2 mL trietilamina. Finalmente, 22,9 mmol 4-(dimetilamino)piridina se disolvió en 10 mL diclorometano, y todos los reactivos se mezclaron en vial 70 mL. La mezcla final se agitó con imán por 48 h. El color cambió de albaricoque a rojo vino. Tras reaccionar 48 h, la urea cristalizada se eliminó por filtración. Para eliminar diclorometano, la reacción se filtró por evaporación en evaporador rotatorio (N-1100, EYELA, Japón). El producto resultante se suspendió en agua desionizada, y reactivos no conjugados se eliminaron por diálisis (Spectra/Por®, 1 kDa MWCO, Spectrum Laboratory Inc., EE. UU.). El producto final se preparó por liofilización. El Tm80 sintetizado se confirmó por comparación con MPA y T80 usando espectrómetro UV-vis (UV-1800, Shimadzu, Japón), espectrómetro infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR) (PerkinElmer, spectrum two) y espectrómetro de resonancia magnética nuclear 1H-NMR (Bruker Biospin, Advance II, ver Archivo adicional 1: Figura S1).

Preparación de MNC Maleimidilados

MNC maleimidilados dispersables en agua (mWMNC) se prepararon por método de nanoemulsión. Brevemente, 100 mg Tm80 se disolvió completamente en 20 mL agua desionizada, y 4 mL n-hexano conteniendo 20 mg MNC se inyectó rápidamente en el agua con Tm80 disuelto con ultrasonicación (190 W) y agitación (1200 rpm). El proceso de emulsión continuó 10 min con baño de hielo. El solvente orgánico restante se evaporó 12 h a temperatura ambiente, y los productos se purificaron por diálisis (Spectra/Por®, 3,5 kDa MWCO, Spectrum Laboratory Inc., EE. UU.) para eliminar exceso de surfactante por 3 días. Los mWMNC se concentraron luego usando filtro centrífugo (NMWL 3000, Amicon® Ultra, Merk Milipore Ltd., Alemania) a 1,25 mgFe/mL en agua tratada con DEPC. MNC envueltos en T80 (WMNC) también se prepararon con el mismo método.

Preparación de AptHER2-MNS

Antes de conjugación entre mWMNC y aptámeros anti-HER2, se realizó paso de reducción de aptámeros tiol-modificados. Brevemente, 1 nmol aptámero se disolvió en 0,3 mL agua desionizada, y se añadieron acetato de trietilamina y solución 1,4-ditiotreitol para concentraciones finales 50 y 25 mM, respectivamente. Esta mezcla se agitó a temperatura ambiente 1,5 h, y se purificó y desaló por precipitación con etanol. Para preparar AptHER2-MNS, sonda RM específica HER2, el peso molecular de MNC se calculó teóricamente (ver Archivo adicional 1: Figura S2) y la relación de mezcla mWMNC:aptámero se designó 1:7. Por tanto, 100 µg (Fe) mWMNC (como Fe₃O₄, 45 pmol) se disolvió en PBS (1 mL) y 5 µg (0,35 nmol) aptámero se añadió. La mezcla se agitó a temperatura ambiente 5 min e incubó a 4 °C por 2 h. La distribución del diámetro hidrodinámico de AptHER2-MNS se analizó luego usando analizador de dispersión láser dinámico (ELS-Z, Otsuka Electronics, Japón). Para confirmar capacidad de AptHER2-MNS como agente de contraste RM, se realizó análisis de relaxividad T2 (R2) con instrumento clínico RM 1,5 T con bobina micro-47 (Intera, Philips Medical System, Países Bajos) usando fantasmas de varias concentraciones de AptHER2-MNS. El R2 de AptHER2-MNS se midió usando secuencia Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) a temperatura ambiente: TR = 10 s, 32 ecos con espacio eco par 12 ms, número de adquisiciones = 1, resolución puntual = 156 µm × 156 µm, espesor sección = 0,6 mm. R2 se definió como 1/T2 con unidades s⁻¹.

Ensayo de Afinidad de Unión AptHER2-MNS

Para validar la especificidad HER2 de AptHER2-MNS, se usó método de unión a filtro nitrocelulosa. El AptHER2 desnudo y AptHER2-MNS se desfosforilaron usando fosfatasa alcalina (New England Biolabs, MA, EE. UU.). El extremo 5' o 3' de los aptámeros se marcó con quinasa polinucleotídica T4 y [32P]-ATP (Amersham Pharmacia Biotech, NJ, EE. UU.). Los ensayos de unión se condujeron incubando aptámeros 32P-marcados a 10 pM con proteína HER2 a concentraciones 100-10 pM en buffer de selección (20 mM Tris·HCl, pH 7,5 a 4 °C, 6 mM NaCl, 5 mM 2-mercaptoetanol, 1 mM Na₃EDTA, 10 % v/v glicerol) a 37 °C por 30 min. La mezcla de aptámeros 32P-marcados y proteína HER2 se filtró por columna G-50 (GE Heathcare Life Science, UK) para eliminar radioisótopos libres. Las mezclas filtradas se revelaron en película reutilizable, y fracciones de aptámeros unidos a proteína HER2 se cuantificaron usando fosforimager (Fuji FLA-5100 Image Analyzer, Tokyo, Japón). Para eliminar efecto de unión inespecífica de fondo del aptámero radiomarcado a filtro nitrocelulosa, los datos brutos se corrigieron conduciendo experimento usando solo aptámeros 32P-marcados.

RMN In Vivo

Todos los experimentos animales se condujeron bajo aprobación de la Asociación para Evaluación y Acreditación de Cuidado de Animales de Laboratorio Internacional. Los escaneos RM in vivo se realizaron usando modelo murino de tumor singénico, generado por implantación de células NIH3T6.7 (1,0 × 10⁷ células) en muslos de ratonas BALB/c nu/nu de 5 semanas. Tras 2 semanas, el tamaño tumoral se evaluó por RM. Cuando el tamaño tumoral alcanzó ~500 mm³, 100 µg (5 mg/kg) AptHER2-MNS se inyectó en vena cola. Experimentos RM in vivo usaron instrumento clínico RM 3,0 T y bobina muñeca humana 8 canales. Para RM T2-ponderada a 3,0 T, se adoptaron parámetros: TR/TE = 1054/70 ms, número adquisiciones = 2, resolución puntual = 400 × 319 mm, espesor corte = 1 mm factor TSE = 8. Experimentos control se realizaron con WMNCs mismo método. Todas las intensidades señal T2 se calcularon promediando ~5 regiones de interés (ROI) dibujadas en imágenes RM T2-ponderadas de cada modelo murino (n = 3), y valor R2 (o R2*), valor inverso de T2, se usó en análisis de intensidad señal. Los cambios temporales de intensidad señal relativa se normalizaron por intensidad señal inicial (pre-inyección). Análisis de histograma también se condujo en intensidad señal R2 de voxel en ROI.

Análisis Histológico

Tinción azul de Prusia, usable para detectar ion Fe en tejidos tumorales, se condujo para confirmar direccionamiento AptHER2-MNS de cáncer expresando HER2 tras cosecha tejido tumoral de cada modelo tumoral tras RM in vivo. Tejidos tumorales cosechados se fijaron en solución formalina 10 % por 24 h e incluyeron en parafina tras deshidratación en concentraciones crecientes de etanol y clarificación en Histo-Clear® (National Diagnotics, EE. UU.). Tinción azul Prusia se condujo montando cortes tejido (espesor = 5 µm) en portaobjetos seguido de desparafinación e hidratación usando Histo-Clear® y etanol concentrado, respectivamente. Tras eso, portaobjetos se colocaron en solución trabajo azul Prusia (10 % ferrocianuro potásico y 20 % ácido clorhídrico = 1:1) por 1 h. Núcleos se tiñeron con tinción Nuclear Fast Red (Sigma Aldrich, EE. UU.). Tras lavar muestras tejido tres veces 30 min, se añadieron 2-3 gotas solución montaje en portaobjetos y cubrieron con cubreobjetos. Secciones tejido teñidas se observaron con Olympus BX51 y software Olyvia (Olympus, Japón).

Resultados y Discusión

AptHER2-MNS se diseñó como agente de direccionamiento monomolecular basado en IONP para imagen molecular de tumores expresando HER2 usando RM. Por tanto, AptHER2-MNS necesitaba alta especificidad para molécula objetivo y gran susceptibilidad magnética. Para obtener alta sensibilidad magnética primero, los MNC, nanopartículas Fe₃O₄ monodispersas, se sintetizaron por descomposición térmica y método crecimiento semilla. Procedimiento experimental de preparación e aplicación in vivo de AptHER2-MNS descrito en Fig. 1. Primero, tamaño y forma MNC confirmados por HR-TEM (Fig. 2a, b). En Fig. 2c, tamaño promedio MNC medido por selección aleatoria 130 MNC de imagen TEM, observándose distribución tamaño muy estrecha (10,49 ± 1,74 nm) y forma esférica. La propiedad superparamagnética MNC también evaluada por VSM, dando valor magnetización saturación MNC 98,8 emu/gFe (Fig. 2d). El agente contraste T2, disponible actualmente por inyección intravenosa, se basaba en óxidos de hierro superparamagnéticos (SPIO) o ultrasmall superparamagnéticos (USPIO). SPIO o USPIO también tienen propiedades superparamagnéticas, pero tienen valor magnetización saturación menor 70 emu/gFe. La propiedad superparamagnética es necesaria para usar IONP como agente contraste intravenoso porque causa IONP tener propiedad magnética solo cuando están en campo magnético, y previene agregación IONP. Además, mayor valor magnetización saturación MNC podría ayudar a reducir dosis inyección que agentes contraste basados SPIO o USPIO.

Nanosensibilizador Magnético Dirigido a HER2 Mejora RMN In Vivo para Cánceres HER2-Positivos
Ilustración esquemática mostrando procedimiento experimental para preparación nanosensibilizador magnético modificado aptámero (AptHER2-MNS) y evaluación capacidad imagen in vivo
Nanosensibilizador Magnético Dirigido a HER2 Mejora RMN In Vivo para Cánceres HER2-Positivos
Resultado caracterización morfológica y magnética MNC. a Imagen TEM. b Imagen TEM ampliada. c Distribución tamaño midiendo imagen TEM (total 100). d Gráfico magnetización

Para usar MNC en experimentos in vivo, WMNC y mWMNC se prepararon por método nanoemulsión usando T80 o Tm80, respectivamente. Las características fisicoquímicas Tm80 preparado y sus precursores, MPA y T80, se confirmaron por análisis espectral absorbancia, FT-IR, 1H-NMR (ver Archivo adicional 1: Figura S1). Como publicado previamente, mWMNC preparados por nanoemulsión usando Tm80 se dispersan establemente en agua. Además, grupos maleimidil mWMNC pueden conjugarse fácilmente con molécula que tiene grupos tiol pH neutro y esta conjugación no genera subproductos. Además, aptámero modificado NapdU usado para aumentar vida media in vivo, y su vida media fue 151 h en suero humano (ver Archivo adicional 1: Figura S3). AptHER2-MNS se preparó por conjugación entre mWMNC y AptHER2-SH, y las propiedades hidrodinámicas AptHER2-MNS evaluadas usando dispersión láser dinámica y análisis relajividad RM (Fig. 3). Los diámetros WMNC y AptHER2-MNS fueron 28,8 ± 7,2 y 34,1 ± 8,2 nm, respectivamente (Fig. 3a). Como AptHER2 consistía en oligonucleótidos 40-mer y ~5-10 nm longitud, la presencia AptHER2 podría causar diferencia diámetro hidrodinámico. La relaxividad WMNC y AptHER2-MNS fue 265,7 y 257,2 mM⁻¹Fe s⁻¹, respectivamente (Fig. 3b), evaluada para confirmar sensibilidad magnética como agente contraste RM. En caso agentes contraste T2 basados SPIO o USPIO, aprobados FDA, casi sintetizados por método co-precipitación. Por esto, su cristalinidad disminuía, causando baja relaxividad (bajo 190 mM⁻¹Fe s⁻¹) bajo campo magnético. Usando MNC en este estudio, AptHER2-MNS tuvo 35-500 % mayor relaxividad magnética que agentes contraste T2 basados SPIO o USPIO.

Nanosensibilizador Magnético Dirigido a HER2 Mejora RMN In Vivo para Cánceres HER2-Positivos
Caracterización WMNC y AptHER2-MNS para uso como agente contraste RM in vivo. a diámetro hidrodinámico (n=5, WMNC 28,8±7,2 nm, AptHER2-MNS 34,1±8,2 nm). b Gráfico análisis relaxividad (n=3, WMNC R²=265,7 mM⁻¹ s⁻¹, R²=0,99 y AptHER2-MNS R²=257,2 mM⁻¹ s⁻¹, R²=0,99)

La afinidad unión AptHER2-MNS para proteína HER2 se evaluó usando ensayo unión filtro (Fig. 4a), y los valores Kd resultantes AptHER2-SH y AptHER2-MNS midieron 26,88 ± 8,24 y 0,57 ± 0,26 nM, respectivamente (Fig. 4b, c). AptHER2-OH tiene muy alta especificidad para proteínas HER2 con Kd 0,42 ± 0,05 nM, y esta afinidad es ~10 veces mayor que 5 nM Herceptin®. Sin embargo, la afinidad unión AptHER2 desnudo para proteínas HER2 puede cambiar por conjugación con químicos, moléculas o nanopartículas. Por tanto, la afinidad unión AptHER2 para proteínas HER2 debe evaluarse tras conjugación con mWMNC. La afinidad unión AptHER2-SH para HER2 se redujo por presencia grupo tiol en lugar de AptHER2 desnudo porque grupo tiol puede unir con otros residuos tiol en proteínas u otros aptámeros tiol-modificados. Sin embargo, la afinidad unión AptHER2-MNS midió similar a AptHER2, esto significa que ni hay suficiente AptHER2-SH libre que interrumpa interacción aptámero-proteína HER2 ni mWMNC tienen influencia nula o muy poca en afinidad unión aptámeros.

Nanosensibilizador Magnético Dirigido a HER2 Mejora RMN In Vivo para Cánceres HER2-Positivos
Datos afinidad unión aptámero anti-HER2 (AptHER2-OH) aptámero anti-HER2 tiolado (AptHER2-SH) y AptHER2-MNS sobre proteínas HER2 midiendo ensayo unión filtro. a Ilustración esquemática proceso ensayo unión filtro aptámeros. b Gráfico fracción aptámero unido contra concentración HER2. c Gráfico valor Kd AptHER2-OH (0,42±0,05 nM, R²=0,99, p<0,0001), AptHER2-SH (26,88±8,24 nM, R²=0,98, p<0,0001), y AptHER2-MNS (0,57±0,26 nM, R²=0,91, p=0,001) calculado desde b. Barras error representadas solo eje y positivo

Experimentos RM in vivo se realizaron usando modelos murinos tumor singénico para evaluar capacidad AptHER2-MNS direccionar tumores sobreexpresando HER2. Usando modelo tumor generado por implantación células NIH3T6.7 en muslo, experimento RM se condujo pre-inyección a 120 min post-inyección WMNC o AptHER2-MNS (Fig. 5, ver también Archivo adicional 1: Figura S4). Efecto mejora contraste T2 por agentes contraste basados IONP se observa como oscurecimiento imagen porque inducen efecto acortamiento T2 protones circundantes. Por tanto, en análisis intensidad señal, valores T2 o T2* representados por R2 o R2*. R2, valor inverso T2, usado para comparar intensidad señal con valor positivo. En caso WMNC, la mayor intensidad señal R2 observada 30 min tras inyección WMNC tras lo cual disminuyó gradualmente (Fig. 5a, b). A 120 min post-inyección WMNC, la intensidad señal T2 se asemejó estado pre-inyección. La tasa cambio valor promedio intensidad señal R2 fue <10 %; así, difícil reconocer en RM T2-ponderada a simple vista. En estudio previo, se demostró que nanopartículas óxido hierro envueltas T80 se acumulaban alrededor tejidos tumorales a pesar ausencia moieties direccionamiento. Sin embargo, en ese estudio, dosis agente contraste 1,4 mgFe por ratón usada en RM T2-ponderada, 14 veces mayor que dosis usada en este estudio. Esto significa WMNC no mostraron eficacia mejora contraste efectiva en experimento a dosis 0,1 mgFe por ratón (5 mgFe/kg). La serie temporal cambio intensidad señal R2* también <10 %, y no hubo significancia estadística. En contraste, 120 min post-inyección, AptHER2-MNS causó 130 % mayor mejora intensidad señal que pre-inyección a pesar misma dosis inyección WMNC (Fig. 5c, d). Esta dosis inyección fue 2-30 veces menor que otros estudios sobre agente contraste basado nanopartículas magnéticas modificado aptámero. Este resultado indicó que AptHER2-MNS tiene mayor capacidad direccionamiento que WMNC u otros agentes contraste modificado aptámero, y sugirió que alto efecto mejora contraste AptHER2-MNS podría esperarse a pesar dosis menor WMNC. La mejora contraste apareció principalmente en vasos periféricos y centro tejido tumoral. Aunque vasos periféricos oscurecieron pronto tras inyección AptHER2-MNS, la mejora contraste en centro lesión tumoral apareció primero a 60 min y tendió aumentar hasta 120 min.

Nanosensibilizador Magnético Dirigido a HER2 Mejora RMN In Vivo para Cánceres HER2-Positivos
Imágenes RM in vivo modelo murino tumor HER2+ usando WMNC (n=3) o AptHER2-MNS (n=3). a Imágenes RM T2- y T2*-ponderadas pre- o post-inyección WMNC. b Gráfico intensidad señal relativa medido desde a. c Imágenes RM T2- y T2*-ponderadas pre- o post-inyección AptHER2-MNS. d Gráfico intensidad señal relativa y e histograma intensidad región tumoral medido desde c. f Datos análisis histológico obtenidos tras imagen RM. Barras error representadas solo eje y positivo. Intensidades señal relativa b, d, e medidas desde ROI línea roja sólida a, c, Archivo adicional 1: Figura S4

Para enfatizar cambio visible en efectos mejora contraste pre- y post-inyección AptHER2-MNS, se condujo análisis histograma intensidad señal R2 en ROIs en imágenes RM T2-ponderadas (Fig. 5e). Como señal T2 aparente como mejora negativa en imágenes RM T2-ponderadas, se representó por R2. Tras inyección AptHER2-MNS, centro histograma se desplazó lado derecho. Se observó ~10 % aumento mejora contraste cuando se calculó diferencia centros histogramas.

Para confirmar presencia AptHER2-MNS en tumor histológicamente, se condujo tinción azul Prusia (Fig. 5f). En tejido teñido azul Prusia, núcleo y citoplasma teñidos rosa intenso o claro, y varios puntos azulados observados alrededor células tumorales. Asumimos que tejidos tumorales teñidos azul si AptHER2-MNS dirigía tumor. En resultados tinción azul Prusia, puntos azules observados en tejidos tumorales, y portaobjetos tejido AptHER2-MNS tuvieron ~3 veces más puntos azules que WMNC. Tinción azul Prusia detecta ion Fe en tejidos; así, usada para confirmar acumulación agente contraste basado IONP en tejidos tumorales.

Conclusiones

En conclusión, confirmamos que AptHER2-MNS funciona como agente contraste RM HER2-direccionable in vivo por caracterización fisicoquímica y experimentos RM in vivo en modelos murinos tumor expresando HER2. AptHER2-MNS tiene alta relaxividad y especificidad HER2, y demostró marcados efectos mejora contraste a pesar dosis administración menor que otros agentes contraste T2, debido a nanopartículas óxido hierro. Se espera este agente contraste provea información sobre expresión cáncer HER2 en pacientes cáncer y pueda utilizarse monitorizar pacientes cáncer HER2+ durante quimioterapia usando fármacos blanco HER2. Esperamos que resultados este trabajo ofrezcan estrategia prometedora para diagnóstico cáncer sobreexpresando HER2 y tratamiento pacientes.

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