پردازش درون سلولی نانوذره های آهنی فوق مغناطیسی پوشیده شده از سیلیکا در سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی
تاریخ انتشار: پنجشنبه 16 اسفند 1397
| امتیاز:
نانوذره های آهنی فوق مغناطیسی پوشیده شده از سیلیکا(SiMAGs) یک تکنولوژی زیست پزشکی مهیج هستند که قادر به انتقال هدفمند درمان های مبتنی بر سلولی و تشخیص بیماری ها هستند. با این حال، به منظور درک پتانسیل بالینی کامل آن ها، سرنوشت درون سلولی آن ها باید تعیین شود. تکنیک های آنالیزی میکروسکوپ فلورسنس سوپر رزولوشن، فلوسایتومتری مبتنی بر ذره و نانوسنسورهای حساس به pH برای نشان دادن مکانیسم های پردازش SiMAGs درون سلولی در سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی(hMSCs) استفاده شدند. میکروسکوپ سوپر رزولوشن نشان داد که نانوذره های تگ شده به صورت فلورسنس با SiMAGs اندوسیتوز شده و درون لیزوزوم ها تجمع پیدا می کنند. زمانی که SiMAGsها در معرض شرایط لیزوزومی شبیه سازی شده قرار گرفتند، محلول شده و انتشار فلورسنس در حال کاهشی را در یک بازه هفت روزه نشان دادند. متابولیسم درون سلولی برون تنی SiMAGsها با استفاده از فلوسایتومتری و نانوسنسورهای حساس به pH مونیتور شد. کاهش در انتشار فلورسنس SiMAGsها که با کاهش pH لیزوزومی هماهنگ بود مشاهده شد که منعکس کننده مشاهدات برون تنی بود که نشان می دهد قرار گرفتن SiMAGsها در معرض لیزوزوم، پوشش فلورسنس سیلیکا و هسته های آهنی را کاهش می دهد. این یافته ها نشان می دهد اگرچه کاهش قابل توجهی در بار SiMAGs درون سلولی وجود دارد، ذره های کافی به صورت درون سلولی باقی می مانند(بیش از 50 درصد) و سلول های تیمار شده با SiMAGsها را مناسب دستکاری های طولانی مدت مغناطیسی می سازند. رویکرد آنالیزی ما دیدگاه های مهمی را برای درک سرنوشت درون سلولی پردازش های SiMAG ارائه می دهد که می تواند به راحتی برای سایر درمان های ذره ای و کاربرد بالینی آن ها به کار رود.
RSC Adv. 2019 Jan 24;9(6):3176-3184. doi: 10.1039/c8ra09089k. Epub 2019 Jan 23.
Intracellular processing of silica-coated superparamagnetic iron nanoparticles in human mesenchymal stem cells.
Harrison RP1,2, Chauhan VM3, Onion D4, Aylott JW3, Sottile V1.
Abstract
Silica-coated superparamagnetic iron nanoparticles (SiMAGs) are an exciting biomedical technology capable of targeted delivery of cell-based therapeutics and disease diagnosis. However, in order to realise their full clinical potential, their intracellular fate must be determined. The analytical techniques of super-resolution fluorescence microscopy, particle counting flow cytometry and pH-sensitive nanosensors were applied to elucidate mechanisms of intracellular SiMAG processing in human mesenchymal stem cell (hMSCs). Super-resolution microscopy showed SiMAG fluorescently-tagged nanoparticles are endocytosed and co-localised within lysosomes. When exposed to simulated lysosomal conditions SiMAGs were solubilised and exhibited diminishing fluorescence emission over 7 days. The in vitro intracellular metabolism of SiMAGs was monitored in hMSCs using flow cytometry and co-localised pH-sensitive nanosensors. A decrease in SiMAG fluorescence emission, which corresponded to a decrease in lysosomal pH was observed, mirroring ex vivo observations, suggesting SiMAG lysosomal exposure degrades fluorescent silica-coatings and iron cores. These findings indicate although there is a significant decrease in intracellular SiMAG loading, sufficient particles remain internalised (>50%) to render SiMAG treated cells amenable to long-term magnetic cell manipulation. Our analytical approach provides important insights into the understanding of the intracellular fate of SiMAG processing, which could be readily applied to other particle therapeutics, to advance their clinical translation.
PMID: 30774937