用于人干细胞应用的等离子体感测纳米平台及其方法技术

监测干细胞治疗中使用的干细胞衍生细胞的活力的方法包括将一种或多种干细胞衍生细胞引入细胞培养基，将一种或多种纳米探针引入细胞培养基，由此用一种或多种纳米探针转染一种或多种干细胞衍生细胞，以及在转染后检测来自一种或多种纳米探针的光学信号。该方法可以进一步包括将一种或多种转染的干细胞衍生细胞引入受试者，并检测体内来自一种或多种纳米探针的光学信号。一种或多种干细胞衍生细胞可包括干细胞。包括干细胞。包括干细胞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于人干细胞应用的等离子体感测纳米平台及其方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年1月29日提交的美国临时专利申请号62/967,143的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]干细胞技术有希望为广泛种类的疾病的再生医学提供可再生类型的治疗剂。虽然干细胞衍生的细胞、组织和细胞器的体外分化取得了重大进步，但这些细胞在体内的存活通常造成显著的障碍，因为大多数细胞在移植后不久死亡。目前，监测具有非侵入性读数的移植细胞的健康状态的能力仍然非常具有挑战性。为了实现该目标，强烈需要开发实时、实用和有效的感测纳米平台、系统和方法以监测经移植的干细胞系统的活力、健康状态和功能能力。此外，这种感测能力将最终导致基于干细胞的治疗的重要进步和改善，因为感测纳米平台可以提供细胞非功能性的警告信号，这将在需要时触发及时的补救程序和/或更换不行使功能的干细胞。

技术实现思路

[0004]提供
技术实现思路
是为了介绍下面在具体实施方式中进一步描述的一些概念。本
技术实现思路
不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。
[0005]在本专利技术的第一方面，监测用于干细胞疗法的干细胞衍生细胞的活力的体内方法包括：将具有一种或多种纳米探针的一种或多种干细胞衍生细胞引入受试者，其中所述一种或多种纳米探针被配置成提供一种或多种干细胞衍生细胞的健康状态信息；以及在将一种或多种干细胞衍生细胞引入受试者之后检测来自一种或多种纳米探针的光学信号。在该方面的特征中，一种或多种干细胞衍生细胞的健康状态信息包括关于一种或多种干细胞衍生细胞的活力、功能能力和/或健康状态的信息。
[0006]在本专利技术的第二方面，监测干细胞衍生细胞的活力的方法包括：将一种或多种干细胞衍生细胞引入细胞培养基，将一种或多种纳米探针引入细胞培养基，由此用一种或多种纳米探针转染一种或多种干细胞衍生细胞，以及在转染后检测来自一种或多种纳米探针的光学信号。在此方面的特征中，所述一种或多种纳米探针包含倒置分子哨兵(inverse molecular sentinels，iMS)，所述倒置分子哨兵包含质粒活性纳米颗粒、附接在所述纳米颗粒一端的茎环核酸探针，所述核酸包含第一序列(茎环探针)并且用光学报告子标记，以及包含第二序列(占位符)的未标记的捕获占位符核酸链。在该方面的另一个特征中，转染包括对含有一种或多种干细胞衍生细胞和一种或多种纳米探针的细胞培养基进行电穿孔；其中一种或多种干细胞衍生细胞的至少一部分在电穿孔后保持存活。
[0007]在本专利技术的第三方面中，使用电穿孔用纳米探针转染干细胞衍生细胞同时维持所述纳米探针的至少一部分的构型的方法包括：提供包含一种或多种干细胞衍生细胞和一种或多种具有初始构型的纳米探针的细胞培养基，和对含有所述一种或多种干细胞衍生细胞
和一种或多种纳米探针的细胞培养基进行电穿孔；其中所述一种或多种纳米探针的至少一部分在电穿孔后维持其初始配置。
[0008]在本专利技术的第四方面中，增加纳米探针被摄取到干细胞衍生细胞中同时维持干细胞衍生细胞的活力的方法包括：提供包含一种或多种干细胞衍生细胞和多种纳米探针的细胞培养基，和对包含一种或多种干细胞衍生细胞和多种纳米探针的细胞培养基进行电穿孔；其中转染到一种或多种干细胞衍生细胞中的多种纳米探针的量大于当转染仅由被动摄取组成时被转染到一种或多种干细胞衍生细胞中的量。
附图说明
[0009]附图和实施例是作为举例说明而非限制提供的。结合与一个或多个实施方案相关的所附示例图(也称为“图”)，在下文描述中解释本公开的前述方面和其他特征，在所述附图中：
[0010]图1是示出根据本公开的一个实施方案的“倒置分子哨兵”(iMS)检测方法(“断开到接通”方案)的操作原理的示意图。
[0011]图2示出了根据本公开的一个实施方案的用于细胞凋亡的miRNA生物标志物(miR
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34a、miR
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200
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3p和miR200c
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3p)的iMS纳米探针的设计。
[0012]图3示出了根据本公开的一个实施方案的使用锁定核酸的miRNA生物标志物miR
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34a的iMS纳米探针的设计。
[0013]图4是示出组织中的“治疗窗口”和生物组分的吸收光谱的曲线图。
[0014]图5是示出根据本公开的一个实施方案的在不同Ag+浓度下形成的纳米星的TEM图像(顶部)和响应于单位幅度的z偏振平面波入射E场在纳米星附近的电场|E|的模拟的图像(底部)。
[0015]图6A和6B为示出根据本公开的一个实施方案的转染的干细胞衍生细胞的递送的示意图。
[0016]图7A和7B是示意图，示出了使用根据本专利技术的一个实施方案的便携式基于光纤的拉曼诊断系统监测转染的干细胞衍生细胞的健康状态和功能活力(a)和手持式拉曼读取器(b)。
[0017]图8A、图8B和图8C是示出根据本公开的一个实施方案(a)柠檬酸盐缓冲液中的柠檬酸盐中的金纳米星溶液的吸收光谱，(b)相应的有限元方法(FEM)生成的吸收光谱，以及(c)通过改变分支高度同时保持基底宽度、核心和尖端直径以及分支数恒定而调谐的偏振平均吸收与纵横比(AR)的散点图的图。
[0018]图9是根据本公开的一个实施方案的用于干细胞内的细胞内感测的金纳米探针的示意图。
[0019]图10是示出根据本公开的一个实施方案的具有AuNS
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PEG的INS1细胞的电穿孔的图。
[0020]图11A及11B是显示根据本专利技术的一个实施方案的以下各者的图像：(A)电穿孔之后的细胞的图像；(B)电穿孔之后的iMS信号保持“断开(OFF)”。
[0021]图12A及12B是显示根据本专利技术的一个实施方案的以下各者的图像：(A)电穿孔之后的细胞的图像；(B)在电穿孔流程之后iMS信号保持“接通(ON)”。
[0022]图13是示出根据本公开的一个实施方案的具有iMS“接通”(iMS ON，上曲线)和iMS探针“断开”(iMS OFF，下曲线)的SERS光谱的图。
[0023]图14A和14B是显示根据本公开的一个实施方案的(A)CEL
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miR39(Cy5)纳米探针在溶液中的SERS光谱；(B)CEL
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miR39(Cy5)在INS1细胞中的SERS光谱的图。
[0024]图15A和15B为显示根据本专利技术的一个实施方案的在电穿孔(0.15nM AuNS，OPTIMEM)之后48小时的hESC中的AuNS的电感耦合等离子体/质谱法(ICP/MS)定量的图。
[0025]图16A和16B为显示根据本专利技术的一个实施方案的紧接在电穿孔之后hESC中的AuNS(0.15nM AuNS，PBS)的ICP/MS定量的图。
[0026]图17是示出根据本公开的一个实施方案的在用0.15nM AuNS电穿孔之后2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种监测干细胞疗法中使用的干细胞衍生细胞的活力的体内方法，包括
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将具有一种或多种纳米探针的一种或多种干细胞衍生细胞引入受试者，其中所述一种或多种纳米探针被配置成提供所述一种或多种干细胞衍生细胞的健康状态信息；和
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在将一种或多种干细胞衍生细胞引入受试者后，检测来自一种或多种纳米探针的光学信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中具有一种或多种纳米探针的一种或多种干细胞衍生细胞的健康状态信息包括关于所述一种或多种干细胞衍生细胞的活力、功能能力和/或健康状态的信息。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种纳米探针包含倒置分子哨兵(iMS)，所述倒置分子哨兵(iMS)包含：
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至少一种等离子体活性纳米颗粒；
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茎环核酸探针，其一端连接到所述纳米颗粒，所述核酸包含第一序列(茎环探针)并用光学报告子标记，和
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包含第二序列(占位符)的未标记的捕获占位符核酸链。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述未标记的捕获占位符核酸链包含被设计成与感兴趣的核酸靶标杂交并捕获感兴趣的核酸靶标的核苷酸序列。5.根据权利要求4所述的方法，其中感兴趣的核酸靶标包括微小RNA、小的非编码RNA、mRNA或DNA序列。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种纳米探针包含生物受体，所述生物受体包含核苷酸序列、适体、抗体、酶或基于细胞的受体以捕获感兴趣的分子种类。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种纳米探针包含用于靶标识别和感测的化学受体或配体。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学信号是拉曼信号或表面增强拉曼散射(SERS)信号。9.根据权利要求1所述的方法，其中具有一种或多种纳米探针的一种或多种干细胞衍生细胞通过使用或不使用合成支架的皮下植入、静脉内注射、动脉内输注或鞘内输注被引入受试者。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种干细胞衍生细胞包括干细胞。11.根据权利要求1所述的方法，其中使用基于光纤的读出系统来执行检测。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述读出系统由所述受试者和/或健康护理提供者监测。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述读出系统是便携式的。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述读出系统是手持式的。15.一种监测干细胞衍生细胞的活力的方法，包括
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将一种或多种干细胞衍生细胞引入细胞培养基中；
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将一种或多种纳米探针引入所述细胞培养基中，由此用所述一种或多种纳米探针转染所述一种或多种干细胞衍生细胞，和
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在转染之后检测来自所述一种或多种纳米探针的光学信号。16.根据权利要求15所述的方法，其中监测干细胞衍生细胞活力的方法包括监测干细
胞衍生细胞用于干细胞和前体细胞、来自重编程分化细胞的干细胞和产生胰岛素的胰岛中的一种或多种的操作、损伤和/或保质期。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述干细胞和前体细胞来自来源，所述来源例如胚胎、妊娠细胞和成人组织。18.根据权利要求15所述的方法，其中在将所述一种或多种纳米探针引入所述细胞培养基之前、之后或同时，将所述一种或多种干细胞衍生细胞引入所述细胞培养基。19.根据权利要求15所述的方法，其中所述一种或多种纳米探针包含倒置分子哨兵(iMS)，所述倒置分子哨兵(iMS)包含：
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至少一种等离子体活性纳米颗粒；
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茎环核酸探针，其一端连接到所述纳米颗粒，所述核酸包含第一序列(茎环探针)并用光学报告子标记，和
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包含第二序列(占位符)的未标记的捕获占位符核酸链。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述未标记的捕获占位符核酸链包含被设计成与感兴趣的核酸靶标杂交并捕获感兴趣的核酸靶标的核苷酸序列。21.根据权利要求20所述的方法，其中感兴趣的核酸靶标包括微小RNA、小的非编码RNA、mRNA或DNA序列。22.根据权利要求3或19所述的方法，其中所述第一序列(茎环探针)包含核苷酸序列AAAAACTAAGAAAAAAAAATGGCAGTGTCTTAG(miR
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34a茎环探针；SEQ ID NO:1)，所述第二序列(占位符)包含核苷酸序列ACAACCAGCTAAGACACTGCCATTTT(miR
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34a占位符；SEQ ID NO:2)，以用于miR
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34a miRNA检测。23.根据权利要求3或19所述的方法，其中所述第一序列(茎环探针)包含核苷酸序列AAAAATACCCTTTATATAAAAATAATACTGCCGGGTA(miR
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200b
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3p茎环探针；SEQ ID NO:3)，并且所述第二序列(占位符)包含核苷酸序列TCCATCATTACCCGGCAGTATTATTTT(miR200b
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3p占位符；SEQ ID NO:4)，以用于miR200b
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3p miRNA感测。24.根据权利要求3或19所述的方法，其中所述第一序列(茎环探针)包含核苷酸序列AAAAAACCCAAATAAAAAATAATACTGCCGGGT(miR200c
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3b茎环探针；SEQ ID NO:5)，并且所述第二序列(占位符)包含核苷酸序列TCCATCATTACCCGGCAGTATTA(miR200c
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3p；SEQ ID NO:6)，以用于miR200c
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3p miRNA感测。25.根据权利要求3或19所述的方法，其中所述第一序列(茎环探针)包含序列SH
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AAAAA+CT+AA+GA+AA+AA+AA+AA+TG+GC+GC+AG+TG+TC...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：