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.

מימון: NJAES-Rutgers NJ01201, מענק הכשרה של NIEHS T32-ES 007148, NIH-NIEHS P30 ES005022. בנוסף, בריטני קאראס נתמכת על ידי מענק הכשרה T32NS115700 מ- NINDS, NIH. המחברים מכירים את אנדריאה ולנטה ואת הקרן הפורטוגזית למדע וטכנולוגיה (Fundação para a Ciência e Tecnologia, FCT; PTDC/QUI-QIN/28662/2017) לאספקת PMC79.

דגי הזברה מזן AB (Danio rerio) שימשו לכל הניסויים (ראו טבלת החומרים), ופרוטוקול הגידול (#08-025) אושר על ידי ועדת הטיפול והמתקנים לבעלי חיים באוניברסיטת ראטגרס.
1. גידול דגי זברה
<ol><li>לגדל ולתחזק את דגי הזברה במערכת בתי גידול מימיים המשחזרת במחזור חושך של 14 שעות א...

<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>

הפרוטוקול המתואר כאן יושם כדי לקבוע את האספקה והקליטה של תרופות אנטי סרטניות מבוססות מתכת המכילות Pt או Ru. למרות ששיטות אלה כבר פורסמו, פרוטוקול זה דן בשיקולים ופרטים חשובים כדי להתאים מתודולוגיה זו למגוון תרכובות. פרוטוקול ה-OECD בשילוב עם עיכול רקמות וניתוח ICPMS אפשרו לנו לקבוע ש-PMC79 היה חזק ?...

מתכות ותרכובות מבוססות מתכת ממשיכות להיות בעלות רלוונטיות פרמקולוגית וטוקסיקולוגית. השכיחות של חשיפה למתכות כבדות והשפעתה על הבריאות הגדילו באופן אקספוננציאלי את המחקר המדעי מאז שנות ה-60 והגיעו לשיא של כל הזמנים ב-2021. הריכוזים של מתכות כבדות במי שתייה, זיהום אוויר וחשיפה תעסוקתית חורגים מגבולות הרגולציה ברחבי העולם ונותרים בעיה עבור ארסן, קדמיום, כספית, כרום, עופרת ומתכות אחרות. שיטות חדשניות לכימות חשיפה סביבתית ולניתוח התפתחות פתולוגית ממשיכות להיות מבוקשות 1,2,3.
לעומת זאת, התחום הרפואי רתם את התכונות הפיזיוכימיות של מתכות שונות לטיפול קליני. לתרופות מבוססות מתכת או מטאלודרוגים יש היסטוריה עשירה של מטרות רפואיות והן הראו פעילות נגד מגוון מחלות, עם ההצלחה הגבוהה ביותר ככימותרפיה4. המפורסמת ביותר של metallodrugs, cisplatin, היא תרופה נגד סרטן מבוססת Pt הנחשבת על ידי ארגון הבריאות העולמי (WHO) כאחת התרופות החיוניות בעולם5. בשנת 2010, ציספלטין ונגזרותיו Pt היו בעלי שיעור הצלחה של עד 90% במספר סוגי סרטן והיו בשימוש בכ-50% ממשטרי הכימותרפיה 6,7,8. אף על פי שכימותרפיה מבוססת Pt זכתה להצלחה בלתי ניתנת לערעור, הרעילות המגבילה את המינון הניעה חקירות של תרופות חלופיות מבוססות מתכת עם אספקה ופעילות ביולוגית מזוקקת. מבין החלופות הללו, תרכובות מבוססות Ru הפכו ל-9,10,11,12 הפופולריות ביותר.
מודלים ומתודולוגיות חדשניים נדרשים כדי לעמוד בקצב הצורך במחקרים פרמקו-פרמקו-מתכתיים וטוקסיקוקינטיים. מודל דג הזברה נמצא בצומת של מורכבות ותפוקה, בהיותו בעל חוליות בעל נקבה גבוהה עם הומולוגיה גנטית שמורה של 70%13. מודל זה היה נכס בפרמקולוגיה ובטוקסיקולוגיה, עם בדיקות מקיפות לתרכובות שונות לגילוי עופרת, זיהוי מטרות ופעילות מכניסטית 14,15,16,17. עם זאת, סינון בתפוקה גבוהה של כימיקלים מסתמך בדרך כלל על חשיפות הנישאות במים. בהתחשב בכך שספיגה יכולה להיות משתנה בהתבסס על התכונות הפיזיקוכימיות של התרכובת בתמיסה (כלומר, פוטו-פירוק, מסיסות), זו יכולה להיות מגבלה עיקרית של קורלציה בין מתן מינון לתגובה.
כדי להתגבר על מגבלה זו לצורך השוואת המינון לבעלי חוליות גבוהים יותר, תוכננה מתודולוגיה לניתוח ריכוזי מתכות קורט ברקמת הזחל של דגי הזברה. כאן הוערכו עקומות מינון-תגובה של נקודות קצה קטלניות וסובלתליות עבור ציספלטין ותרכובות אנטי-סרטניות חדשניות המבוססות על Ru. קטלניות ועיכוב בבקיעה הוערכו בריכוזים נומינליים של 0, 3.75, 7.5, 15, 30 ו-60 מ"ג/ל' ציספלטין. הצטברות Pt ברקמת האורגניזם נקבעה על ידי ניתוח ICPMS, וספיגת אורגניזמים של מינונים בהתאמה הייתה 0.05, 8.7, 23.5, 59.9, 193.2 ו-461.9 ננוגרם (Pt) לאורגניזם. בנוסף, זחלי דגי זברה נחשפו ל-0, 3.1, 6.2, 9.2, 12.4 מ"ג/ל' של PMC79. ריכוזים אלה נקבעו באופן אנליטי כמכילים 0, 0.17, 0.44, 0.66 ו-0.76 מ"ג/ל' של Ru. פרוטוקול זה גם איפשר הבחנה בין ריכוזים של Pt sequestered בכוריון של הזחלים לעומת רקמת דגי הזברה. מתודולוגיה זו הצליחה לספק נתונים אמינים וחזקים להשוואות של פעילות פרמקו וטוקסיקוקינטית בין כימותרפיה מבוססת היטב לבין תרכובת חדשנית. שיטה זו יכולה להיות מיושמת על מגוון רחב של מתכות ותרכובות מבוססות מתכת.

<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

מתכות ותרכובות מבוססות מתכת מרכיבות קסנוביוטיקה פרמקו-אקטיבית וטוקסיקולוגית רב-תכליתית. מרעילות מתכות כבדות ועד כימותרפיה, לטוקסיקוקינטיקה של תרכובות אלה יש רלוונטיות היסטורית ומודרנית כאחד. דגי זברה הפכו לאורגניזם מודל אטרקטיבי בהבהרת פרמקו וטוקסיקוקינטיקה במחקרי חשיפה סביבתית ותרגום קליני. למרות שלמחקרים של דגי זברה יש יתרון בכך שהם בעלי תפוקה גבוהה יותר ממודלים של מכרסמים, ישנם מספר אילוצים משמעותיים למודל.
מגבלה אחת כזו טבועה במשטר המינון הנישא במים. לא ניתן לבצע אקסטרפולציה של ריכוזי מים ממחקרים אלה כדי לספק מינונים פנימיים אמינים. מדידות ישירות של התרכובות מבוססות המתכת מאפשרות מתאם טוב יותר עם תגובות מולקולריות וביולוגיות הקשורות לתרכובות. כדי להתגבר על מגבלה זו עבור מתכות ותרכובות מבוססות מתכת, פותחה טכניקה לעיכול רקמת זחל דגי זברה לאחר חשיפה ולכמת ריכוזי מתכות בתוך דגימות רקמה על ידי ספקטרומטריית מסת פלזמה מצומדת אינדוקטיבית (ICPMS).
שיטות ICPMS שימשו לקביעת ריכוזי המתכת של פלטינה (Pt) מציספלטין ורותניום (Ru) ממספר כימותרפיות חדשניות המבוססות על Ru ברקמת דגי זברה. בנוסף, פרוטוקול זה הבחין בריכוזים של Pt שהיו מצומדים במקהלת הזחל בהשוואה לרקמת דגי הזברה. תוצאות אלה מצביעות על כך שניתן ליישם שיטה זו כדי לנפח את מינון המתכת הקיים ברקמות הזחל. יתר על כן, שיטה זו עשויה להיות מותאמת לזיהוי מתכות ספציפיות או תרכובות מבוססות מתכת במגוון רחב של מחקרי חשיפה ומינון.

תוצאות אלה פורסמו בעבר24. מחקרי ספיגת רקמות נערכו עם חשיפות המועברות במים של ציספלטין ותרכובת אנטי סרטנית חדשנית מבוססת Ru, PMC79. קטלניות ועיכוב בקיעה הוערכו עבור ריכוזים נומינליים של ציספלטין 0, 3.75, 7.5, 15, 30 ו-60 מ"ג/ל' ציספלטין. הצטברות Pt ברקמת האורגניזם נקבעה על ידי ניתוח ICPMS, ורקמת ?...

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

הקצב המוגבר של ניתוחים פרמקו וטוקסיקוקינטיים של מתכות ותרכובות מבוססות מתכת בדגי זברה יכול להוות יתרון למחקרי תרגום סביבתיים וקליניים. ההגבלה של ספיגת חשיפה לא ידועה הנישאת במים התגברה על ידי ביצוע ניתוח עקבות של מתכות על רקמת דגי זברה מעוכלים באמצעות ספקטרומטריית מסת פלזמה מצומדת אינדוקטיבית.

קליטת מינון של חשיפת תרכובות מבוססות פלטינה ורותניום בדגי זברה על ידי ספקטרומטריית מסת פלזמה מצומדת אינדוקטיבית עם יישומים רחבים יותר

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

דגי זברה הם מודל אטרקטיבי, אבל מדענים לא יודעים כמה האורגניזם לוקח עם מינון הנישא במים. פיתחנו טכניקה לעיכול רקמות לאחר חשיפה ולכימות מתכות באמצעות ICPMS. טכניקה זו מאפשרת לנו לכמת ולאמת במדויק את תגובת המינון באמצעות ICPMS.לשיטה זו יש הרבה פוטנציאל. ניתן ליישם חשיפות פרמקולוגיות או סביבתיות למתכות מרמת התאים ועד למערכות איברים שלמות במודלים של בעלי חיים. הוסיפו כ-0.25 מיליליטרים של חומצה חנקתית בטוהר גבוה לצינורות הצנטריפוגה של פוליפרופילן 15 מיליליטר עבור עד 10 זחלים.אולטראסונקט במשך שעה אחת כדי לבלוע מראש את הדגימות. עבור ultrasonication, לבצע מחזורים קצרים של עיכול רקמות עם מרווחים של חמש דקות במעכל מיקרוגל בטוח חומצה עד שכל הרקמה מחומצנת בעליל, מה שמייצר תמיסה צהובה אחידה וברורה. עקוב אחר שלמות הצינורות בזהירות כדי למנוע קרע ולבצע סיבובים קצרים בצנטריפוגה בין מחזורים.לאחר שהרקמה מחומצנת בעליל, דיללו את הדגימות במכסה אדים ל-3.5% חומצה חנקתית באמצעות 6.75 מיליליטר של מים בעלי טוהר גבוה ומערבולת כדי לערבב היטב. לאחר מכן לבצע עקומת כיול תואמת מטריצה בת 7 נקודות כדי להסביר את כל ההפרעות האיזובריות הפוטנציאליות. באמצעות ריכוז מלאי של תקן היסודי המאושר מימי, קח אליקוט 0.1 מיליליטר, ועל ידי פיפט לתוך צינור צנטריפוגה 15 מיליליטר חדש.דיללו עם 3.5% חומצה חנקתית לנפח סופי של 10 מיליליטר כדי לייצר 10 חלקים למיליארד פתרונות סטנדרטיים. באמצעות מלאי של 10 חלקים למיליארד, הפוך את הדילולים הסדרתיים לתמיסות סטנדרטיות של 0.1, 1.0 ו-5.0 חלקים למיליארד ב-3.5% חומצה חנקתית. באמצעות מלאי 0.1, הפוך את הדילולים הסדרתיים לתמיסות סטנדרטיות 0.001, 0.005 ו- 0.01 חלקים למיליארד ב-3.5% חומצה חנקתית.לאחר מכן, לפני הכנת מכשיר ה- ICPMS לניתוח דגימה, ודא כי שסתום גז הארגון פתוח, כל הצינורות מחוברים היטב ונקיים, 5% חומצה חנקתית פתוחה לשטיפת צינורות וכלי זכוכית בין ניתוחי דגימה. בדוק את מצב הלפיד והמדוכים וודא כי תיבת הלפיד נאחזת היטב. וצינור הניקוז של תא הריסוס מחובר כראוי לפריפומפ.פתחו את התוכנה, בדקו את קריאות הוואקום וודאו שכל משאבות הטורבו פועלות ב-100% לחץ על START בחלון המצב של מערכת בקרת הפלזמה כדי להפעיל את רצף ההתחלה. הפעילו את משאבת הפלזמה ואת צ'ילר הפלזמה, הניחו את הנבולייזר והדליקו את הפלזמה. המתן עד שהפלזמה תהיה מוארת ויציבה כאשר חלון המצב מציין שרצף ההפעלה הושלם.בשלב זה, שימו לב לנקודות הירוקות בחלון מצב המערכת המציינות שכל ספקי הכוח פועלים. בשורת התפריטים, לחץ על Control, Autosampler בתפריט הנפתח. הזן את מיקום המדף האוטומטי עבור הצינור המכיל 5% חומצה חנקתית, לאפשר לחומצה להיכנס לפלזמה.בשורת התפריטים, לחץ על סריקות, מגנט בתפריט הנפתח. בחלון MagnetScan, הקלד 115 במיקום מסת הסמן ולחץ על Enter. אפשרו למגנט לסרוק את טווח המסה למשך 30 דקות בזמן שהמכשיר מתחמם.לאחר 30 דקות, השתמש בבקרת הדגימה האוטומטית כדי לעבור למצב של פתרון כוונון רב-תכליתי של חלק אחד למיליארד. שאפו לפתרון הכוונון וכיוונו את המכשיר כדי למטב את קריאת האות. התאם את מיקום הלפיד עבור קואורדינטות X, Y, Z, כך שהפנס יתיישר עם מרכז המדוכים וקצב זרימת הנבולייזר בחלון בקרת הפלזמה.בצע את ההתאמות הדרושות בחלון כוונון יון אופטיקה עבור המקור, הגלאי והמנתח. לאחר מיטוב קריאת האות, לחץ על עצור בחלון סריקת המגנטים, לחץ על כיול מגנט ובחר רזולוציה נמוכה בחלון הקופץ. לחץ על אישור ופתח את קובץ ה- smc כיול המסה כדי לכייל את המגנט.לחץ על שמור, השתמש כדי להחיל את כיול המגנט הנוכחי על הניתוחים. בעת מדידת דגימות לא ידועות עם טווח עצום של ריכוזים, בצע כיול גלאי כדי להשוות אותות ספירת יונים בריכוזים נמוכים לאותות יונים מוחלשים המיוצרים בריכוזים גבוהים יותר. התחל ניתוח לדוגמה על-ידי לחיצה על רכישת נתונים ולאחר מכן לחץ על הגדרת שיטה בתפריט הנפתח.השתמש בשיטה קיימת המסופקת על ידי היצרן או צור שיטה המבוססת על האלמנטים המעניינים. במידת הצורך, התאם את מצב הניתוח, זמן השהייה, השהיית המתג, מספר ההגרלות והמחזורים, הרזולוציה, מצב הזיהוי ומסת הפארק עבור הגדרות הסטה. לחץ על שמור כדי להקליט את הגדרות השיטה.מטב את הפרמטרים עבור כל מתכת ואיזוטיפ. בשורת התפריטים, לחץ על רכישת נתונים. לחץ על Batch Run בתפריט הנפתח.לחלופין, לחץ על סמל BATCH מתחת לסרגל התפריטים, יבא את פרמטרי האצווה מגיליון אלקטרוני או צור רצף בחלון Batch Run. הזן את סוג הדגימה, את מיקום ארון התקשורת של הדגימה האוטומטית, זמן ההעברה, זמן הכביסה, המשכפלים, מזהה הדגימה וקובץ השיטה. ארגן את הרצת האצווה עבור פתרונות סטנדרטיים לעקומת כיול, ולאחר מכן תקן בקרת איכות, ולאחר מכן דגימות לא ידועות.עקוב אחר סחף המכשיר ושכפול הדגימה על ידי הכללת תקן בקרת איכות של 0.5 חלקים למיליארד כל 5 עד 10 דגימות. מחקרי ספיגת רקמות נערכו עם חשיפות המועברות במים של ציספלטין ותרכובת אנטי-סרטנית חדשנית מבוססת רותניום PMC79. קטלניות ועיכוב בקיעה הוערכו עבור ריכוזים נומינליים של ציספלטין.0, 3.75, 7.5 15, 30 ו-60 מיליגרם לליטר ציספלטין. הצטברות פלטינה ברקמת האורגניזם נקבעה על ידי ניתוח ICPMS ורקמת האורגניזם הכילה מינונים בהתאמה של 0.05, 8.7, 23.5, 59.9, 193.2 ו-461.9 ננוגרם לאורגניזם. בקיעה מאוחרת נצפתה בכל ריכוזי הציספלטין.לאחר ההפחתה, המקהלות נאספו ונותחו לפלטינה בנפרד. מינונים לא-קטלניים של ציספלטין ששימשו למחקרי דה-קוריונציה קבעו כי 93% עד 96% מכלל המינון המועבר של ציספלטין הצטברו בכוריון, כאשר המינון הנותר בתוך רקמת הזחל הצטבר בכוריון, כאשר המינון הנותר נמצא בתוך רקמת הזחל. זחלי דגי זברה נחשפו ל-0, 3.1, 6.2, 9.2 ו-12.4 מיליגרם לליטר של PMC79.ריכוזים אלה נקבעו באופן אנליטי כמכילים 0, 0.17, 0.44, 0.66 ו-0.76 מיליגרם לליטר של רותניום. שלא כמו ציספלטין זה, לא נצפתה בקיעה מושהית בזחלים החשופים PMC79. כוריונים לא נכללו בניתוח רותניום מכיוון שהם התדרדרו באופן טבעי לפני איסוף הזחלים.המתכת המסיבית בתוך רקמות הזחל שנותחה בכל ריכוז הייתה 0.19, 0.41 ו-0.68 ננוגרם של רותניום לכל זחל. כל אחד מהריאגנטים שנוספו לפרוטוקול החשיפה נותן פוטנציאל להפרעות איזובריות. במידת האפשר, שקול חלופות כמו קירור מהיר בהשוואה לטריקאין.שיטה זו מאפשרת כימות מינון מתכתי לרעילות, יעילות, ניסויים שיש להשוות בין בעלי חוליות גבוהים יותר. התרגשנו במיוחד מכך שמינון הסף שלנו היה בסדר גודל שניתן לחולים.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

הכנת מסגרות מתכת אורגנית הידרופובי באמצעות פלזמה משופרת שיקוע הכימי של Perfluoroalkanes להסרת אמוניה

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

השתפר בג&#39;ל Sulfo-glycomics β-ביעור עבור מקיף O צמוד וReductive ידי ספקטרומטריית מסה

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

חקר complexation של מרקורי (II) עם Dicysteinyl Tetrapeptides ידי Ionization electrospray ספקטרומטריית המסה

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

רצף של הצמח קיר Heteroxylans שימוש enzymic, כימית (מתילציה) הפיזיקליים (ספקטרומטריית מסה, תהודה מגנטית גרעינית) טכניקות

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

ויזואליזציה של ספקטרומטריית אמביינט המוני עם השימוש של צילומי שליארן

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

מדריך מעשי על צימוד סריקה ניידות סורק ו מצמידים אינדוקטיבית פלזמה מסה ספקטרומטר (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

אנליזת נשימה בזמן אמת באמצעות Nanoelectrospray משני יינון מצמידים ספקטרומטר מסה ברזולוציה גבוהה

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

סינתזה והערכה של מעכב ספיגת סידן מיטוכונדריאלי מבוססי רותניום

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

ניתוח ארכיטקטורות חלבון חלבון-ליגנד מתחמי באמצעות ספקטרומטר מסה מבניים אינטגרטיבית

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

משולב תאים מניפולציה פלטפורמה ביחד עם יחיד-בדיקה עבור ניתוח ספקטרומטר המסה של תרופות מטבוליטים בתאים ההשעיה יחיד

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