Name: dose uptake of platinum- and ruthenium-based compound exposure in zebrafish by inductively coupled plasma mass spectrometry with broader applications
Uploaded: 2022-04-21T13:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Dose Uptake of Platinum- and Ruthenium-based Compound Exposure in Zebrafish by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry with Broader Applications at JoVE.

Finansiering: NJAES-Rutgers NJ01201, NIEHS Training Grant T32-ES 007148, NIH-NIEHS P30 ES005022. Derudover støttes Brittany Karas af uddannelsestilskud T32NS115700 fra NINDS, NIH. Forfatterne anerkender Andreia Valente og det portugisiske fundament for videnskab og teknologi (Fundação para a Ciência e Tecnologia, FCT; PTDC/QUI-QIN/28662/2017) til levering af PMC79.

AB-stammen zebrafisk (Danio rerio) blev brugt til alle forsøg (se materialetabellen), og opdrætsprotokollen (# 08-025) blev godkendt af Rutgers University Animal Care and Facilities Committee.
1. Zebrafisk husdyrhold
<ol><li>Opdræt og vedligehold zebrafisken i et recirkulerende akvatisk habitatsystem på en 14 timers lys: 10 timers mørk cyklus.<ol>
<li>Rens kommunalt ledningsvand gennem sand og kulfiltrering for at opnå fiskesystemvand. Vand i ...

<ol>
	<li>Rehman, K., Fatima, F., Waheed, I., Akash, M. S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalence+of+exposure+of+heavy+metals+and+their+impact+on+health+consequences.">Prevalence of exposure of heavy metals and their impact on health consequences.</a> Journal of Cellular Biochemistry. 119 (1), 157-184 (2018).</li><li>Anyanwu, B. O., Ezejiofor, A. N., Igweze, Z. N., Orisakwe, O. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heavy+metal+mixture+exposure+and+effects+in+developing+nations:+an+update.">Heavy metal mixture exposure and effects in developing nations: an update.</a> Toxics. 6 (4), 65 (2018).</li><li>Doherty, C. L., Buckley, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Translating+analytical+techniques+in+geochemistry+to+environmental+health.">Translating analytical techniques in geochemistry to environmental health.</a> Molecules. 26 (9), 2821 (2021).</li><li>Boros, E., Dyson, P. J., Gasser, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classification+of+metal-based+drugs+according+to+their+mechanisms+of+action.">Classification of metal-based drugs according to their mechanisms of action.</a> Chem. 6 (1), 41-60 (2020).</li><li>Robertson, J., Barr, R., Shulman, L. N., Forte, G. B., Magrini, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Essential+medicines+for+cancer:+WHO+recommendations+and+national+priorities.">Essential medicines for cancer: WHO recommendations and national priorities.</a> Bulletin of the World Health Organization. 94 (10), 735-742 (2016).</li><li>Wheate, N. J., Walker, S., Craig, G. E., Oun, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+status+of+platinum+anticancer+drugs+in+the+clinic+and+in+clinical+trials.">The status of platinum anticancer drugs in the clinic and in clinical trials.</a> Dalton Transactions. 39 (35), 8113-8127 (2010).</li><li>Brown, A., Kumar, S., Tchounwou, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cisplatin-based+chemotherapy+of+human+cancers.">Cisplatin-based chemotherapy of human cancers.</a> Journal of Cancer Science &amp; Therapy. 11 (4), 97 (2019).</li><li>Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cisplatin:+The+first+metal+based+anticancer+drug.">Cisplatin: The first metal based anticancer drug.</a> Bioorganic Chem. 88, 102925 (2019).</li><li>Abid, M., Shamsi, F., Azam, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ruthenium+complexes:+an+emerging+ground+to+the+development+of+metallopharmaceuticals+for+cancer+therapy.">Ruthenium complexes: an emerging ground to the development of metallopharmaceuticals for cancer therapy.</a> Mini Reviews in Medicinal Chemistry. 16 (10), 772-786 (2016).</li><li>Alessio, E., Messori, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NAMI-A+and+KP1019/1339,+two+iconic+ruthenium+anticancer+drug+candidates+face-to-face:+a+case+story+in+medicinal+inorganic+chemistry.">NAMI-A and KP1019/1339, two iconic ruthenium anticancer drug candidates face-to-face: a case story in medicinal inorganic chemistry.</a> Molecules. 24 (10), 1995 (2019).</li><li>Alessio, E., Mestroni, G., Bergamo, A., Sava, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ruthenium+antimetastatic+agents.">Ruthenium antimetastatic agents.</a> Current Topics in Medicinal Chemistry. 4 (15), 1525-1535 (2004).</li><li>Lin, K., Zhao, Z. -. Z., Bo, H. -. B., Hao, X. -. J., Wang, J. -. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+ruthenium+complex+in+tumor+diagnosis+and+therapy.">Applications of ruthenium complex in tumor diagnosis and therapy.</a> Frontiers in Pharmacology. 9, 1323 (2018).</li><li>Howe, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+zebrafish+reference+genome+sequence+and+its+relationship+to+the+human+genome.">The zebrafish reference genome sequence and its relationship to the human genome.</a> Nature. 496 (7446), 498-503 (2013).</li><li>Wiley, D. S., Redfield, S. E., Zon, L. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+screening+in+zebrafish+for+novel+biological+and+therapeutic+discovery.">Chemical screening in zebrafish for novel biological and therapeutic discovery.</a> Methods in Cell Biology. 138, 651-679 (2017).</li><li>Bambino, K., Chu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+in+toxicology+and+environmental+health.">Zebrafish in toxicology and environmental health.</a> Current Topics in Developmental Biology. 124, 331-367 (2017).</li><li>Rubinstein, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+assays+for+drug+toxicity+screening.">Zebrafish assays for drug toxicity screening.</a> Expert Opinion on Drug Metabolism &amp; Toxicology. 2 (2), 231-240 (2006).</li><li>Cassar, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+zebrafish+in+drug+discovery+toxicology.">Use of zebrafish in drug discovery toxicology.</a> Chemical Research in Toxicology. 33 (1), 95-118 (2020).</li><li>Westerfield, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The zebrafish book. A guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio). 4th edition. , (2000).</li><li>Material safety data sheet: cisplatin injection). Pfizer Available from: <a target="_blank" href="https://cdn.pfizer.com/pfizercom/products/material_safety_data/PZ01470.pdf">https://cdn.pfizer.com/pfizercom/products/material_safety_data/PZ01470.pdf</a> (2011)</li><li>Nasiadka, A., Clark, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+breeding+in+the+laboratory+environment.">Zebrafish breeding in the laboratory environment.</a> ILAR Journal. 53 (2), 161-168 (2012).</li><li>OECD. Test No. 236: Fish embryo acute toxicity (FET) test. OECD Guidelines for the Testing of Chemicals Available from: <a target="_blank" href="https://www.oecd-ilibrary.org/environment/test-no-236-fish-embryo-acute-toxicity-fet-test_9789264203709-en">https://www.oecd-ilibrary.org/environment/test-no-236-fish-embryo-acute-toxicity-fet-test_9789264203709-en</a> (2013)</li><li>EMD Millipore Corporation. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Material+Safety+Data+Sheet:+OmniTrace+Nitric+Acid.">Material Safety Data Sheet: OmniTrace Nitric Acid.</a> EMD Millipore Corporation. , (2013).</li><li>Safety data sheet: Hydrogen peroxide 30% Suprapur. EMD Millipore Corporation Available from: <a target="_blank" href="https://www.merckmillipore.com/IN/en/product/Hydrogen-peroxide-300-0">https://www.merckmillipore.com/IN/en/product/Hydrogen-peroxide-300-0</a> (2014)</li><li>Karas, B. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+screening+method+for+transition+metal-based+anticancer+compounds+using+zebrafish+embryo-larval+assay+and+inductively+coupled+plasma-mass+spectrometry+analysis.">A novel screening method for transition metal-based anticancer compounds using zebrafish embryo-larval assay and inductively coupled plasma-mass spectrometry analysis.</a> Journal of Applied Toxicology. 39 (8), 1173-1180 (2019).</li><li>Henn, K., Braunbeck, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dechorionation+as+a+tool+to+improve+the+fish+embryo+toxicity+test+(FET)+with+the+zebrafish+(Danio+rerio).">Dechorionation as a tool to improve the fish embryo toxicity test (FET) with the zebrafish (Danio rerio).</a> Comparative Biochemistry and Physiology. Toxicology &amp; Pharmacology: CBP. 153 (1), 91-98 (2011).</li><li>Mandrell, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+zebrafish+chorion+removal+and+single+embryo+placement:+optimizing+throughput+of+zebrafish+developmental+toxicity+screens.">Automated zebrafish chorion removal and single embryo placement: optimizing throughput of zebrafish developmental toxicity screens.</a> Journal of Laboratory Automation. 17 (1), 66-74 (2012).</li><li>Karas, B. F., Hotz, J. M., Buckley, B. T., Cooper, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cisplatin+alkylating+activity+in+zebrafish+causes+resistance+to+chorionic+degradation+and+inhibition+of+osteogenesis.">Cisplatin alkylating activity in zebrafish causes resistance to chorionic degradation and inhibition of osteogenesis.</a> Aquatic Toxicology. 229, 105656 (2020).</li></ol>

Protokollen beskrevet her er blevet implementeret for at bestemme levering og optagelse af metalbaserede kræftlægemidler, der indeholder enten Pt eller Ru. Selv om disse metoder allerede er blevet offentliggjort, diskuterer denne protokol vigtige overvejelser og detaljer for at tilpasse denne metode til en række forbindelser. OECD-protokollen kombineret med vævsfordøjelse og ICPMS-analyse tillod os at bestemme, at PMC79 var mere potent end cisplatin og resulterede i forskellig vævsakkumulering, hvilket tyder på se...

Metaller og metalbaserede forbindelser har fortsat farmakologisk og toksikologisk relevans. Forekomsten af tungmetaleksponering og dens indvirkning på sundheden har eksponentielt øget den videnskabelige undersøgelse siden 1960'erne og nåede et all-time high i 2021. Koncentrationerne af tungmetaller i drikkevand, luftforurening og erhvervsmæssig eksponering overstiger lovgivningsmæssige grænser over hele verden og er fortsat et problem for arsen, cadmium, kviksølv, krom, bly og andre metaller. Nye metoder til at kvantificere miljøeksponering og analysere patologisk udvikling er fortsat i høj efterspørgsel 1,2,3.
Omvendt har det medicinske område udnyttet de fysiokemiske egenskaber af forskellige metaller til klinisk behandling. Metalbaserede lægemidler eller metallodrugs har en rig historie med medicinske formål og har vist aktivitet mod en række sygdomme, med den højeste succes som kemoterapeutika4. Den mest berømte af metallodrugs, cisplatin, er et Pt-baseret anticancerlægemiddel, der af Verdenssundhedsorganisationen (WHO) anses for at være et af verdens essentielle lægemidler5. I 2010 havde cisplatin og dets Pt-derivater op til en succesrate på 90% i flere kræftformer og blev anvendt i ca. 50% af kemoterapiregimerne 6,7,8. Selvom Pt-baserede kemoterapeutika har haft ubestridelig succes, har den dosisbegrænsende toksicitet sat gang i undersøgelser af alternative metalbaserede lægemidler med raffineret biologisk levering og aktivitet. Af disse alternativer er Ru-baserede forbindelser blevet de mest populære 9,10,11,12.
Der er behov for nye modeller og metoder for at holde trit med behovet for farmako- og toksikokinetiske metalundersøgelser. Zebrafiskmodellen ligger i krydsfeltet mellem kompleksitet og gennemstrømning, idet den er et hvirveldyr med høj fecundity med 70% bevaret genhomologi13. Denne model har været et aktiv inden for farmakologi og toksikologi med omfattende screeninger for forskellige forbindelser til blyopdagelse, målidentifikation og mekanistisk aktivitet 14,15,16,17. Imidlertid er screening af kemikalier med høj kapacitet typisk afhængig af vandbårne eksponeringer. I betragtning af at optagelsen kan variere baseret på de fysisk-kemiske egenskaber af forbindelsen i opløsning (dvs. fotonedbrydning, opløselighed), kan dette være en væsentlig begrænsning af korrelerende dosislevering og respons.
For at overvinde denne begrænsning til sammenligning af dosis med højere hvirveldyr blev en metode designet til at analysere spormetalkoncentrationer i zebrafisk larvevæv. Her blev dosis-responskurver for dødelige og subletale endepunkter evalueret for cisplatin og nye Ru-baserede anticancerforbindelser. Dødelighed og forsinket udklækning blev evalueret for nominelle koncentrationer på 0, 3,75, 7,5, 15, 30 og 60 mg/l cisplatin. Pt-akkumulering i organismevæv blev bestemt ved ICPMS-analyse, og organismens optagelse af respektive doser var 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 og 461,9 ng (Pt) pr. organisme. Derudover blev zebrafisklarver udsat for 0, 3,1, 6,2, 9,2, 12,4 mg/l PMC79. Disse koncentrationer blev analytisk bestemt til at indeholde 0, 0,17, 0,44, 0,66 og 0,76 mg/l Ru. Denne protokol gjorde det også muligt at skelne mellem koncentrationer af Pt sekvestreret i larvernes kor sammenlignet med zebrafiskvævet. Denne metode var i stand til at tilvejebringe pålidelige, robuste data til sammenligninger af farmako- og toksikokinetisk aktivitet mellem en veletableret kemoterapeutisk og en ny forbindelse. Denne metode kan anvendes på en bred vifte af metaller og metalbaserede forbindelser.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AB Strain Zebrafish (Danio reri)</td>
			<td>Zebrafish International Resource Center</td>
			<td>Wild-Type AB</td>
			<td>Wild-Type AB Zebrafish</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ACS Grade Nitric Acid</td>
			<td>VWR BDH Chemicals</td>
			<td>BDH3130-2.5LP</td>
			<td>Nitric Acid (68-70%); used to make 10% HNO3 acid-bath solution for soaking/pre-celaning centrifuge tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aquatox Fish Diet (Flake)</td>
			<td>Zeigler Bros, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Flake food to be mixed in a 1:4 ratio of Aquatox Fish Diet to TetraMin Tropical Flakes and used as feed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artemia cysts, brine shrimp</td>
			<td>PentairAES</td>
			<td>BS90</td>
			<td>Brine shrimp eggs sold in 15-ozz, vacuum-packed cans to be hatched and used as feed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ASX-510 Autosampler for ICPMS</td>
			<td>Teledyne CETAC</td>
			<td></td>
			<td>Automatic sampler with conifgurable XYZ movement, flowing rinse station, and 0.3 mm inner dimension probe. Compatible with Nu AttoLab software for programmable batch analyses.&#160;&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>CL 2</td>
			<td>Thermo Scientific CL 2 compact benchtop centrifuge with variable speed range up to 5200 rpm; used to bring sample and acid condensate to the bottom of the centrifuge tube bewteen microwave digestion intervals; aids in sample retention</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>21008-105</td>
			<td>Ultra high performance polypropylene centrifuge tubes with flat cap; 15 mL volume; leak-proof with conical bottom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Class A Clear Glass Threaded Vials</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>03-339-25B</td>
			<td>Individual glass vials for exposure containment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl Sulfoxide</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>D8418</td>
			<td>Solvent or vehicle for hydrophobic compounds</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fixed Speed Vortex Mixer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10153-834</td>
			<td>Vortex mixer; used to homogenize sample after acid digestion and dilution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Purity Hydrogen Peroxide</td>
			<td>Merk KGaA, EDM Millipore</td>
			<td>1.07298.0250</td>
			<td>Suprapur Hydrogen peroxide (30%); used for sample digestion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Purity Nitric Acid</td>
			<td>EDM Millipore</td>
			<td>NX0408-2</td>
			<td>Omni Trace Ultra Nitric Acid (69%); used for sample digestion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instant Ocean Sea Salt</td>
			<td>Spectrum Brands, Inc.</td>
			<td>Instant Ocean&#174; Sea Salt</td>
			<td>Egg water solution contains instand ocean sea salt with a final concentration of 60 &#181;g/ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mars X Microwave Digestion System</td>
			<td>CEM, Matthews, NC</td>
			<td></td>
			<td>Microwave acid digestion system used to digest and homogenize samples under uniform conditions. For this methodology the open vessel digestion method was completed using single-use polypropylene centrifuge tubes at low power (300 W).&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-element Solution 3</td>
			<td>SPEX CertiPREP</td>
			<td>CLMS-3</td>
			<td>Contains 10 mg/L Au, Hf, Ir, Pd, Pt, Fu, Sb, Sr, Te, Sn in 10% HCl/1% HNO3; used as a quality control standard for Pt and Ru analyses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nu Instruments AttoM High Resolution Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (HR-ICP-MS)</td>
			<td>Nu Instruments/Amatek</td>
			<td></td>
			<td>Double focussing magnetic sector inductively coupled plasma mass spectrometer with flexible low to high resolution slit system, and dynamic range detector system. Data processing and quantification is done using NuQuant companion software.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum (Pt) standard solution, NIST 3140</td>
			<td>National Institute of Standards and Technology</td>
			<td>3140</td>
			<td>Prepared from ampoule containing 9.996 mg/g Pt in 10% HCl; ; used as a quality control standard for Pt analyses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum (Pt) standard solution, single-element</td>
			<td>High Purity Standards</td>
			<td>100040-2</td>
			<td>Contains 1000 mg/L Pt in 5% HCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ruthenium (Ru) standard solution, single-element</td>
			<td>High Purity Standards</td>
			<td>100046-2</td>
			<td>Contains 1000 mg/L Ru in 2% HCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TetraMin Tropical Flakes</td>
			<td>Tetra</td>
			<td>77101</td>
			<td>Flake food to be mixed in a 1:4 ratio of Aquatox Fish Diet to TetraMin Tropical Flakes and used as feed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trace Metal Grade Nitric Acid</td>
			<td>VWR BDH Chemicals</td>
			<td>87003-261</td>
			<td>Aristar Plus Nitric Acid (67-70%); used for rinse solution in ASX-510 Autosampler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic water bath</td>
			<td>VWR</td>
			<td>B2500A-DTH</td>
			<td>Ultrasonic water bath used to aid in acid digestion prior to microwave digestion</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dose uptake of platinum- and ruthenium-based compound exposure in zebrafish by inductively coupled plasma mass spectrometry with broader applications

Metaller og metalbaserede forbindelser omfatter mangfoldige farmakoaktive og toksikologiske xenobiotika. Fra tungmetaltoksicitet til kemoterapeutika har toksikokinetikken af disse forbindelser både historisk og moderne relevans. Zebrafisk er blevet en attraktiv modelorganisme til at belyse farmako- og toksikokinetik i miljøeksponering og kliniske oversættelsesundersøgelser. Selvom zebrafiskestudier har den fordel, at de har højere gennemstrømning end gnavermodeller, er der flere væsentlige begrænsninger for modellen.
En sådan begrænsning er iboende i det vandbårne doseringsregime. Vandkoncentrationer fra disse undersøgelser kan ikke ekstrapoleres for at give pålidelige interne doser. Direkte målinger af de metalbaserede forbindelser giver mulighed for en bedre korrelation med forbindelsesrelaterede molekylære og biologiske reaktioner. For at overvinde denne begrænsning for metaller og metalbaserede forbindelser blev der udviklet en teknik til at fordøje zebrafisk larvevæv efter eksponering og kvantificere metalkoncentrationer i vævsprøver ved induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICPMS).
ICPMS-metoder blev anvendt til at bestemme metalkoncentrationerne af platin (Pt) fra cisplatin og ruthenium (Ru) fra flere nye Ru-baserede kemoterapeutika i zebrafiskvæv. Derudover skelnede denne protokol koncentrationer af Pt, der blev sekvestreret i larvens korion sammenlignet med zebrafiskvævet. Disse resultater indikerer, at denne metode kan anvendes til at kvantificere den metaldosis, der er til stede i larvevæv. Endvidere kan denne metode justeres for at identificere specifikke metaller eller metalbaserede forbindelser i en bred vifte af eksponerings- og doseringsundersøgelser.

Disse resultater er tidligere offentliggjort24. Vævsoptagelsesundersøgelser blev udført med vandbårne eksponeringer af cisplatin og en ny Ru-baseret anticancerforbindelse, PMC79. Dødelighed og forsinket udklækning blev evalueret for nominelle koncentrationer af cisplatin 0, 3,75, 7,5, 15, 30 og 60 mg/l cisplatin. Pt-akkumulering i organismevæv blev bestemt ved ICPMS-analyse, og organismevæv indeholdt respektive doser på 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 og 461,9 ng (Pt) pr. organisme (...

Watch this Scientific Journal Video about Dose Uptake of Platinum- and Ruthenium-based Compound Exposure in Zebrafish by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry with Broader Applications at JoVE.

Dose Uptake of Platinum- and Ruthenium-based Compound Exposure in Zebrafish by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry with Broader Applications

Den øgede grad af farmako- og toksikokinetiske analyser af metaller og metalbaserede forbindelser i zebrafisk kan være en fordel for miljømæssige og kliniske oversættelsesundersøgelser. Begrænsningen af ukendt vandbåren eksponeringsoptagelse blev overvundet ved at udføre spormetalanalyse på fordøjet zebrafiskvæv ved hjælp af induktivt koblet plasmamassespektrometri.

Dosisoptagelse af platin- og rutheniumbaseret sammensat eksponering i zebrafisk ved induktivt koblet plasmamassespektrometri med bredere anvendelser

Metals and metal-based compounds comprise multifarious pharmaco-active and toxicological xenobiotics. From heavy metal toxicity to chemotherapeutics, the ...

Zebrafisk er en attraktiv model, men forskerne ved ikke, hvor meget organismen optager med vandbåren dosering. Vi udviklede en teknik til at fordøje væv efter eksponering og kvantificere metaller via ICPMS. Denne teknik giver os mulighed for nøjagtigt at kvantificere og validere dosisresponsen ved hjælp af ICPMS.Denne metode har et stort potentiale. Farmakologiske eller miljømæssige metaleksponeringer kan anvendes fra celleniveau hele vejen til hele organsystemer i dyremodeller. Tilsæt ca. 0,25 ml salpetersyre med høj renhed til 15 ml polypropylencentrifugerørene for op til 10 larver.Ultralyd i en time for at forfordøje prøverne. Til ultralydbehandling skal du udføre korte cyklusser af vævsfordøjelse med fem minutters intervaller i en syresikker mikrobølgereaktor, indtil alt væv er synligt oxideret, hvilket producerer en ensartet, klar gul opløsning. Overvåg rørets integritet omhyggeligt for at undgå brud og udfør korte spins i centrifugen mellem cyklusser.Når vævet er synligt oxideret, fortyndes prøverne i en stinkhætte til 3,5% salpetersyre ved hjælp af 6,75 ml vand og hvirvel med høj renhed for at blande grundigt. Derefter for at udføre en matrixmatchet, 7-punkts kalibreringskurve for at tage højde for eventuelle isobariske interferenser. Brug en lagerkoncentration af den vandige certificerede elementære standard til at tage en 0,1 milliliter alikvote og ved pipet ind i et nyt 15 ml centrifugerør.Fortynd med 3,5% salpetersyre til et endeligt volumen på 10 ml for at producere 10 dele pr. Milliard standardopløsninger. Ved hjælp af de 10 dele pr. Milliard lager fremstilles de serielle fortyndinger 0,1, 1,0 og 5,0 dele pr. Milliard standardopløsninger i 3,5% salpetersyre. Brug 0,1-bestanden til at fremstille de serielle fortyndinger 0,001, 0,005 og 0,01 dele pr. Milliard standardopløsninger i 3,5% salpetersyre.Før du forbereder ICPMS-instrumentet til prøveanalyse, skal du derefter sikre dig, at argongasventilen er åben, at alle slanger er sikkert forbundet og rene, 5% salpetersyre er åben for skylning af slanger og glasvarer mellem prøveanalyser. Kontroller faklens og keglernes tilstand, og sørg for, at fakkelkassen er sikkert låst. Og sprøjtekammerets drænrør er forbundet korrekt til peripumpen.Åbn softwaren, kontroller vakuumaflæsningerne, og sørg for, at alle turbopumper kører med 100 % Klik på START i statusvinduet plasmastyringssystem for at starte startsekvensen. Tænd plasmapumpen og plasmakøleren, aborre forstøveren og tænd plasmaet. Vent på, at plasmaet lyser og er stabilt, når vinduet Status angiver, at startsekvensen er fuldført.På dette tidspunkt skal du observere de grønne prikker på systemtilstandsvinduet, der angiver, at alle strømforsyninger er tændt. Klik på Kontrol, Autosampler i rullemenuen i menulinjen. Indtast autosamplerstativpositionen for røret, der indeholder 5% salpetersyre, lad syren komme ind i plasmaet.Klik på Scanninger, Magnet i rullemenuen i menulinjen. Skriv 115 i vinduet MagnetScan i markørens masseposition, og klik på enter. Lad magneten scanne på tværs af masseområdet i 30 minutter, mens instrumentet varmer op.Efter 30 minutter skal du bruge autosampler-kontrolelementet til at flytte til positionen af en enkelt del pr. Milliard multielement tuning løsning. Aspirer tuningløsningen, og indstil instrumentet for at optimere signalaflæsningen. Juster fakkelpositionen for X-, Y-, Z-koordinater, således at faklen flugter med midten af keglerne og forstøverstrømningshastigheden i Plasma Control-vinduet.Foretag de nødvendige justeringer i vinduet Ion Optics Tuning for Source, Detector og Analyzer. Når signalaflæsningen er optimeret, skal du klikke på Stop i vinduet Magnetscanning, klikke på Kalibrer magnet og vælge en Lav opløsning i pop op-vinduet. Klik på OK, og åbn filen Massekalibrering smc for at kalibrere magneten.Klik på Gem, Brug til at anvende den aktuelle magnetkalibrering på analyserne. Når du måler ukendte prøver med et stort udvalg af koncentrationer, skal du udføre en detektorkalibrering for at sammenligne ionpulstællingssignaler ved lave koncentrationer med dæmpede ionsignaler produceret ved højere koncentrationer. Start eksempelanalyse ved at klikke på Dataindsamling, og klik derefter på Metodeopsætning i rullemenuen.Brug en eksisterende metode fra producenten, eller opret en metode baseret på de elementer, der er af interesse. Juster om nødvendigt analysetilstand, opholdstid, switchforsinkelse, antal fejninger og cyklusser, opløsning, detektionstilstand og parkmassen for deflektorindstillinger. Klik på Gem for at registrere metodeindstillingerne.Optimer parametrene for hvert metal og isotype. Klik på Dataindsamling på menulinjen. Klik på Batch Run i rullemenuen.Alternativt kan du klikke på IKONET BATCH under menulinjen, importere batchparametrene fra et regneark eller oprette en sekvens i vinduet Batchkørsel. Angiv eksempeltypen, autosamplerstativets position, overførselstiden, vasketiden, replikater, prøve-id og metodefil. Arranger batchkørslen for standardløsninger til kalibreringskurve efterfulgt af en kvalitetskontrolstandard og derefter ukendte prøver.Overvåg instrumentdriften og prøvereproducerbarheden ved at inkludere en kvalitetskontrolstandard på 0,5 dele pr. Milliard hver 5. til 10. Vævsoptagelsesundersøgelser blev udført med vandbårne eksponeringer af cisplatin og en ny rutheniumbaseret anti-cancerforbindelse PMC79. Dødelighed og forsinket udklækning blev evalueret for nominelle koncentrationer af cisplatin.0, 3,75, 7,5 15, 30 og 60 milligram pr. Liter cisplatin. Platinakkumulering i organismevæv blev bestemt ved ICPMS-analyse, og organismevæv indeholdt respektive doser på 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 og 461,9 nanogram pr. Organisme. Forsinket udklækning blev observeret ved alle cisplatinkoncentrationer.Efter dechorionation blev chorioner indsamlet og analyseret for platin separat. Ikke-dødelige doser cisplatin anvendt til dechorionationsundersøgelser fastslog, at 93 til 96% af den samlede leverede dosis cisplatin var akkumuleret i chorionen med den resterende dosis i larvevævet. Zebrafisklarver blev udsat for 0, 3,1, 6,2, 9,2 og 12,4 milligram pr. Liter PMC79.Disse koncentrationer blev analytisk bestemt til at indeholde 0, 0,17, 0,44, 0,66 og 0,76 milligram pr. Liter ruthenium. I modsætning til denne cisplatin blev forsinket udklækning ikke observeret i de PMC79-eksponerede larver. Chorioner blev ikke inkluderet i rutheniumanalyse, da de naturligt nedbrydes før larveindsamling.Det massive metal i larvevæv analyseret ved hver koncentration var 0,19, 0,41 og 0,68 nanogram ruthenium pr. Larve. Enhver af de reagenser, der tilsættes eksponeringsprotokollen, giver potentialet for isobariske interferenser. Når det er muligt, skal du overveje alternativer som hurtig afkøling sammenlignet med tricain.Denne metode gør det muligt at sammenligne metaldosiskvantificering for toksicitet, effektivitet og eksperimenter på tværs af højere hvirveldyr. Vi var især begejstrede for, at vores tærskeldosis var inden for en størrelsesorden givet til patienterne.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Udarbejdelse af Hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition af perfluoralkaner til fjernelse af ammoniak

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Improved In-gel Reductive &#946;-Elimination for Comprehensive O-linked and Sulfo-glycomics by Mass Spectrometry

Improved In-gel Reductive ÃƒÅ½Ã‚Â²-Elimination for Comprehensive O-linked and Sulfo-glycomics by Mass Spectrometry

Forbedret i-gel Reduktive β-Elimination for Omfattende O-bundne og sulfo-Glykobiologi ved massespektrometri

Separation of proteins by SDS-PAGE followed by in-gel proteolytic digestion of resolved protein bands has produced high-resolution proteomic analysis of ...

A Study of the Complexation of Mercury(II) with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

A Study of the Complexation of MercuryII with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

En Undersøgelse af Kompleksdannelse af kviksølv (II) med Dicysteinyl Tetrapeptider af Elektrospraymassespektrometri ionisationsmassespektrometri

In this study we evaluated a method for the characterization of complexes, formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptide, ...

Sequencing of Plant Wall Heteroxylans Using Enzymic, Chemical (Methylation) and Physical (Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance) Techniques

Sequencing of Plant Wall Heteroxylans Using Enzymic, Chemical Methylation and Physical Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance Techniques

Sekventering af Plant Wall Heteroxylans Brug Enzymatisk, Chemical (Methylering) og fysiske (massespektrometri Nuclear Magnetic Resonance) Teknikker

This protocol describes the specific techniques used for the characterization of reducing end (RE) and internal region glycosyl sequence(s) of ...

Visualization of Ambient Mass Spectrometry with the Use of Schlieren Photography

Visualisering af Ambient massespektrometri med brug af Schlieren Photography

This manuscript outlines how to visualize mass spectrometry ambient ionization sources using schlieren photography. In order to properly optimize the mass ...

A Practical Guide on Coupling a Scanning Mobility Sizer and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (SMPS-ICPMS)

A Practical Guide on Coupling a Scanning Mobility Sizer and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer SMPS-ICPMS

En praktisk vejledning om kobling af en scanning Mobility Sizer og induktivt koblet plasma massespektrometer (SMPS-ICPMS)

A large variety of analytical methods are available to characterize particles in aerosols and suspensions. The choice of the appropriate technique depends ...

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Real-time ånde analyse ved hjælp af sekundære Nanoelectrospray ionisering koblet til høj opløsning massespektrometri

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Synthesis and Evaluation of a Ruthenium-based Mitochondrial Calcium Uptake Inhibitor

Sammenfatning og evaluering af en Ruthenium-baserede mitokondrie Calcium Uptake hæmmer

We detail the synthesis and purification of a mitochondrial calcium uptake inhibitor, [(OH2)(NH3)4Ru(&#181;-O)Ru(NH3)4(OH2)]5+. The optimized synthesis of ...

Analyzing Protein Architectures and Protein-Ligand Complexes by Integrative Structural Mass Spectrometry

Analysere Protein arkitekturer og Protein-Ligand komplekser af Integrativ strukturelle massespektrometri

Proteins are an important class of biological macromolecules that play many key roles in cellular functions including gene expression, catalyzing ...

Integrated Cell Manipulation Platform Coupled with the Single-probe for Mass Spectrometry Analysis of Drugs and Metabolites in Single Suspension Cells

Integreret celle manipulation platform kombineret med enkelt-sonde for massespektrometri analyse af narkotika og metabolitter i enkelt suspension celler

Single cell mass spectrometry (SCMS) enables sensitive detection and accurate analysis of broad ranges of cellular species on the individual-cell level. ...