3D tissue culture- a more efficient and predictive model for the assessment of EDVTMnanocell delivery to tumours
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Fecha
2014
Título de la revista
Publicado en
Asia-Pacific Journal of Clinical Oncology, 1743-7563, Vol 10, No. S7, 2014, p.38-39
Publicado por
Wiley
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Resumen
Como primer puerto de escala para evaluar el valor terapéutico de un compuesto, el cultivo de tejidos es una herramienta crítica. Sin embargo, la falta de semejanza del cultivo tisular bidimensional (2D) tradicional con los modelos tumorales siempre ha demostrado ser un factor limitante, y más aún para las terapias dirigidas basadas en partículas que dependen más de la estructura del tejido natural para la unión y la administración.
Con la aparición de varios modelos 3D in vitro, se pueden realizar estudios en esferoides tumorales que simulan más de cerca la unión e interacción de célula a célula natural. Aquí demostramos que el cultivo de tejidos en 3D es un modelo más efectivo para la entrega de una nanopartícula específica que lleva una carga útil de siRNA o miRNA.
EDVTMnanocell patentado por EnGeneIC es un vehículo versátil capaz de empaquetar concentraciones terapéuticamente significativas de fármacos quimioterapéuticos y moléculas dirigidas molecularmente como siRNA y miRNA. Se puede recubrir con un diacuerpo biespecífico para una administración dirigida y una toxicidad muy reducida. En modelos de ratones con xenoinjertos y otros estudios en animales en los que las nanocélulas EDVTM administraron siARN o miARN, hemos demostrado una eficacia significativa del tratamiento, incluida la regresión tumoral y la eliminación de genes. Sin embargo, el cultivo de tejidos 2D no ha demostrado ser consistente en mostrar la muerte de células tumorales in vitro ni como predictor de eficacia en modelos in vivo posteriores.
Hemos cultivado varias líneas de células tumorales diferentes como esferoides tridimensionales, incluidas algunas derivadas directamente de pacientes. Después de evaluar varios sistemas de modelos de esferoides para la administración y la absorción de nuestra nanocélula, descubrimos que la gota colgante de Biomatrix y el método de recubrimiento de gel fueron más útiles para mostrar una viabilidad celular reducida y una eliminación de genes en células tumorales tratadas con nanocélulas EDVTM que portan diferentes siARN o miARN y se dirigieron con anti-EGFR.
Usando líneas de células estándar (ATCC), encontramos una penetración mejorada de nanocélulas que llevan siRNA contra la proteína PLK1 de la quinasa 1 tipo polo, en células de cáncer de colon HCT116 cultivadas en placas colgantes o matriz de gel como se muestra bajo microscopía confocal. La administración de siPLK1 dio como resultado una viabilidad celular reducida, detención mitótica y eliminación del ARNm de PLK1 en comparación con las nanocélulas que transportan ARNip sin sentido.
Del mismo modo, demostramos que la entrega de partículas de un miR-34 mimético a los esferoides A549 del cáncer de pulmón dio como resultado una viabilidad celular reducida y la eliminación de uno de sus genes antiapoptóticos aguas abajo, Bcl 2.
Además, hemos cultivado esferoides a partir de carcinomas de células suprarrenales derivados de pacientes, ACC (cortesía del profesor Stan Sidhu, Royal North Shore Hospital) en los que pudimos probar varias moléculas de siRNA y miRNA para determinar los efectos de destrucción celular.
Hemos descubierto que los modelos de esferoides son una forma eficiente de predecir la eficacia de las nanocélulas EDVTM que transportan siRNA y miRNA, ya que imitan de cerca el crecimiento tumoral en modelos de xenoinjertos.
Descripción
Abstract
As the first port of call for assessing the therapeutic value of a compound, tissue culture is a critical tool. However, the lack of resemblance of traditional 2-dimensional (2D) tissue culture to tumour models has always proven to be a limiting factor, and more so for particle based targeted therapies which are more dependent on natural tissue structure for attachment and delivery.
With the emergence of various 3D in vitro models, studies can be performed on tumour spheroids mimicking more closely natural cell to cell attachment and interaction. Here we demonstrate that 3D tissue culture is a more effective model for the delivery of a targeted nanoparticle carrying a siRNA or miRNA payload.
EnGeneIC's proprietary EDVTMnanocell is a versatile vehicle capable of packaging therapeutically significant concentrations of chemotherapeutic drugs and molecularly targeted molecules such as siRNA and miRNA. It can be coated with a bispecific diabody for targeted delivery and greatly reduced toxicity. In xenograft mouse models and other animal studies where siRNA or miRNA were delivered by EDVTMnanocells we have shown significant efficacy of treatment including tumour regression and gene knockdown. However, 2D tissue culture has not proven to be consistent in showing tumour cell death in vitro nor as a predictor of efficacy in subsequent in vivo models.
We have grown a number of different tumour cell lines as 3-D spheroids including some derived directly from patients. After assessing various spheroid model systems for delivery and uptake of our nanocell, we found that Biomatrix's hanging drop and the gel coating method, were most useful for showing reduced cell viability and gene knockdown in tumour cells treated with EDVTMnanocells carrying different siRNAs or miRNAs and targeted with anti-EGFR.
Using standard cells lines (ATCC), we found improved penetration of nanocells carrying siRNA against the polo-like kinase 1 protein PLK1, in HCT116 colon cancer cells grown in hanging drop plates or gel matrix as shown under confocal microscopy. Delivery of siPLK1 resulted in reduced cell viability, mitotic arrest and PLK1 mRNA knockdown as compared to nanocell carrying nonsense siRNA.
Similarly, we showed that particle delivery of a miR-34 mimic to lung cancer A549 spheroids, resulted in reduced cell viability and knockdown of one of its downstream anti apoptotic genes, Bcl 2.
Additionally, we have grown spheroids from patient derived adrenal cell carcinomas, ACC (courtesy of Professor Stan Sidhu, Royal North Shore Hospital) in which we were able to test various siRNA and miRNA molecules for cell killing effects.
We have found that spheroid models are an efficient way to predict the effectiveness of EDVTMnanocells carrying siRNA and miRNA since they closely mimic tumour growth in xenograft models.
Palabras clave
Cultivo de tejidos, Cultivo tisular bidimensional (2D), Modelos 3D in vitro, Cultivo de tejidos en 3D, siRNA, miRNA
Keywords
Tissue culture, Two-dimensional (2D) tissue culture, 3D in vitro models, 3D tissue culture, siRNA, miRNA