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.

Financiación: NJAES-Rutgers NJ01201, NIEHS Training Grant T32-ES 007148, NIH-NIEHS P30 ES005022. Además, Brittany Karas cuenta con el apoyo de la subvención de capacitación T32NS115700 de NINDS, NIH. Los autores reconocen a Andreia Valente y a la Fundación Portuguesa para la Ciencia y la Tecnología (FCT; PTDC/QUI-QIN/28662/2017) para el suministro de PMC79.

El pez cebra de la cepa AB (Danio rerio) se utilizó para todos los experimentos (consulte la Tabla de materiales), y el protocolo de cría (# 08-025) fue aprobado por el Comité de Cuidado e Instalaciones de Animales de la Universidad de Rutgers.
1. Cría de pez cebra
<ol><li>Cría y mantiene al pez cebra en un sistema de hábitat acuático de recirculación en un ciclo de oscuridad de 14 h de luz:10 h.<ol>
<li>Purificar el agua del grifo municipal...

<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>

El protocolo descrito aquí se ha implementado para determinar la administración y la absorción de medicamentos contra el cáncer a base de metal que contienen Pt o Ru. Aunque estos métodos ya han sido publicados, este protocolo discute consideraciones y detalles importantes para adaptar esta metodología para una variedad de compuestos. El protocolo de la OCDE junto con la digestión tisular y el análisis ICPMS nos permitió determinar que PMC79 era más potente que el cisplatino y dio lugar a una acumulación de te...

Los metales y los compuestos a base de metales siguen teniendo relevancia farmacológica y toxicológica. La prevalencia de la exposición a metales pesados y su impacto en la salud ha aumentado exponencialmente la investigación científica desde la década de 1960 y alcanzó un máximo histórico en 2021. Las concentraciones de metales pesados en el agua potable, la contaminación del aire y la exposición ocupacional exceden los límites regulatorios en todo el mundo y siguen siendo un problema para el arsénico, el cadmio, el mercurio, el cromo, el plomo y otros metales. Los métodos novedosos para cuantificar la exposición ambiental y analizar el desarrollo patológico siguenteniendo una gran demanda 1,2,3.
Por el contrario, el campo médico ha aprovechado las propiedades fisicoquímicas de varios metales para el tratamiento clínico. Los medicamentos a base de metales o metalodrugs tienen una rica historia de propósitos medicinales y han demostrado actividad contra una variedad de enfermedades, con el mayor éxito como la quimioterapéutica4. El más famoso de los metalofármacos, el cisplatino, es un medicamento contra el cáncer a base de Pt considerado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como uno de los medicamentos esenciales del mundo5. En 2010, el cisplatino y sus derivados Pt tuvieron una tasa de éxito de hasta el 90% en varios cánceres y se utilizaron en aproximadamente el 50% de los regímenes de quimioterapia 6,7,8. Aunque los quimioterapéuticos basados en Pt han tenido un éxito irrefutable, la toxicidad limitante de la dosis ha puesto en marcha investigaciones de fármacos alternativos a base de metales con administración y actividad biológica refinada. De estas alternativas, los compuestos a base de Ru se han convertido en losmás populares 9,10,11,12.
Se requieren nuevos modelos y metodología para mantener el ritmo de la tasa de necesidad de estudios farmacológicos y toxicocinéticos de metales. El modelo de pez cebra se encuentra en la intersección de complejidad y rendimiento, siendo un vertebrado de alta fecundidad con un 70% de homología génica conservada13. Este modelo ha sido un activo en farmacología y toxicología, con extensos exámenes de detección de diversos compuestos para el descubrimiento de plomo, la identificación de objetivos y la actividad mecanicista 14,15,16,17. Sin embargo, el cribado de alto rendimiento de productos químicos generalmente se basa en exposiciones transmitidas por el agua. Dado que la absorción puede ser variable en función de las propiedades fisicoquímicas del compuesto en solución (es decir, fotodegradación, solubilidad), esto puede ser una limitación importante para correlacionar la administración de dosis y la respuesta.
Para superar esta limitación para la comparación de la dosis con vertebrados superiores, se diseñó una metodología para analizar las concentraciones de metales traza en el tejido larvario del pez cebra. Aquí, se evaluaron las curvas dosis-respuesta de los criterios de valoración letales y subletales para el cisplatino y los nuevos compuestos anticancerígenos a base de Ru. La letalidad y el retraso en la eclosión se evaluaron para concentraciones nominales de 0, 3,75, 7,5, 15, 30 y 60 mg/L de cisplatino. La acumulación de Pt en el tejido del organismo se determinó mediante el análisis de ICPMS, y la absorción del organismo de las dosis respectivas fue de 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 y 461,9 ng (Pt) por organismo. Además, las larvas de pez cebra fueron expuestas a 0, 3.1, 6.2, 9.2, 12.4 mg / L de PMC79. Estas concentraciones se determinaron analíticamente para contener 0, 0,17, 0,44, 0,66 y 0,76 mg/L de Ru. Este protocolo también permitió distinguir las concentraciones de Pt secuestrado en el corion de las larvas en comparación con el tejido del pez cebra. Esta metodología fue capaz de proporcionar datos fiables y sólidos para las comparaciones de la actividad farmacocinética y toxicocinética entre un quimioterapéutico bien establecido y un compuesto nuevo. Este método se puede aplicar a una amplia gama de metales y compuestos a base de metales.

<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

Los metales y los compuestos a base de metales comprenden xenobióticos farmacoactivos y toxicológicos múltiples. Desde la toxicidad por metales pesados hasta la quimioterapéutica, la toxicocinética de estos compuestos tiene relevancia histórica y moderna. El pez cebra se ha convertido en un organismo modelo atractivo para dilucidar la farmacocinética y la toxicocinética en estudios de exposición ambiental y traducción clínica. Aunque los estudios de pez cebra tienen el beneficio de ser de mayor rendimiento que los modelos de roedores, hay varias restricciones significativas para el modelo.
Una de esas limitaciones es inherente al régimen de dosificación en el agua. Las concentraciones de agua de estos estudios no se pueden extrapolar para proporcionar dosis internas confiables. Las mediciones directas de los compuestos a base de metales permiten una mejor correlación con las respuestas moleculares y biológicas relacionadas con los compuestos. Para superar esta limitación para metales y compuestos a base de metales, se desarrolló una técnica para digerir el tejido larvario de pez cebra después de la exposición y cuantificar las concentraciones de metales dentro de las muestras de tejido mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICPMS).
Se utilizaron métodos ICPMS para determinar las concentraciones metálicas de platino (Pt) a partir de cisplatino y rutenio (Ru) de varios quimioterapéuticos novedosos basados en Ru en tejido de pez cebra. Además, este protocolo distinguió las concentraciones de Pt que fueron secuestradas en el corion de la larva en comparación con el tejido del pez cebra. Estos resultados indican que este método se puede aplicar para cuantificar la dosis de metal presente en los tejidos larvales. Además, este método puede ajustarse para identificar metales específicos o compuestos a base de metales en una amplia gama de estudios de exposición y dosificación.

Estos resultados han sido publicados previamente24. Se realizaron estudios de captación de tejidos con exposiciones transmitidas por el agua de cisplatino y un nuevo compuesto anticancerígeno a base de Ru, PMC79. La letalidad y el retraso en la eclosión se evaluaron para las concentraciones nominales de cisplatino 0, 3,75, 7,5, 15, 30 y 60 mg/L de cisplatino. La acumulación de Pt en el tejido del organismo se determinó mediante el análisis del ICPMS, y el tejido del organismo contenía dosis...

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

El aumento de la tasa de análisis farmacológicos y toxicocinéticos de metales y compuestos a base de metales en el pez cebra puede ser ventajoso para los estudios de traducción ambiental y clínica. La limitación de la absorción de exposición desconocida en el agua se superó mediante la realización de análisis de metales traza en tejido de pez cebra digerido mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente.

Absorción de dosis de exposición a compuestos a base de platino y rutenio en peces cebra mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente con aplicaciones más amplias

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

El pez cebra es un modelo atractivo, pero los científicos no saben cuánto está tomando el organismo con la dosificación en el agua. Desarrollamos una técnica para digerir el tejido después de la exposición y cuantificar los metales a través de ICPMS. Esta técnica nos permite cuantificar y validar con precisión la respuesta a la dosis utilizando ICPMS.Este método tiene mucho potencial. Las exposiciones farmacológicas o ambientales a metales se pueden aplicar desde el nivel celular hasta sistemas de órganos completos en modelos animales. Agregue aproximadamente 0,25 mililitros de ácido nítrico de alta pureza a los tubos centrífugos de polipropileno de 15 mililitros para hasta 10 larvas.Ultrasonicar durante una hora para predigerir las muestras. Para la ultrasonicación, realice ciclos cortos de digestión de tejidos con intervalos de cinco minutos en un digestor de microondas seguro para ácidos hasta que todo el tejido se oxide visiblemente, produciendo una solución amarilla uniforme y transparente. Controle cuidadosamente la integridad de los tubos para evitar la ruptura y realizar giros cortos en la centrífuga entre ciclos.Una vez que el tejido esté visiblemente oxidado, diluya las muestras en una campana de humos a ácido nítrico al 3,5% utilizando 6,75 mililitros de agua de alta pureza y vórtice para mezclar bien. Luego, para llevar a cabo una curva de calibración de 7 puntos emparejada con la matriz para tener en cuenta cualquier interferencia isobárica potencial. Usando una concentración de stock del estándar elemental certificado acuoso, tome una alícuota de 0.1 mililitros y por pipeta en un nuevo tubo de centrífuga de 15 mililitros.Diluir con ácido nítrico al 3,5% a un volumen final de 10 mililitros para producir 10 partes por billón de soluciones estándar. Usando el stock de 10 partes por billón, haga que las diluciones en serie sean 0.1, 1.0 y 5.0 partes por mil millones de soluciones estándar en 3.5% de ácido nítrico. Usando el stock 0.1, haga las diluciones en serie 0.001, 0.005 y 0.01 partes por mil millones de soluciones estándar en 3.5% de ácido nítrico.Luego, antes de preparar el instrumento ICPMS para el análisis de muestras, asegúrese de que la válvula de gas argón esté abierta, que todos los tubos estén bien conectados y limpios, que el ácido nítrico al 5% esté abierto para enjuagar los tubos y la cristalería entre los análisis de muestras. Compruebe el estado de la antorcha y los conos y asegúrese de que la caja de la antorcha esté bien sujeta. Y el tubo de drenaje de la cámara de pulverización está conectado correctamente a la peribomba.Abra el software, verifique las lecturas de vacío y asegúrese de que todas las bombas turbo funcionen al 100%, haga clic en START en la ventana de estado del sistema de control de plasma para iniciar la secuencia de inicio. Encienda la bomba de plasma y el enfriador de plasma, coloque el nebulizador y encienda el plasma. Espere a que el plasma esté encendido y estable cuando la ventana Estado indique que la secuencia de inicio se ha completado.En este punto, observe los puntos verdes en la ventana de estado del sistema que indican que todas las fuentes de alimentación están encendidas. En la barra de menús, haga clic en Control, Muestreador automático en el menú desplegable. Ingrese la posición del bastidor de muestreo automático para el tubo que contiene ácido nítrico al 5%, permita que el ácido ingrese al plasma.En la barra de menús, haga clic en Escaneos, imán en el menú desplegable. En la ventana MagnetScan, escriba 115 en la posición de masa del marcador y haga clic en Entrar. Permita que el imán escanee a través del rango de masa durante 30 minutos mientras el instrumento se calienta.Después de 30 minutos, utilice el control de muestreo automático para pasar a la posición de una solución de ajuste multielemento de una pieza por billón. Aspire la solución de afinación y ajuste el instrumento para optimizar la lectura de la señal. Ajuste la posición de la antorcha para las coordenadas X, Y, Z, de modo que la antorcha se alinee con el centro de los conos y el caudal del nebulizador en la ventana Control de plasma.Realice los ajustes necesarios en la ventana Sintonización de óptica de iones para la fuente, el detector y el analizador. Una vez optimizada la lectura de la señal, haga clic en Detener en la ventana Magnet Scan, haga clic en Calibrar magnet y seleccione low resolution en la ventana emergente. Haga clic en Aceptar y abra el archivo smc de calibración masiva para calibrar el imán.Haga clic en Guardar, Usar para aplicar la calibración del imán actual a los análisis. Al medir muestras desconocidas con un amplio rango de concentraciones, realice una calibración del detector para comparar las señales de recuento de pulsos iónicos a bajas concentraciones con las señales de iones atenuadas producidas a concentraciones más altas. Inicie el análisis de muestras haciendo clic en Adquisición de datos y, a continuación, haga clic en Configuración del método en el menú desplegable.Utilice un método existente proporcionado por el fabricante o cree un método basado en los elementos de interés. Si es necesario, ajuste el modo de análisis, el tiempo de permanencia, el retardo del interruptor, el número de barridos y ciclos, la resolución, el modo de detección y la masa de estacionamiento para la configuración del deflector. Haga clic en Guardar para registrar la configuración del método.Optimizar los parámetros para cada metal e isotipo. En la barra de menú, haga clic en Adquisición de datos. Haga clic en Ejecución por lotes en el menú desplegable.Alternativamente, haga clic en el icono BATCH debajo de la barra de menús, importe los parámetros del lote desde una hoja de cálculo o cree una secuencia en la ventana Batch Run. Introduzca el tipo de muestra, la posición del bastidor del muestreador automático, el tiempo de transferencia, el tiempo de lavado, las réplicas, el ID de muestra y el archivo de método. Organice la ejecución por lotes para soluciones estándar para la curva de calibración, seguida de un estándar de control de calidad, luego muestras desconocidas.Supervise la deriva del instrumento y la reproducibilidad de la muestra incluyendo un estándar de control de calidad de 0,5 partes por billón cada 5 a 10 muestras. Se realizaron estudios de captación de tejidos con exposiciones transmitidas por el agua de cisplatino y un nuevo compuesto anticancerígeno a base de rutenio PMC79. La letalidad y el retraso en la eclosión se evaluaron para las concentraciones nominales de cisplatino.0, 3.75, 7.5 15, 30 y 60 miligramos por litro de cisplatino. La acumulación de platino en el tejido del organismo se determinó mediante el análisis de ICPMS y el tejido del organismo contenía dosis respectivas de 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 y 461,9 nanogramos por organismo. Se observó un retraso en la eclosión en todas las concentraciones de cisplatino.Después de la decororonación, los coriones se recolectaron y analizaron para el platino por separado. Las dosis no letales de cisplatino utilizadas para estudios de decorolinación determinaron que del 93 al 96% de la dosis total administrada de cisplatino se había acumulado en el corion, con la dosis restante dentro del tejido larvario. Las larvas de pez cebra fueron expuestas a 0, 3.1, 6.2, 9.2 y 12.4 miligramos por litro de PMC79.Estas concentraciones se determinaron analíticamente para contener 0, 0.17, 0.44, 0.66 y 0.76 miligramos por litro de rutenio. A diferencia de este cisplatino, no se observó un retraso en la eclosión en las larvas expuestas a PMC79. Los coriones no se incluyeron en el análisis de rutenio ya que se degradaron naturalmente antes de la recolección larvaria.El metal masivo dentro de los tejidos larvales analizado en cada concentración fue de 0,19, 0,41 y 0,68 nanogramos de rutenio por larva. Cualquiera de los reactivos añadidos al protocolo de exposición dan el potencial de interferencias isobáricas. Cuando sea posible, considere alternativas como el enfriamiento rápido en comparación con la tricaína.Este método permite comparar la cuantificación de la dosis de metales para la toxicidad, la eficacia y los experimentos entre vertebrados superiores. Estábamos especialmente emocionados de que nuestra dosis umbral estuviera dentro de un orden de magnitud administrado a los pacientes.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Preparación de hidrófobos orgánicos marcos de metal a través de Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition de perfluoroalcanos para la eliminación de amoniaco

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

Investigación

Química

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

Mejora En-gel β-eliminación para ligada al O y exhaustiva sulfo-glycomics reductoras de Espectrometría de Masas

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

Un estudio de la complejación de Mercurio (II) con Dicysteinyl tetrapéptidos por electrospray espectrometría de masas de ionización

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

La secuenciación de pared planta heteroxilanos Usando enzimática, química (metilación) y (espectrometría de masas, resonancia magnética nuclear) Técnicas Físicas

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

La visualización del ambiente Espectrometría de Masas con el uso de la fotografía Schlieren

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

Una guía práctica sobre el acoplamiento de un medidor de movilidad de barrido y espectrómetro de masas de plasma acoplado inductivamente (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

Análisis de la respiración en tiempo real mediante el uso de ionización secundaria Nanoelectrospray acoplada a espectrometría de masas de alta resolución

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

Síntesis y evaluación de un inhibidor de la absorción de calcio mitocondrial basado en rutenio

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

Análisis de arquitecturas de proteínas y complejos de proteína-ligando por espectrometría de masa estructural integrativo

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

Plataforma de manipulación celular integrada junto con la sonda única para el análisis de espectrometría de masas de fármacos y metabolitos en células de suspensión única

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