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.

資金提供: NJAES-Rutgers NJ01201, NIEHS Training Grant T32-ES 007148, NIH-NIEHS P30 ES005022.さらに、Brittany Karasは、NIHのNINDSからのトレーニング助成金T32NS115700によってサポートされています。著者らは、Andreia ValenteとPortuguese Foundation for Science and Technology(Fundação para a Ciência e Tecnologia, FCT;PTDC/QUI-QIN/28662/2017)をPMC79の供給に充てる。

AB株ゼブラフィッシュ(Danio rerio)はすべての実験に使用され( 材料表を参照)、畜産プロトコル(#08-025)はラトガース大学動物ケア施設委員会によって承認されました。
1. ゼブラフィッシュの飼育
<ol><li>ゼブラフィッシュを14時間の光:10時間の暗サイクルで再循環する水生生息地システムで繁殖させ、維持する。<ol>
<li>砂と炭素ろ過によって地...

<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>

ここで説明するプロトコールは、PtまたはRuのいずれかを含む金属ベースの抗癌剤の送達および取り込みを決定するために実施されている。これらの方法はすでに公開されていますが、このプロトコルでは、この方法論をさまざまな化合物に適応させるための重要な考慮事項と詳細について説明します。OECDのプロトコルと組織消化およびICPMS分析を組み合わせることで、PMC79がシスプラチンよ?...

金属および金属ベースの化合物は、薬理学的および毒物学的関連性を有し続けている。重金属曝露の有病率と健康への影響は、1960年代以来科学的調査を指数関数的に増加させ、2021年には過去最高に達しました。飲料水、大気汚染、職業ばく露中の重金属の濃度は、世界中の規制限界を超えており、ヒ素、カドミウム、水銀、クロム、鉛、その他の金属の問題として残っています。環境曝露を定量化し、病理学的発達を分析するための新規な方法は、引き続き高い需要がある1,2,3。
逆に、医療分野では、様々な金属の生理化学的性質を臨床治療に活用してきました。金属ベースの薬物または金属製剤は、薬用目的の豊富な歴史を有し、様々な疾患に対する活性を示しており、化学療法薬4として最高の成功を収めている。メタロドラッグの中で最も有名なシスプラチンは、世界保健機関(WHO)が世界の必須薬の1つと見なしているPtベースの抗がん剤です5。2010年、シスプラチンおよびそのPt誘導体は、いくつかの癌において最大90%の成功率を有し、化学療法レジメンの約50%で使用された6、7、8。Ptベースの化学療法薬は反論の余地のない成功を収めてきましたが、用量制限の毒性は、洗練された生物学的送達と活性を有する代替金属ベースの薬物の研究を開始しました。これらの代替物のうち、Ru系化合物は、最も普及している9、10、11、12となっている。
金属薬理学的およびトキシコキネティック研究の必要性の速度に追いつくためには、新しいモデルと方法論が必要です。ゼブラフィッシュモデルは複雑さとスループットの交差点にあり、70%の遺伝子相同性を保持した繁殖力の高い脊椎動物である13。このモデルは薬理学および毒物学における資産であり、リード発見、標的同定、および機構的活性のための様々な化合物の広範なスクリーニング14,15,16,17を有する。しかし、化学物質のハイスループットスクリーニングは、通常、水媒介性曝露に依存しています。取り込みが溶液中の化合物の物理化学的特性(すなわち、光分解、溶解性)に基づいて可変であり得ることを考えると、これは用量送達および応答を相関させる大きな制限となり得る。
より高い脊椎動物との用量の比較のためのこの制限を克服するために、ゼブラフィッシュ幼虫組織中の微量金属濃度を分析する方法論が設計された。ここで、致死的および致死的エンドポイントの用量反応曲線を、シスプラチンおよび新規Ruベースの抗癌化合物について評価した。致死性および孵化遅延は、公称濃度0、3.75、7.5、15、30、および60mg/Lシスプラチンについて評価した。生物組織におけるPt蓄積はICPMS分析によって決定され、各用量の生物摂取量は生物当たり0.05、8.7、23.5、59.9、193.2、および461.9ng(Pt)であった。さらに、ゼブラフィッシュの幼虫は0、3.1、6.2、9.2、12.4 mg/LのPMC79に曝露された。これらの濃度は、0、0.17、0.44、0.66、および0.76 mg/LのRuを含むと分析的に決定された。このプロトコルはまた、ゼブラフィッシュ組織と比較して、幼虫の絨毛膜中に隔離されたPtの濃度の区別を可能にした。この方法論は、十分に確立された化学療法と新規化合物との間の薬物および毒物動態活性の比較のための信頼できる堅牢なデータを提供することができた。この方法は、幅広い金属および金属系化合物に適用することができる。

<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

金属および金属ベースの化合物は、多種多様な薬物活性および毒物学的生体異物を含む。重金属毒性から化学療法薬まで、これらの化合物の毒性運動薬は歴史的および現代的関連性の両方を有する。ゼブラフィッシュは、環境曝露および臨床翻訳研究における薬物および毒物動態の解明において魅力的なモデル生物となっている。ゼブラフィッシュの研究はげっ歯類モデルよりもスループットが高いという利点がありますが、モデルにはいくつかの重要な制約があります。
そのような制限の1つは、水媒介性投薬レジメンに内在するものである。これらの研究からの水分濃度は、信頼できる内部投与量を提供するために外挿することはできません。金属ベースの化合物の直接測定は、化合物関連の分子および生物学的応答とのより良い相関を可能にする。金属および金属ベースの化合物に対するこの制限を克服するために、曝露後にゼブラフィッシュの幼虫組織を消化し、誘導結合プラズマ質量分析(ICPMS)によって組織サンプル中の金属濃度を定量する技術が開発された。
ICPMS法を用いて、ゼブラフィッシュ組織におけるいくつかの新規Ru系化学療法薬由来のシスプラチンおよびルテニウム(Ru)由来の白金(Pt)の金属濃度を決定した。さらに、このプロトコルは、ゼブラフィッシュ組織と比較して、幼虫の絨毛膜中に隔離されたPtの濃度を区別した。これらの結果は、この方法が幼虫組織中に存在する金属線量を定量するために適用され得ることを示す。さらに、この方法は、広範囲の曝露および投薬研究において特定の金属または金属ベースの化合物を同定するように調整され得る。

これらの結果は、以前に公表されている24。組織取り込み研究は、シスプラチンおよび新規Ruベースの抗癌化合物PMC79の水媒介性曝露を用いて実施された。致死性および孵化遅延は、シスプラチン0、3.75、7.5、15、30、および60mg/Lシスプラチンの公称濃度について評価された。生物組織におけるPt蓄積はICPMS分析によって決定され、生物組織は生物1匹当たり0.05、8.7、23.5、59.9、19...

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

ゼブラフィッシュ中の金属および金属ベースの化合物の薬物療法および毒物動態分析の増加率は、環境および臨床翻訳研究に有利であり得る。未知の水媒介曝露取り込みの限界は、誘導結合プラズマ質量分析法を用いて消化されたゼブラフィッシュ組織に対して微量金属分析を行うことによって克服された。

ゼブラフィッシュにおけるプラチナおよびルテニウム系化合物曝露の線量取り込みは、より広い用途の誘導結合プラズマ質量分析法による

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

ゼブラフィッシュは魅力的なモデルですが、科学者たちは生物が水媒介性投薬でどれだけ取り込んでいるのか分かりません。暴露後の組織を消化し、ICPMSを介して金属を定量化する技術を開発しました。この技術により、ICPMSを用いて線量反応を正確に定量化し、検証することができます。この方法は多くの可能性を秘めています。薬理学的または環境的金属曝露は、細胞レベルから動物モデルの器官系全体まで適用することができる。約0.25ミリリットルの高純度硝酸を15ミリリットルのポリプロピレン遠沈管に加え、最大10匹の幼虫を飼育する。サンプルを事前に消化するために1時間超音波処理します。超音波処理のために、すべての組織が目に見えて酸化され、均一で透明な黄色の溶液を生成するまで、酸安全なマイクロ波消化器で5分間隔で組織消化の短いサイクルを実行します。チューブの完全性を注意深く監視して破裂を防ぎ、サイクル間の遠心分離機で短いスピンを行います。組織が目に見えて酸化されたら、ヒュームフード内のサンプルを6.75ミリリットルの高純度水と渦を使用して3.5%硝酸に希釈し、完全に混合します。次に、マトリックスマッチングされた7点検量線を実施して、潜在的な等圧干渉を考慮します。水性認定元素規格のストック濃度を使用して、0.1ミリリットルのアリコートを取り、ピペットによって新しい15ミリリットルの遠沈管に入れた。3.5%硝酸で希釈して最終容量10ミリリットルにし、10 ppmの標準溶液を生成します。10 ppm の在庫を使用して、3.5% 硝酸で 0.1、1.0、および 5.0 ppm の標準溶液を連続希釈します。0.1 ストックを使用して、3.5% 硝酸で 0.001、0.005、および 0.01 ppm の標準溶液を連続希釈します。次に、サンプル分析用のICPMS機器を準備する前に、アルゴンガスバルブが開いており、すべてのチューブがしっかりと接続され、清潔で、5%硝酸がサンプル分析間のチューブとガラス製品をすすぐために開いていることを確認してください。トーチとコーンの状態を確認し、トーチボックスがしっかりとラッチされていることを確認します。そしてスプレー室排水管はペリポンプに正しく接続されている。ソフトウェアを開き、真空測定値を確認し、すべてのターボポンプが100%で動作していることを確認します プラズマ制御システムのステータスウィンドウでSTARTをクリックして、開始シーケンスを開始します。プラズマポンプとプラズマチラーの電源を入れ、ネブライザーをとまり、プラズマを点灯させます。ステータスウィンドウに起動シーケンスが完了したことが示されたら、プラズマが点灯して安定するのを待ちます。この時点で、システム状態ウィンドウの緑色の点が、すべての電源機構がオンになっていることを示します。メニューバーで、ドロップダウンメニューのコントロール、オートサンプラーをクリックします。5%硝酸を含むチューブのオートサンプラーラック位置を入力し、酸が血漿に入るのを許します。メニューバーで、ドロップダウンメニューの[スキャン]、[マグネット]をクリックします。「マグネットスキャン」ウィンドウで、「マーカーの質量位置」に「115」と入力し、「Enter」をクリックします。装置がウォームアップしている間、磁石が質量範囲を横切って30分間スキャンするのを許します。30 分後、オートサンプラー コントロールを使用して、10 億分の 1 の多要素チューニング ソリューションの位置に移動します。チューニングソリューションを吸引し、楽器をチューニングして信号の読み取りを最適化します。X、Y、Z 座標のトーチ位置を調整して、トーチがプラズマ制御ウィンドウのコーンとネブライザーの流量の中心に揃うようにします。「イオン光学チューニング」ウィンドウで、ソース、検出器、および分析装置に必要な調整を行います。信号の読み取り値が最適化されたら、[マグネットスキャン]ウィンドウで[停止]をクリックし、[マグネットのキャリブレーション]をクリックして、ポップアップウィンドウで[低解像度]を選択します。[OK]をクリックし、質量校正SMCファイルを開いて磁石を校正します。[保存]、[使用]をクリックして、現在のマグネット キャリブレーションを解析に適用します。広範囲の濃度で未知のサンプルを測定する場合は、検出器の校正を実行して、低濃度のイオンパルスカウント信号と高濃度で生成される減衰イオン信号を比較します。サンプル分析を開始するには、[データ集録]をクリックし、ドロップダウンメニューの[メソッド設定]をクリックします。製造元から提供された既存の方法を使用するか、目的の要素に基づいて方法を作成します。必要に応じて、解析モード、滞留時間、スイッチ遅延、スイープとサイクル数、分解能、検出モード、パークマスを調整して、ディフレクターを設定します。「保存」をクリックして、メソッド設定を記録します。各金属およびアイソタイプのパラメータを最適化します。メニューバーで、[データ集録]をクリックします。ドロップダウンメニューの[バッチ実行]をクリックします。または、メニューバーの下にあるBATCHアイコンをクリックするか、スプレッドシートからバッチパラメータをートするか、[バッチ実行]ウィンドウでシーケンスを作成します。サンプルタイプ、オートサンプラーラック位置、搬送時間、洗浄時間、反復、サンプルID、およびメソッドファイルを入力します。検量線用の標準解のバッチ実行を手配し、続いて品質管理標準、次に未知のサンプルを配置します。5~10サンプルごとに0.5 ppmの品質管理基準を含めることで、機器のドリフトとサンプルの再現性を監視します。組織取り込み研究は、シスプラチンおよび新規ルテニウムベースの抗癌化合物PMC79の水媒介性曝露を用いて実施された。致死性および孵化遅延を、シスプラチンの公称濃度について評価した。シスプラチン1リットルあたり0、3.75、7.5 15、30および60ミリグラム。生物組織における白金蓄積はICPMS分析によって決定され、生物組織は生物当たり0.05、8.7、23.5、59.9、193.2、および461.9ナノグラムのそれぞれの用量を含んでいた。孵化の遅延は、全てのシスプラチン濃度で観察された。脱絨毛後、絨毛膜を回収し、白金について別々に分析した。脱絨毛試験に使用された非致死量のシスプラチンは、シスプラチンの総送達用量の93〜96%が絨毛膜に蓄積し、残りの用量が幼虫組織内に蓄積したと判断した。ゼブラフィッシュ幼虫をPMC79の1リットル当たり0、3.1、6.2、9.2、および12.4ミリグラムに曝露した。これらの濃度は、ルテニウム1リットル当たり0、0.17、0.44、0.66、および0.76ミリグラムを含むと分析的に決定された。このシスプラチンとは異なり、PMC79ばく露幼虫では孵化の遅延は認められなかった。絨毛膜は幼虫の収集前に自然に分解されるため、ルテニウム分析には含まれなかった。各濃度で分析された幼虫組織内の巨大な金属は、幼虫あたり0.19、0.41、および0.68ナノグラムのルテニウムであった。曝露プロトコルに添加された試薬のいずれかが、等圧干渉の可能性を与える。可能であれば、トリカインと比較して急速冷却などの代替案を検討してください。この方法は、毒性、有効性、実験のための金属用量定量を、より高い脊椎動物間で比較することを可能にする。特に、閾値線量が患者に与えられた桁違いの線量内であることに興奮しました。

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

プラズマを介した疎水性有機金属フレームワークの製造は、アンモニアの除去のためにペルフルオロアルカンの化学的気相成長法を強化

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

質量分析法による総合的なO-結合およびスルホグライコミクスのための改良されたゲル内還元β脱離

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

エレクトロスプレーイオン化質量分析法によるDicysteinylテトラペプチドと水銀（II）の錯体の研究

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

酵素的、化学（メチル化）と物理（質量分析、核磁気共鳴）技術を用いた植物の壁ヘテロキシランのシーケンシング

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

シュリーレン写真の使用とアンビエント質量分析の可視化

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

スキャンモビリティサイザーと誘導結合プラズマ質量分析計（SMPS-ICPMS）の結合に関する実践ガイド

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

高分解能質量分析に結合された二次 Nanoelectrospray イオン化を用いたリアルタイム呼吸解析

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

ルテニウムによるミトコンドリアのカルシウム吸収阻害剤の合成と評価

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

タンパク質のアーキテクチャと統合構造質量分析法によるタンパク質-リガンド複合体の分析

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

単一懸濁細胞における薬物および代謝産物の質量分析分析のための単一プローブと結合された統合細胞操作プラットフォーム

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