Title (eng)
Histological methods for CD90 and luciferase detection and fluorescence tomography based biodistribution analysis
Parallel title (deu)
Histologische Methoden zur Detektion von CD90 und Luciferase- und Fluoreszenztomographie-basierte Biodistributionsanalyse
Author
Julia Scholda
Advisor
Manfred Ogris
Co-Advisor
Sami Haider
Assessor
Manfred Ogris
Abstract (deu)
Thy-1, auch CD90 genannt, ist ein Zelloberflächenglykoprotein, das in Neuronen, Endothelzel-len, Thymozyten und vielen weiteren Zelltypen exprimiert wird. Unter anderem spielt das Pro-tein eine Rolle bei der Hemmung des Neuritenwachstums und bei der Migration von Mela-nomzellen. Bei Mäusen werden zwei Allele, die zu den zwei Subtypen Thy-1.1 und Thy-1.2 führen, unterschieden. Beim Menschen gibt es hingegen nur eines. Für die histologische Cha-rakterisierung wurde in dieser Arbeit ein transgenes Mausmodell verwendet, in dem das Re-portergen Luciferase unter der Kontrolle des Thy-1.2 Promotorelements exprimiert wird. In diese Mäuse wurden zusätzlich B16F10 Melanomzellen mit einem hohen Metastasierungspo-tenzial und einem aggressiven Wachstumsmuster implantiert. Eine positive immunohistoche-mische Färbung, welche ein Indikator for CD90 Expression ist, konnte in Tumoren, Hirn- und Endothelzellen, sowie in Lymphgefäßen in der Haut festgestellt werden. Weiters wurden CD90 und die damit korrelierende Expression des transgenen Reportergens Luciferase unter der Kontrolle der Thy-1.2-Luc Expressionskassette in murinem Gewebe eines Brustkrebs-Mausmodells nachgewiesen. Bei den implantierten Tumorzellen war diese Expression erwar-tungsgemäß nicht der Fall. Da die histologischen Methoden in ihrer Auflösung begrenzt sind, bietet die 3D-Bildgebung eine leistungsstarke Alternative. Durch die Kombination von Fluores-zenz-Molekulartomographie und Computertomographie kann eine Echtzeitverfolgung in vivo von fluoreszenzemittierenden Substanzen ermöglicht werden. Diese Substanzen sind zum Beispiel AF750 oder Quantenpunkte, welche zu Formulierungen mit Nukleinsäuren hinzuge-geben werden. Um die Biodistribution von nackter siRNA, mit siRNA beladenen Auropolyple-xen, Cadmiumtellurid-Quantenpunkten oder Quantoplexen auf Polyethylenimin-Basis zu ver-folgen, wurden 3D-Bilder von lebenden Mäusen zu zwei verschiedenen Zeitpunkten nach der Injektion aufgenommen. Die Signale jedes Organs wurden durch quaderförmige Interessens-regionen markiert und zur weiteren Auswertung gemessen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Thy-1 erfolgreich in einem implantierten Tumor eines transgenen Thy-1.2-Luc Mausmodells nachgewiesen wurde. Auch Luciferase konnte in einem Mausmodell für Brust-krebs effizient nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnte die Biodistribution von siRNA und Nanopartikeln verfolgt werden. SiRNA sammelte sich verstärkt in den Nieren und Auropo-lyplexe wurden in der Blase und den Nieren gefunden. Quantenpunkte zeigten ein schwaches Signal in den Nieren und die Applikation von Quantoplexes führte zu Signalen in der Leber und der Lunge.
Abstract (eng)
Thy-1, also known as CD90, is a cell surface glycoprotein expressed in neurons, endothelial cells, thymocytes and many other cell types and plays a role in, among others, inhibition of neurite growth and melanoma cell migration. In mice, there are two alleles resulting in two sub-types, Thy-1.1 and Thy-1.2, whereas there is only one in humans. A transgenic mouse model was used for histological characterization in this thesis, were the reporter gene luciferase is expressed under the control of a Thy-1.2 promoter element. B16F10 melanoma cells with high metastatic potential and an aggressive growth pattern were implanted. Positive staining indi-cating CD90 expression was detected in tumors, brain and endothelial cells and lymphatic vessels in the skin. Furthermore, CD90 and the correlating expression of the transgene firefly luciferase under the control of the Thy-1.2-Luc expression cassette were detected in murine tissue of a breast cancer mouse model. As expected, this was not the case for implanted tu-mor cells. Since histological methods are limited in their resolution, 3D imaging offers a power-ful alternative. By combining fluorescence molecular tomography and computed tomography, in vivo real-time tracking of fluorescence emitting probes was achieved. To detect signals via fluorescence imaging tomography, fluorescence dyes like AF750 or quantum dots must be added to the formulations. To track biodistribution of naked siRNA, auropolyplexes loaded with siRNA, cadmium telluride quantum dots or polyethyleneimine-based quantoplexes, 3D images of living mice were taken at two different time-points after injection. Signals of each organ were marked by cuboid regions of interest and measured for further evaluation. To summarize, Thy-1 was efficiently detected in an implanted tumor of a Thy-1.2-Luc transgenic mouse model. Firefly luciferase was also successfully detected under control of the Thy-1.2-Luc ex-pression cassette in a breast cancer mouse model via immunohistochemistry. Furthermore, the biodistribution of siRNA and nanoparticles was efficiently tracked. SiRNA mainly accumu-lated in the kidneys and auropolyplexes were found in bladder and kidneys. Quantum dots showed a weak signal in the kidneys and quantoplex application resulted in signals in liver and lungs.
Keywords (eng)
Thy-1B16F10immunohistochemistryFLITsiRNAnanoparticle
Keywords (deu)
Thy-1B16F10ImmunohistochemieFLITsiRNANanopartikel
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1391620
rdau:P60550 (deu)
77 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
79
Association (deu)
Title (eng)
Histological methods for CD90 and luciferase detection and fluorescence tomography based biodistribution analysis
Parallel title (deu)
Histologische Methoden zur Detektion von CD90 und Luciferase- und Fluoreszenztomographie-basierte Biodistributionsanalyse
Author
Julia Scholda
Abstract (deu)
Thy-1, auch CD90 genannt, ist ein Zelloberflächenglykoprotein, das in Neuronen, Endothelzel-len, Thymozyten und vielen weiteren Zelltypen exprimiert wird. Unter anderem spielt das Pro-tein eine Rolle bei der Hemmung des Neuritenwachstums und bei der Migration von Mela-nomzellen. Bei Mäusen werden zwei Allele, die zu den zwei Subtypen Thy-1.1 und Thy-1.2 führen, unterschieden. Beim Menschen gibt es hingegen nur eines. Für die histologische Cha-rakterisierung wurde in dieser Arbeit ein transgenes Mausmodell verwendet, in dem das Re-portergen Luciferase unter der Kontrolle des Thy-1.2 Promotorelements exprimiert wird. In diese Mäuse wurden zusätzlich B16F10 Melanomzellen mit einem hohen Metastasierungspo-tenzial und einem aggressiven Wachstumsmuster implantiert. Eine positive immunohistoche-mische Färbung, welche ein Indikator for CD90 Expression ist, konnte in Tumoren, Hirn- und Endothelzellen, sowie in Lymphgefäßen in der Haut festgestellt werden. Weiters wurden CD90 und die damit korrelierende Expression des transgenen Reportergens Luciferase unter der Kontrolle der Thy-1.2-Luc Expressionskassette in murinem Gewebe eines Brustkrebs-Mausmodells nachgewiesen. Bei den implantierten Tumorzellen war diese Expression erwar-tungsgemäß nicht der Fall. Da die histologischen Methoden in ihrer Auflösung begrenzt sind, bietet die 3D-Bildgebung eine leistungsstarke Alternative. Durch die Kombination von Fluores-zenz-Molekulartomographie und Computertomographie kann eine Echtzeitverfolgung in vivo von fluoreszenzemittierenden Substanzen ermöglicht werden. Diese Substanzen sind zum Beispiel AF750 oder Quantenpunkte, welche zu Formulierungen mit Nukleinsäuren hinzuge-geben werden. Um die Biodistribution von nackter siRNA, mit siRNA beladenen Auropolyple-xen, Cadmiumtellurid-Quantenpunkten oder Quantoplexen auf Polyethylenimin-Basis zu ver-folgen, wurden 3D-Bilder von lebenden Mäusen zu zwei verschiedenen Zeitpunkten nach der Injektion aufgenommen. Die Signale jedes Organs wurden durch quaderförmige Interessens-regionen markiert und zur weiteren Auswertung gemessen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Thy-1 erfolgreich in einem implantierten Tumor eines transgenen Thy-1.2-Luc Mausmodells nachgewiesen wurde. Auch Luciferase konnte in einem Mausmodell für Brust-krebs effizient nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnte die Biodistribution von siRNA und Nanopartikeln verfolgt werden. SiRNA sammelte sich verstärkt in den Nieren und Auropo-lyplexe wurden in der Blase und den Nieren gefunden. Quantenpunkte zeigten ein schwaches Signal in den Nieren und die Applikation von Quantoplexes führte zu Signalen in der Leber und der Lunge.
Abstract (eng)
Thy-1, also known as CD90, is a cell surface glycoprotein expressed in neurons, endothelial cells, thymocytes and many other cell types and plays a role in, among others, inhibition of neurite growth and melanoma cell migration. In mice, there are two alleles resulting in two sub-types, Thy-1.1 and Thy-1.2, whereas there is only one in humans. A transgenic mouse model was used for histological characterization in this thesis, were the reporter gene luciferase is expressed under the control of a Thy-1.2 promoter element. B16F10 melanoma cells with high metastatic potential and an aggressive growth pattern were implanted. Positive staining indi-cating CD90 expression was detected in tumors, brain and endothelial cells and lymphatic vessels in the skin. Furthermore, CD90 and the correlating expression of the transgene firefly luciferase under the control of the Thy-1.2-Luc expression cassette were detected in murine tissue of a breast cancer mouse model. As expected, this was not the case for implanted tu-mor cells. Since histological methods are limited in their resolution, 3D imaging offers a power-ful alternative. By combining fluorescence molecular tomography and computed tomography, in vivo real-time tracking of fluorescence emitting probes was achieved. To detect signals via fluorescence imaging tomography, fluorescence dyes like AF750 or quantum dots must be added to the formulations. To track biodistribution of naked siRNA, auropolyplexes loaded with siRNA, cadmium telluride quantum dots or polyethyleneimine-based quantoplexes, 3D images of living mice were taken at two different time-points after injection. Signals of each organ were marked by cuboid regions of interest and measured for further evaluation. To summarize, Thy-1 was efficiently detected in an implanted tumor of a Thy-1.2-Luc transgenic mouse model. Firefly luciferase was also successfully detected under control of the Thy-1.2-Luc ex-pression cassette in a breast cancer mouse model via immunohistochemistry. Furthermore, the biodistribution of siRNA and nanoparticles was efficiently tracked. SiRNA mainly accumu-lated in the kidneys and auropolyplexes were found in bladder and kidneys. Quantum dots showed a weak signal in the kidneys and quantoplex application resulted in signals in liver and lungs.
Keywords (eng)
Thy-1B16F10immunohistochemistryFLITsiRNAnanoparticle
Keywords (deu)
Thy-1B16F10ImmunohistochemieFLITsiRNANanopartikel
Subject (deu)
Subject (deu)
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https://phaidra.univie.ac.at/o:1391621
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