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. I tillegg støttes Brittany Karas av opplæringsstipend T32NS115700 fra NINDS, NIH. Forfatterne anerkjenner Andreia Valente og den portugisiske stiftelsen for vitenskap og teknologi (Fundação para a Ciência e Tecnologia, FCT; PTDC/QUI-QIN/28662/2017) for tilførsel av PMC79.

AB-stammesebrafisken (Danio rerio) ble brukt til alle eksperimenter (se materialtabellen), og husdyrholdsprotokollen (#08-025) ble godkjent av Rutgers University Animal Care and Facilities Committee.
1. Sebrafisk husdyrhold
<ol><li>Ras og vedlikehold sebrafisken i et resirkulerende akvatisk habitatsystem på en 14 timers lys: 10 h mørk syklus.<ol>
<li>Rens kommunalt vann fra springen gjennom sand og karbonfiltrering for å få vann fra fiskesysteme...

<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 implementert for å bestemme levering og opptak av metallbaserte anticancer legemidler som inneholder enten Pt eller Ru. Selv om disse metodene allerede er publisert, diskuterer denne protokollen viktige hensyn og detaljer for å tilpasse denne metoden for en rekke forbindelser. OECD-protokollen kombinert med vevsfordøyelse og ICPMS-analyse tillot oss å fastslå at PMC79 var mer potent enn cisplatin og resulterte i ulik vevsakkumulering, noe som tyder på separate mekanismer. Videre, fordi ...

Metaller og metallbaserte forbindelser har fortsatt farmakologisk og toksikologiske relevans. Utbredelsen av tungmetalleksponering og dens innvirkning på helsen har eksponentielt økt vitenskapelig undersøkelse siden 1960-tallet og nådde en all-time high i 2021. Konsentrasjonene av tungmetaller i drikkevann, luftforurensning og yrkeseksponering overskrider regulatoriske grenser over hele verden og er fortsatt et problem for arsen, kadmium, kvikksølv, krom, bly og andre metaller. Nye metoder for å kvantifisere miljøeksponering og analysere patologisk utvikling er fortsatt etterspurtmed 1,2,3.
Omvendt har det medisinske feltet utnyttet de fysiokjemiske egenskapene til ulike metaller for klinisk behandling. Metallbaserte legemidler eller metallodrugs har en rik historie med medisinske formål og har vist aktivitet mot en rekke sykdommer, med høyest suksess som kjemoterapeutikk4. Den mest berømte av metallodrugs, cisplatin, er et Pt-basert anticancer-stoff som anses av Verdens helseorganisasjon (WHO) som et av verdens essensielle stoffer5. I 2010 hadde cisplatin og dets Pt-derivater opptil 90% suksessrate i flere kreftformer og ble brukt i omtrent 50% av kjemoterapiregimene 6,7,8. Selv om Pt-baserte kjemoterapeutikk har hatt ugjendrivelig suksess, har den dosebegrensende toksisiteten satt i gang undersøkelser av alternative metallbaserte legemidler med raffinert biologisk levering og aktivitet. Av disse alternativene har Ru-baserte forbindelser blitt de mest populære 9,10,11,12.
Nye modeller og metodikk er nødvendig for å holde tritt med behovet for farmako- og toksikonetiske studier av metall. Sebrafiskmodellen ligger i skjæringspunktet mellom kompleksitet og gjennomstrømning, og er en høy fecundity virveldyr med 70% konservert gen homologi13. Denne modellen har vært en ressurs i farmakologi og toksikologi, med omfattende screeninger for ulike forbindelser for blyoppdagelse, målidentifikasjon og mekanistisk aktivitet 14,15,16,17. Imidlertid er høy gjennomstrømningsscreening av kjemikalier vanligvis avhengig av vannbårne eksponeringer. Gitt at opptaket kan være variabelt basert på de fysisk-kjemiske egenskapene til forbindelsen i oppløsning (dvs. fotodegradering, løselighet), kan dette være en stor begrensning for korrelering av doselevering og respons.
For å overvinne denne begrensningen for sammenligning av dose til høyere vertebrater, ble en metodikk designet for å analysere spormetallkonsentrasjoner i sebrafisk larvvev. Her ble doseresponskurver av dødelige og subletale endepunkter evaluert for cisplatin og nye Ru-baserte anticancerforbindelser. Dødelighet og forsinket klekking ble evaluert for nominelle konsentrasjoner på 0, 3,75, 7,5, 15, 30 og 60 mg/L cisplatin. Pt akkumulering i organismevev ble bestemt av ICPMS-analyse, og organismeopptaket av respektive doser var 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 og 461,9 ng (Pt) per organisme. I tillegg ble sebrafisk larver utsatt for 0, 3,1, 6,2, 9,2, 12,4 mg / l PMC79. Disse konsentrasjonene ble analytisk fastslått å inneholde 0, 0,17, 0,44, 0,66 og 0,76 mg/l ru. Denne protokollen tillot også å skille konsentrasjoner av Pt som er fanget i larvens korri sammenlignet med sebrafiskvevet. Denne metodikken var i stand til å gi pålitelige, robuste data for sammenligninger av farmako- og toksikonetisk aktivitet mellom en veletablert kjemoterapeutisk og en ny forbindelse. Denne metoden kan brukes på et bredt spekter av metaller og metallbaserte 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 metallbaserte forbindelser består av multifarious farmakoaktive og toksikologiske xenobiotika. Fra tungmetalltoksisitet til kjemoterapeutikk har toksikoretikken til disse forbindelsene både historisk og moderne relevans. Sebrafisk har blitt en attraktiv modellorganisme i belyst farmako- og toksikokinika i miljøeksponering og kliniske oversettelsesstudier. Selv om sebrafiskstudier har fordelen av å være høyere gjennomstrømning enn gnagermodeller, er det flere betydelige begrensninger for modellen.
En slik begrensning er iboende i det vannbårne doseringsregimet. Vannkonsentrasjoner fra disse studiene kan ikke ekstrapoleres for å gi pålitelige interne doser. Direkte målinger av metallbaserte forbindelser gir en bedre sammenheng med sammensatte molekylære og biologiske responser. For å overvinne denne begrensningen for metaller og metallbaserte forbindelser ble det utviklet en teknikk for å fordøye sebrafisk larvalvev etter eksponering og kvantifisere metallkonsentrasjoner i vevsprøver ved induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICPMS).
ICPMS-metoder ble brukt til å bestemme metallkonsentrasjonene av platina (Pt) fra cisplatin og ruthenium (Ru) fra flere nye Ru-baserte kjemoterapeutiske stoffer i sebrafiskvev. I tillegg utmerker denne protokollen konsentrasjoner av Pt som ble beslaglagt i larvalens korri sammenlignet med sebrafiskvevet. Disse resultatene indikerer at denne metoden kan brukes til å kvantisere metalldosen som finnes i larvvev. Videre kan denne metoden justeres for å identifisere spesifikke metaller eller metallbaserte forbindelser i et bredt spekter av eksponerings- og doseringsstudier.

Disse resultatene er tidligere publisert24. Vevsopptaksstudier ble utført med vannbårne eksponeringer av cisplatin og en ny Ru-basert anticancer-forbindelse, PMC79. Dødelighet og forsinket klekking ble evaluert for nominelle konsentrasjoner av cisplatin 0, 3,75, 7,5, 15, 30 og 60 mg/L cisplatin. Pt-akkumulering i organismevev ble bestemt av ICPMS-analyse, og organismevev inneholdt respektive doser på 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 og 461,9 ng (Pt) per organisme (<strong class="x...

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 økte frekvensen av farmako- og toksikonetiske analyser av metaller og metallbaserte forbindelser i sebrafisk kan være fordelaktig for miljømessige og kliniske oversettelsesstudier. Begrensningen av ukjent vannbåren eksponeringsopptak ble overvunnet ved å gjennomføre spormetallanalyse på fordøyd sebrafiskvev ved hjelp av induktivt koblet plasmamassespektrometri.

Doseopptak av platina- og rutheniumbasert sammensatt eksponering i sebrafisk ved induktivt koblet plasmamassespektrometri med bredere applikasjoner

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

Sebrafisk er en attraktiv modell, men forskere vet ikke hvor mye organismen tar opp med vannbåren dosering. Vi utviklet en teknikk for å fordøye vev etter eksponering og kvantifisere metaller via ICPMS. Denne teknikken lar oss nøyaktig kvantifisere og validere doseresponsen ved hjelp av ICPMS.Denne metoden har mye potensial. Farmakologiske eller miljømessige metalleksponeringer kan påføres fra cellulært nivå helt til hele organsystemer i dyremodeller. Tilsett ca. 0,25 milliliter salpetersyre med høy renhet til de 15 milliliter polypropylen sentrifugerørene for opptil 10 larver.Ultralyd i en time for å predigests prøvene. For ultralydbehandling, utfør korte sykluser av vevsfordøyelse med fem minutters intervaller i en syresikker mikrobølgefordøyer til alt vev er synlig oksidert, og produserer en jevn, klar gul løsning. Overvåk integriteten til rørene nøye for å unngå brudd og gjennomføre korte spinn i sentrifugen mellom sykluser.Når vevet er synlig oksidert, fortynn prøvene i en avtrekkshette til 3,5% salpetersyre ved hjelp av 6,75 milliliter vann og virvel med høy renhet for å blande grundig. Deretter utfører du en matrisetilpasset 7-punkts kalibreringskurve for å ta høyde for eventuelle isobariske forstyrrelser. Ved hjelp av en lagerkonsentrasjon av den vandig sertifiserte elementære standarden, ta en 0,1 milliliter aliquot, og ved pipet inn i et nytt 15 milliliter sentrifugerør.Fortynn med 3,5% salpetersyre til et sluttvolum på 10 milliliter for å produsere 10 deler per milliard standardløsninger. Bruk de 10 delene per milliard lager, og gjør de serielle fortynningene 0,1, 1,0 og 5,0 deler per milliard standardløsninger i 3,5% salpetersyre. Bruk 0,1-aksjen til å gjøre de serielle fortynningene 0,001, 0,005 og 0,01 deler per milliard standardløsninger i 3,5 % salpetersyre.Før du klargjør ICPMS-instrumentet for prøveanalyse, må du sørge for at argongassventilen er åpen, all rør er sikkert tilkoblet og ren, 5% salpetersyre er åpen for skylleslange og glasstøy mellom prøveanalyser. Kontroller tilstanden til brenneren og kjeglene, og sørg for at brennerboksen sitter godt fast. Og sprøytekammerets dreneringsrør er riktig koblet til periferien.Åpne programvaren, kontroller vakuumavlesningene og sørg for at alle turbopumper kjører på 100%Klikk start i vinduet plasmakontrollsystemstatus for å starte startsekvensen. Slå på plasmapumpen og plasmakjøleren, abbor forstøveren og tenn plasmaet. Vent til plasmaet lyser og er stabilt når statusvinduet indikerer at oppstartssekvensen er fullført.På dette tidspunktet må du observere de grønne prikkene i systemtilstandsvinduet som indikerer at alle strømforsyninger er på. På menylinjen klikker du på Kontroll, Autosampler i rullegardinmenyen. Angi autosampler rack-posisjonen for røret som inneholder 5% salpetersyre, la syren komme inn i plasmaet.På menylinjen klikker du på Skanninger, Magnet i rullegardinmenyen. I MagnetScan-vinduet skriver du inn 115 i markermasseposisjonen og klikker enter. La magneten skanne over masseområdet i 30 minutter mens instrumentet varmes opp.Etter 30 minutter bruker du autosamplerkontrollen til å gå til posisjonen til en justeringsløsning med én del per milliard multielement. Aspirer innstillingsløsningen og still inn instrumentet for å optimalisere signalavlesningen. Juster fakkelposisjonen for X-, Y-, Z-koordinater, slik at brenneren justeres etter midten av kjegler og forstøverstrømningshastighet i plasmakontrollvinduet.Gjør de nødvendige justeringene i vinduet Ion Optics Tuning for kilden, detektoren og analysatoren. Når signalavlesningen er optimalisert, klikker du på Stopp i Magnetskanning-vinduet, klikker kalibrer magnet og velger en lav oppløsning i popup-vinduet. Klikk OK Og åpne Mass Calibration smc-filen for å kalibrere magneten.Klikk lagre, bruk for å bruke gjeldende magnetkalibrering på analysene. Ved måling av ukjente prøver med et stort utvalg av konsentrasjoner, utfør en detektorkalibrering for å sammenligne ionpulstellingssignaler ved lave konsentrasjoner med svekkede ionsignaler produsert ved høyere konsentrasjoner. Start eksempelanalyse ved å klikke på Datainnsamling, og klikk deretter på Metodeoppsett i rullegardinmenyen.Bruk en eksisterende metode levert av produsenten, eller opprett en metode basert på elementene av interesse. Juster om nødvendig analysemodus, oppholdstid, bryterforsinkelse, antall sveip og sykluser, oppløsning, deteksjonsmodus og parkmassen for deflektorinnstillinger. Klikk Lagre for å registrere metodeinnstillingene.Optimaliser parametrene for hvert metall og hver isotype. På menylinjen klikker du på Datainnsamling. Klikk på Batch Run i rullegardinmenyen.Alternativt kan du klikke på BATCH-ikonet under menylinjen, importere batchparameterne fra et regneark eller opprette en sekvens i Batch Run-vinduet. Angi eksempeltype, plassering av autosamplerstativ, overføringstid, vasketid, replikeringer, prøve-ID og metodefil. Ordne batchkjøringen for standardløsninger for kalibreringskurve, etterfulgt av en kvalitetskontrollstandard, og deretter ukjente prøver.Overvåk instrumentdriften og prøvereduserbarheten ved å inkludere en 0,5 deler per milliard kvalitetskontrollstandard hver 5 til 10 prøver. Vevsopptaksstudier ble utført med vannbårne eksponeringer av cisplatin og en ny rutheniumbasert antikreftforbindelse PMC79. Dødelighet og forsinket klekking ble evaluert for nominelle konsentrasjoner av cisplatin.0, 3,75, 7,5 15, 30 og 60 milligram per liter cisplatin. Platinaakkumulering i organismevev ble bestemt av ICPMS-analyse og organismevev inneholdt respektive doser på 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 og 461,9 nanogram per organisme. Forsinket klekking ble observert ved alle cisplatinkonsentrasjoner.Etter dechorionation ble chorions samlet og analysert for platina separat. Nonlethal doser av cisplatin som brukes til dechorionation studier fastslått at 93 til 96% av den totale leverte dosen av cisplatin hadde akkumulert i koret, med den gjenværende dosen i larvalvevet. Sebrafisk larver ble utsatt for 0, 3,1, 6,2, 9,2 og 12,4 milligram per liter PMC79.Disse konsentrasjonene ble analytisk fastslått å inneholde 0, 0,17, 0,44, 0,66 og 0,76 milligram per liter ruthenium. I motsetning til denne cisplatin ble forsinket klekking ikke observert i PMC79 eksponerte larver. Chorions ble ikke inkludert i ruthenium analyse som de naturlig degradert før larval samling.Det massive metallet i larvvev analysert ved hver konsentrasjon var 0,19, 0,41 og 0,68 nanogram ruthenium per larve. Alle reagensene som legges til eksponeringsprotokollen, gir potensial for isobariske forstyrrelser. Når det er mulig, bør du vurdere alternativer som rask kjøling sammenlignet med trikain.Denne metoden gjør det mulig å sammenligne metalldose kvantifisering for toksisitet, effekt, eksperimenter som skal sammenlignes på tvers av høyere vertebrater. Vi var spesielt begeistret for at vår terskeldose var innenfor en størrelsesorden gitt til pasienter.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Utarbeidelse av hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Nedfall av Perfluoroalkanes for fjerning av ammoniakk

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 reduktiv β-eliminering for Comprehensive O-forbundet og sulfo-glycomics 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 studie av kompleks av Mercury (II) med Dicysteinyl tetrapeptidene av elektrosprayionisering massespektrometri

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

Sekvensering av Plant Wall Heteroxylans Bruke enzymic, Chemical (Metylering) 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 av Ambient massespektrometri med bruk av 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 veiledning for kobling av en skanningsmobilitetssperre og induktivt koblet plasmamassespektrometer (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

Sanntid pusten analyse ved hjelp av sekundære Nanoelectrospray Ionization koblet til høy oppløsning 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

Syntese og evaluering av en Ruthenium-baserte mitokondrie kalsium opptak hemmer

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 av integrerende 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

Integrert Cell manipulasjon Platform sammen med single-probe for Mass massespektrometri analyse av narkotika og metabolitter i single suspensjon celler

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