Systemic Administration and Targeted Delivery of Immunogenic Oncolytic Adenovirus Encapsulated in Extracellular Vesicles for Cancer Therapies

Oncolytic viruses (OV) are engineered to infect, replicate in and kill cancer cells. Currently, the OV therapeutic approach is mainly restricted to neoplasia amenable to direct local administration of viral particles, while the possibility of a systemic delivery of cancer-tropic viruses would extend the OV application to the treatment of metastatic neoplasia. Herein, we applied in vivo/ex vivo imaging to demonstrate that cancer tropism is achieved when OV are encapsulated inside extracellular vesicles (EV) administered intravenously (i.v.), but not when injected intraperitoneally (i.p.). Moreover, we show that the therapeutic procedure adopted does not alter the immunomodulatory properties of the viruses

КІРЛІАНОГРАФІЧНЕ ОЦІНЮВАННЯ БІОДОСТУПНОСТІ РЕЧОВИНИ

The ratio between water molecules associated to the clusters in cell structures, which is the conformational catalyst for the exchange processes, and non-associated or free water participating in free-radical reactions is very important for the normal functioning of the organs of living beings.The aim of the study was to compare Kirlian glow of apple samples before and after t h e sanctification during the Christian holiday The Saviour to detect the possibility of the bioavailability signs establishing of the product for the body.The kirlianographic study of 10 samples of whole and cut apples with the same sort and size before and after the sanctification was made. Radiographic film and standard methods of its development as well as the instrument “REK-1”, designed by Ukrainian Research Institute of Machine Building Technology (D nepropetrovsk) were used. Mathematical processing of scanned Kirlianograms was performed using standard software package for th e construction of histograms and pixel brightness profile of the picture.The method of classical kirlianography with X ray film allows assessing the bioavailability condition, which is important for the prediction of absorption and physiological effects of a man consumed food and phytomedicines. Therefore, these studies are relevant and require further development. Used such standard methods of mathematical processing as histograms and pixel brightness profile for the analysis of Kirlian images are informative enough for the individual samples, and can be the basis for the batch processing of data.Важным для нормального функционирования органов живых существ является соотношение в клеточных структурах связанной в биополимерах и свободной воды. Степень усвоения организмом любых веществ, принимаемых вовнутрь, зависит от их биодоступности, то есть физиологичности, определяемой состоянием воды. Однако до последнего времени роль электронно-возбужденных состояний в жидкофазных системах организма во внимание не принималась. Известно, что в водных растворах систем, близких к физиологическим условиям, возникает колебательный режим излучения. Свободнорадикальные реакции сопровождаются излучением фотонов в ультрафиолетовой части спектра, к которой относится и кирлиановское свечение. Изучили возможность использования метода классической кирлианографии на рентгеновской пленке в оценке состояния природной биоэнергетики. Исследовали свечение образцов яблок до и после освящения. Анализировали гистограммы и профиль яркостей пикселей их кирлиановских изображений, отражающих их природную структуру и энергетику. Выявили улучшение структуры яблок после освящения, как целых, так и в разрезе, что связано с переструктурированием воды в них. В частности, внешнее кирлиановское свечение освященных яблок более интенсивное, по сравнению с не освященными, что свидетельствует о большей у них биоэнергии. В то же время, свечение внутреннего строения свидетельствует о большем содержании связанной воды, что ближе к физиологическому состоянию клеток организма. Таким образом, метод классической кирлианографии на рентгеновской пленке позволяет оценить внутреннее энергетическое и структурное состояние продукта, определяющие его биодоступность.Важливим для нормального функціонування органів живих істот є співвідношення в структурах клітин зв’язаної в біополімерах та вільної води. Ступінь засвоєння організмом різних речовин залежить від їх біодоступності, тобто фізіологічності, що визначається станом води. Проте до останнього часу роль електронозбуджених станів у ріди- нофазних системах організму до уваги не бралася. Звісно, що у водних розчинах систем, близьких до фізіологіч­них умов, виникає режим коливання випромінювання. Вільнорадикальні реакції супроводжуються випромінюван­ням фотонів в ультрафіолетовій частині спектра, до якої належить й кірліанівське світіння. Вивчали можливість використання класичної кірліанографії на рентгенівській плівці для оцінки стану природної біоенергетики речови­ни. Досліджували кірліанівське випромінювання зразків яблук до та після їх освячення на християнське свято. Аналізували гістограми та профіль яскравості пікселів їх кірліанівських зображень, що віддзеркалюють їх природну структуру і енергетику. Виявили поліпшення структури яблук після освячення, як цілих, так і розрізаних, що пов’я­зано з переструктуруванням у них води. З овнішнє кірліанівське випромінювання освячених яблук більш інтенсив­не, порівняно з не освяченими, що свідчить про більшу біоенергію у перших. В той же час, світіння внутрішньої будови освячених яблук свідчить про більший вміст зв’язаної води, що ближче до фізіологічного стану клітин організму. Таким чином, метод класичної кірліанографії на рентгенівській плівці дозволяє оцінити стан енергетики та структури речовини для вживання людиною, від чого залежить його засвоєння організмом, тобто біодоступність

Antitumor effect of oncolytic virus and paclitaxel encapsulated in extracellular vesicles for lung cancer treatment

Standard of care for cancer is commonly a combination of surgery with radiotherapy or chemoradiotherapy. However, in some advanced cancer patients this approach might still remaininefficient and may cause many side effects, including severe complications and even death. Oncolytic viruses exhibit different anti-cancer mechanisms compared with conventional therapies, allowing the possibility for improved effect in cancer therapy. Chemotherapeutics combined with oncolytic viruses exhibit stronger cytotoxic responses and oncolysis. Here, we have investigated the systemic delivery of the oncolytic adenovirus and paclitaxel encapsulated in extracellular vesicles (EV) formulation that, in vitro, significantly increased the transduction ratio and the infectious titer when compared with the virus and paclitaxel alone. We demonstrated that the obtained EV formulation reduced the in vivo tumor growth in animal xenograft model of human lung cancer. Indeed, we found that combined treatment of oncolytic adenovirus and paclitaxel encapsulated in EV has enhanced anticancer effects both in vitro and in vivo in lung cancer models. Transcriptomic comparison carried out on the explanted xenografts from the different treatment groups revealed that only 5.3% of the differentially expressed genes were overlapping indicating that a de novo genetic program is triggered by the presence of the encapsulated paclitaxel: this novel genetic program might be responsible of the observed enhanced antitumor effect. Our work provides a promising approach combining anticancer drugs and viral therapies by intravenous EV delivery as a strategy for the lung cancer treatment.Peer reviewe

Нейроендокринні пухлини (карциноїди) шлунка і кишечника – рання діагностика і мініінвазивні ендоскопічні втручання

Background. Neuroendocrine tumors of the stomach and intestines are rare diseases. Increasing incidence and complexity of diagnosis of these diseases cause acuteness of the problem. Objective. To evaluate the effectiveness of morphological examination of endoscopic biopsy material for diagnostics of neuroendocrine tumors and for evaluation of completeness of minimally invasive endoscopic surgical interventions (endoscopic mucosal resection and endoscopic submucosal dissection) at neuroendocrine tumors. Methods. On the basis of Medical center "Oberig" in 2009 - 2013 in eight cases neuroendocrine tumors were diagnosed: 2 (25 %) in the stomach, 2 (25%) – in the duodenum, 2 (25%) - in the small intestine, 1 (12.5 %) - in the ascending colon, 1 (12.5%) - in the rectum. Neuroendocrine tumors of stomach and ileum were removed by endoscopic mucosal resection, duodenal bulb and rectum neuroendocrine tumors – by endoscopic submucosal dissection, papillary duodenum, colon and jejunum neuroendocrine tumors – by surgical resection. Results. It was shown, that morphological evaluation of endoscopic mucosal biopsies is effective way to diagnose the neuroendocrine tumors. Conclusion. Endoscopic mucosal resection and endoscopic submucosal dissection allows to get advanced material for morphological diagnosis of neuroendocrine tumors and an adequate method of their removing.Нейроэндокринные опухоли желудка и кишечника – редкие заболевания. Растущая заболеваемость и сложность диагностики нейроэндокринных опухолей желудка и кишечника обусловливает актуальность проблемы. На базе Медицинского центра «Универсальная клиника «Обериг» в 2009-2013 гг. было диагностировано 8 случаев нейроэндокринных опухолей: 2 (25%) в желудке , 2 (25%) – в двенадцатиперстной кишке, 2 (25%) – в тонкой кишке, 1 (12,5%) – в восходящей ободочной кишке, 1 (12,5%) – в прямой кишке. Показано, что морфологическая оценка эндоскопических биоптатов слизистой оболочки – эффективный способ диагностики нейроэндокринных опухолей. Эндоскопическая резекция слизистой оболочки и эндоскопическая подслизистая диссекция позволяет получить расширенный материал для морфологической диагностики и является адекватным методом удаления нейроэндокринных опухолей.Нейроендокринні пухлини шлунка та кишечника – рідкі захворювання. Зростаюча захворюваність і складність діагностики нейроендокринних пухлин шлунково-кишкового тракту обумовлює актуальність проблеми. На базі Медичного центру «Універсальна клініка «Оберіг» за 2009-2013 рр. було діагностовано 8 випадків нейроендокринних пухлин: 2 (25%) в шлунку, 2 (25%) – в дванадцятипалій кишці, 2 (25%) – в тонкій кишці, 1 (12,5%) – в висхідній ободовій кишці, 1 (12,5%) – в прямій кишці. Показано, що морфологічна оцінка ендоскопічних біоптатів слизової оболонки – ефективний спосіб діагностики нейроендокринних пухлин. Ці ендоскопічні хірургічні методи дозволяють отримати розширений матеріал для морфологічної діагностики і є адекватним методом видалення нейроендокринних пухлин

ВАРІАНТ ПОРУШЕННЯ ІНВОЛЮЦІЇ ЖОВТКОВОЇ ПРОТОКИ ЯК ПРИЧИНА КИШКОВОЇ ІНВАГІНАЦІЇ

The paper presents a clinical case of disturbed involution of the yolk stalk, in a boy aged 1 year that caused the onset of intussusception. A possibility of this particular variant of anomalous involution of the yolk duct should be taken into account in the diagnostics and treatment of acute surgical processes of the abdominal cavity in children.Приведен клинический случай нарушения инволюции желточного протока у мальчика возрастом 1 год, что стало причиной кишечной инвагинации. Возможность данного варианта инволюции желточного протока следует учитывать при диагностике и лечении острых хирургических процессов брюшной полости у детей.Наведено клінічний випадок порушення інволюції жовткової протоки в однорічного хлопчика, що стало причиною кишкової інвагінації. Можливість даного варіанту інволюції жовткової протоки варто враховувати під час діагностики та лікування гострих хірургічних процесів черевної порожнини у дітей

Cancer-derived EVs show tropism for tissues at early stage of neoplastic transformation

From the past decade, extracellular vesicles (EVs) have attracted considerable attention as tools for the selective delivery of anti-neoplastic drugs to cancer tissues. Compared to other nanoparticles, EVs display interesting unique features including immune compatibility, low toxicity and the ability to encapsulate a large variety of small- and macro-molecules. However, in virtually all studies, investigations on EVs have been focused on fully transformed cancers: the possibility to apply EV technology also to early-stage tumors has never been explored. Methods: Herein, we studied the ability of cancer-derived EVs to recognize and deliver their cargo also to incipient cancers. To this purpose, EV biodistribution was studied in MMTV-NeuT genetically modified mice during early mammary transformation, in fully developed breast tumors and in the normal gland of wild type syngeneic mice. EVs were loaded with indocyanine green (ICG), a near-infrared (NIR) dye together with oncolytic viruses and i.v. injected in mice. The nanoparticle biodistribution was assayed by in vivo and ex vivo optical imaging (detecting the ICG) and semiquantitative real-time PCR (measuring the adenoviral genome) in different tissues. Results: Our results demonstrate the ability of cancer-derived EVs to recognize early-stage neoplastic tissues opening the possibility to selectively deliver theranostics also for tumor prevention. Conclusions: Taken together our study demonstrates the ability of EVs to recognize and deliver diagnostic and therapeutic agents not only to fully transformed tissues but also to early stage tumors. These findings pave the way for the synthesis of \u201cuniversal\u201d EVs-based formulation for targeted cancer therapy

Extracellular vesicles enhance the targeted delivery of immunogenic oncolytic adenovirus and paclitaxel in immunocompetent mice

Extracellular vesicles (EVs), are naturally occurring cargo delivery tools with the potential to be used as drug vehicles of single agents or combination therapies. We previously demonstrated that human lung cancer cell-derived EVs could be used for the systemic delivery of oncolytic virus (OVs) and chemotherapy drugs such as paclitaxel (PTX), leading to enhanced anti-tumor effects in nude mice. In the current work, we evaluated the biodistribution of EVs by using bioluminescence and fluorescence imaging technologies, thus proving the ability of these EVs-formulations to specifically target the neoplasia, while leaving other body tissues unaffected. Moreover, in vivo imaging of NFκB activation in an immunocompetent reporter mouse model allowed to demonstrate the selective ability of EVs to induce tumor-associated inflammatory reactions, which are characterized by immunogenic cell death and CD3+/CD4+/CD8+ T-cell infiltration. While EVs have the potential to induce a systemic immune reaction by pro-inflammatory cytokines, our study provides compelling evidences of a localized inflammatory effect in the peritumoral area. Collectively, our findings strongly support the systemic administration of EVs formulations with OVs alone or in combination with chemotherapy agents as a novel strategy aimed at treating primary and metastatic cancers

The Multifaceted Roles of Mast Cells in Immune Homeostasis, Infections and Cancers

Mast cells (MCs) play important roles in normal immune responses and pathological states. The location of MCs on the boundaries between tissues and the external environment, including gut mucosal surfaces, lungs, skin, and around blood vessels, suggests a multitude of immunological functions. Thus, MCs are pivotal for host defense against different antigens, including allergens and microbial pathogens. MCs can produce and respond to physiological mediators and chemokines to modulate inflammation. As long-lived, tissue-resident cells, MCs indeed mediate acute inflammatory responses such as those evident in allergic reactions. Furthermore, MCs participate in innate and adaptive immune responses to bacteria, viruses, fungi, and parasites. The control of MC activation or stabilization is a powerful tool in regulating tissue homeostasis and pathogen clearance. Moreover, MCs contribute to maintaining the homeostatic equilibrium between host and resident microbiota, and they engage in crosstalk between the resident and recruited hematopoietic cells. In this review, we provide a comprehensive overview of the functions of MCs in health and disease. Further, we discuss how mouse models of MC deficiency have become useful tools for establishing MCs as a potential cellular target for treating inflammatory disorders