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. Dessutom stöds Brittany Karas av utbildningsbidrag T32NS115700 från NINDS, NIH. Författarna erkänner Andreia Valente och den portugisiska stiftelsen för vetenskap och teknik (Fundação para a Ciência e Tecnologia, FCT; PTDC/QUI-QIN/28662/2017) för leverans av PMC79.

AB-stammen zebrafisk (Danio rerio) användes för alla experiment (se materialförteckningen), och djurhållningsprotokollet (# 08-025) godkändes av Rutgers University Animal Care and Facilities Committee.
1. Zebrafiskhållning
<ol><li>Ras och behåll zebrafisken i ett recirkulerande vattenlevande livsmiljösystem på en 14 h ljus: 10 h mörk cykel.<ol>
<li>Rena kommunalt kranvatten genom sand- och kolfiltrering för att få fisksystemvatten. Håll...

<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>

Protokollet som beskrivs här har implementerats för att bestämma leverans och upptag av metallbaserade cancerläkemedel som innehåller antingen Pt eller Ru. Även om dessa metoder redan har publicerats, diskuterar detta protokoll viktiga överväganden och detaljer för att anpassa denna metod för en rad föreningar. OECD-protokollet i kombination med vävnadsförtunning och ICPMS-analys gjorde det möjligt för oss att bestämma att PMC79 var mer potent än cisplatin och resulterade i olika vävnadsackumulering, vi...

Metaller och metallbaserade föreningar fortsätter att ha farmakologisk och toxikologisk relevans. Förekomsten av tungmetallexponering och dess inverkan på hälsan har exponentiellt ökat den vetenskapliga undersökningen sedan 1960-talet och nådde en all-time high 2021. Koncentrationerna av tungmetaller i dricksvatten, luftföroreningar och yrkesmässig exponering överskrider lagstadgade gränser över hela världen och är fortfarande ett problem för arsenik, kadmium, kvicksilver, krom, bly och andra metaller. Nya metoder för att kvantifiera miljöexponering och analysera patologisk utveckling fortsätter att vara i hög efterfrågan 1,2,3.
Omvänt har det medicinska området utnyttjat de fysiokemiska egenskaperna hos olika metaller för klinisk behandling. Metallbaserade läkemedel eller metallodrugs har en rik historia av medicinska ändamål och har visat aktivitet mot en rad sjukdomar, med högsta framgång som kemoterapeutik4. Den mest kända av metallodrugs, cisplatin, är ett Pt-baserat läkemedel mot cancer som av Världshälsoorganisationen (WHO) anses vara ett av världens viktigaste läkemedel5. År 2010 hade cisplatin och dess Pt-derivat upp till 90% framgångsgrad i flera cancerformer och användes i cirka 50% av kemoterapiregimerna 6,7,8. Även om Pt-baserade kemoterapeutika har haft obestridlig framgång, har den dosbegränsande toxiciteten satt igång undersökningar av alternativa metallbaserade läkemedel med raffinerad biologisk leverans och aktivitet. Av dessa alternativ har Ru-baserade föreningar blivit de mest populära 9,10,11,12.
Nya modeller och metoder krävs för att hålla jämna steg med behovet av metallfarmako- och toxikokinetiska studier. Zebrafiskmodellen ligger i skärningspunkten mellan komplexitet och genomströmning, eftersom det är ett ryggradsdjur med hög fecunditet med 70% bevarad genhomologi13. Denna modell har varit en tillgång inom farmakologi och toxikologi, med omfattande screeningar för olika föreningar för blyupptäckt, målidentifiering och mekanistisk aktivitet 14,15,16,17. Screening av kemikalier med hög genomströmning är dock vanligtvis beroende av vattenburna exponeringar. Med tanke på att upptaget kan variera baserat på de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos föreningen i lösning (dvs. fotonedbrytelse, löslighet) kan detta vara en stor begränsning av korrelerande dosleverans och respons.
För att övervinna denna begränsning för jämförelse av dos med högre ryggradsdjur utformades en metod för att analysera spårmetallkoncentrationer i zebrafisklarvvävnad. Här utvärderades dos-responskurvor för dödliga och subletala effektmått för cisplatin och nya Ru-baserade cancerföreningar. Dödlighet och fördröjd kläckning utvärderades för nominella koncentrationer av 0, 3,75, 7,5, 15, 30 och 60 mg/l cisplatin. Pt-ackumulering i organismvävnad bestämdes genom ICPMS-analys, och organismens upptag av respektive doser var 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 och 461,9 ng (Pt) per organism. Dessutom utsattes zebrafisklarver för 0, 3,1, 6,2, 9,2, 12,4 mg/l PMC79. Dessa koncentrationer bestämdes analytiskt för att innehålla 0, 0,17, 0,44, 0,66 och 0,76 mg/l Ru. Detta protokoll möjliggjorde också särskiljande av koncentrationer av Pt sekvestrerade i larvernas korion jämfört med zebrafiskvävnaden. Denna metod kunde ge tillförlitliga, robusta data för jämförelser av farmako- och toxikokinetisk aktivitet mellan en väletablerad kemoterapeutisk och en ny substans. Denna metod kan appliceras på ett brett spektrum av metaller och metallbaserade föreningar.

<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 och metallbaserade föreningar omfattar multifarious farmakoaktiva och toxikologiska xenobiotika. Från tungmetalltoxicitet till kemoterapeutik har toxikokinetiken hos dessa föreningar både historisk och modern relevans. Zebrafisk har blivit en attraktiv modellorganism för att belysa farmako- och toxikokinetik i miljöexponerings- och kliniska översättningsstudier. Även om zebrafiskstudier har fördelen att de har högre genomströmning än gnagaremodeller, finns det flera betydande begränsningar för modellen.
En sådan begränsning är inneboende i den vattenburna doseringsregimen. Vattenkoncentrationer från dessa studier kan inte extrapoleras för att ge tillförlitliga interna doser. Direkta mätningar av de metallbaserade föreningarna möjliggör en bättre korrelation med föreningsrelaterade molekylära och biologiska svar. För att övervinna denna begränsning för metaller och metallbaserade föreningar utvecklades en teknik för att smälta zebrafisklarvvävnad efter exponering och kvantifiera metallkoncentrationer i vävnadsprover genom induktivt kopplad plasmamasspektrometri (ICPMS).
ICPMS-metoder användes för att bestämma metallkoncentrationerna av platina (Pt) från cisplatin och rutenium (Ru) från flera nya Ru-baserade kemoterapeutika i zebrafiskvävnad. Dessutom skilde detta protokoll koncentrationer av Pt som var sekvestrerade i larvens korion jämfört med zebrafiskvävnaden. Dessa resultat indikerar att denna metod kan tillämpas för att kvantitera metalldosen som finns i larvvävnader. Vidare kan denna metod justeras för att identifiera specifika metaller eller metallbaserade föreningar i ett brett spektrum av exponerings- och doseringsstudier.

Dessa resultat har tidigare publicerats24. Vävnadsupptagningsstudier genomfördes med vattenburna exponeringar av cisplatin och en ny Ru-baserad cancersjukvård, PMC79. Dödlighet och fördröjd kläckning utvärderades för nominella koncentrationer av cisplatin 0, 3,75, 7,5, 15, 30 och 60 mg/l cisplatin. Pt-ackumulering i organismvävnad bestämdes genom ICPMS-analys, och organismvävnad innehöll respektive doser på 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 och 461,9 ng (Pt) per organism (</strong...

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 ökade frekvensen av farmako- och toxikokinetiska analyser av metaller och metallbaserade föreningar i zebrafiskar kan vara fördelaktig för miljö- och kliniska översättningsstudier. Begränsningen av okänt vattenburet exponeringsupptag övervanns genom att utföra spårmetallanalys på smält zebrafiskvävnad med induktivt kopplad plasmamasspektrometri.

Dosupptag av platina- och ruteniumbaserad sammansatt exponering i zebrafisk genom induktivt kopplad plasmamasspektrometri med bredare tillämpningar

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

Zebrafisk är en attraktiv modell, men forskare vet inte hur mycket organismen tar upp med vattenburen dosering. Vi utvecklade en teknik för att smälta vävnad efter exponering och kvantifiera metaller via ICPMS. Denna teknik gör det möjligt för oss att exakt kvantifiera och validera dossvaret med hjälp av ICPMS.Denna metod har mycket potential. Farmakologiska eller miljömässiga metallexponeringar kan appliceras från cellulär nivå hela vägen till hela organsystem i djurmodeller. Tillsätt cirka 0,25 ml salpetersyra med hög renhet till 15 ml polypropencentrifugrör för upp till 10 larver.Ultraljud i en timme för att försmälta proverna. För ultraljud, utföra korta cykler av vävnad matsmältning med fem minuters intervall i en syra säker mikrovågs rötrötning tills all vävnad är synligt oxiderad, vilket ger en enhetlig, klar gul lösning. Övervaka rörens integritet noggrant för att undvika bristning och genomföra korta snurr i centrifugen mellan cyklerna.När vävnaden är synligt oxiderad, späd proverna i en draghuva till 3,5% salpetersyra med 6,75 ml vatten med hög renhet och virvel för att blanda noggrant. Sedan för att genomföra en matrismatchad, 7-punkts kalibreringskurva för att ta hänsyn till eventuella isobariska störningar. Använd en lagerkoncentration av den vattenhaltiga certifierade elementära standarden, ta en 0,1 ml alikvot och med pipett i ett nytt 15 ml centrifugrör.Späd med 3,5% salpetersyra till en slutlig volym på 10 ml för att producera 10 delar per miljard standardlösningar. Använd de 10 delarna per miljard lager, gör de seriella utspädningarna 0,1, 1,0 och 5,0 delar per miljard standardlösningar i 3,5% salpetersyra. Använd 0,1-lagret, gör de seriella utspädningarna 0,001, 0,005 och 0,01 delar per miljard standardlösningar i 3,5% salpetersyra.Innan du förbereder ICPMS-instrumentet för provanalys, se till att argongasventilen är öppen, alla slangar är säkert anslutna och rena, 5% salpetersyra är öppen för sköljning av slangar och glas mellan provanalyser. Kontrollera facklans och konernas skick och se till att brännaren är ordentligt låst. Och sprutkammarens dräneringsrör är korrekt anslutet till peripumpen.Öppna programvaran, kontrollera vakuumavläsningarna och se till att alla turbopumpar körs med 100% Klicka på START i statusfönstret för Plasma Control-systemet för att initiera startsekvensen. Slå på plasmapumpen och plasmakylaren, abborre nebulisatorn och tänd plasman. Vänta tills plasman är tänd och stabil när fönstret Status indikerar att startsekvensen är klar.Observera nu de gröna prickarna i systemtillståndsfönstret som indikerar att alla nätaggregat är på. I menyraden klickar du på Control, Autosampler i rullgardinsmenyn. Ange autosampler rackpositionen för röret som innehåller 5% salpetersyra, låt syran komma in i plasma.Klicka på Skannar i menyraden, Magnet i rullgardinsmenyn. I fönstret MagnetScan skriver du 115 i markeringsmasspositionen och klickar på enter. Låt magneten skanna över massområdet i 30 minuter medan instrumentet värms upp.Efter 30 minuter använder du autosamplerkontrollen för att flytta till positionen för en lösning med en del per miljard multielementjustering. Aspirera stämningslösningen och ställ in instrumentet för att optimera signalavläsningen. Justera facklans läge för X-, Y-, Z-koordinater, så att brännaren är i linje med mitten av konerna och nebulisatorns flödeshastighet i plasmakontrollfönstret.Gör nödvändiga justeringar i fönstret Ion Optics Tuning för Source, Detector och Analyzer. När signalavläsningen är optimerad klickar du på Stopp i fönstret Magnet Scan, klickar på Kalibrera magnet och väljer en Låg upplösning i popup-fönstret. Klicka på OK Och öppna masskalibrering smc-filen för att kalibrera magneten.Klicka på Spara, Använd för att tillämpa den aktuella magnetkalibreringen på analyserna. Vid mätning av okända prover med ett stort antal koncentrationer, utför en detektorkalibrering för att jämföra jonpulsräkningssignaler vid låga koncentrationer med dämpade jonsignaler som produceras vid högre koncentrationer. Starta exempelanalys genom att klicka på Datainsamling och klicka sedan på Metodinställning i rullgardinsmenyn.Använd en befintlig metod som tillhandahålls av tillverkaren eller skapa en metod baserad på de intressanta elementen. Justera vid behov analysläget, uppehållstiden, brytarfördröjningen, antalet svep och cykler, upplösningen, detekteringsläget och parkeringsmassan för deflektorinställningar. Klick Save för att spela in metodinställningarna.Optimera parametrarna för varje metall och isotyp. Klicka på Datainsamling i menyraden. Klicka på Batch Run i rullgardinsmenyn.Alternativt kan du klicka på BATCH-ikonen under menyraden, importera batchparametrarna från ett kalkylblad eller skapa en sekvens i fönstret Batch Run. Ange exempeltyp, autosamplerrackposition, överföringstid, tvätttid, repliker, exempel-ID och metodfil. Ordna batchkörningen för standardlösningar för kalibreringskurva, följt av en kvalitetskontrollstandard, sedan okända prover.Övervaka instrumentets drift och provets reproducerbarhet genom att inkludera en kvalitetskontrollstandard på 0,5 delar per miljard var 5:e till 10:e prov. Vävnadsupptagningsstudier genomfördes med vattenburna exponeringar av cisplatin och en ny ruteniumbaserad anticancerförening PMC79. Dödlighet och fördröjd kläckning utvärderades för nominella koncentrationer av cisplatin.0, 3, 75, 7, 5 15, 30 och 60 milligram per liter cisplatin. Platinaackumulering i organismvävnad bestämdes genom ICPMS-analys och organismvävnad innehöll respektive doser på 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 och 461,9 nanogram per organism. Fördröjd kläckning observerades vid alla cisplatinkoncentrationer.Efter dechorionation samlades korioner in och analyserades för platina separat. Icke-dödliga doser av cisplatin som användes för dekorioneringsstudier visade att 93 till 96 % av den totala levererade dosen cisplatin hade ackumulerats i korionen, med den återstående dosen i larvvävnaden. Zebrafisklarver utsattes för 0, 3,1, 6,2, 9,2 och 12,4 milligram per liter PMC79.Dessa koncentrationer bestämdes analytiskt för att innehålla 0, 0,17, 0,44, 0,66 och 0,76 milligram per liter rutenium. Till skillnad från detta cisplatin observerades inte fördröjd kläckning hos de PMC79-exponerade larverna. Korioner ingick inte i ruteniumanalysen eftersom de naturligt försämrades före larvinsamling.Den massiva metallen i larvvävnader som analyserades vid varje koncentration var 0,19, 0,41 och 0,68 nanogram rutenium per larv. Vilket som helst av de reagenser som läggs till exponeringsprotokollet ger potential för isobariska störningar. När det är möjligt, överväga alternativ som snabb kylning jämfört med trikain.Denna metod gör det möjligt att jämföra metalldoskvantifiering för toxicitet, effekt, experiment över högre ryggradsdjur. Vi var särskilt glada över att vår tröskeldos var inom en storleksordning som gavs till patienter.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Beredning av hydrofoba metal-organic frame via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition av perfluoralkaner för borttagning av ammoniak

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

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

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

Förbättrade I-gel Reduktiva β-Eliminering för omfattande O-kopplade och sulfo-glycomics med masspektrometri

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 komplex Merkurius (II) med Dicysteinyl Tetrapeptider från elektrosprayjonisering masspektrometri

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 växt Wall Heteroxylans Använda enzym, Chemical (metylering) och fysiska (masspektrometri, kärnmagnetisk resonans) Tekniker

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 masspektrometri med användning av schlierenfotografering

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 guide för koppling av en scanningmobilitetssizer och induktivt kopplad plasmamassspektrometer (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

Realtid andedräkt analys med hjälp av sekundära Nanoelectrospray jonisering kopplat till hög upplösning masspektrometri

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

Syntes och utvärdering av en rutenium-baserade mitokondriell kalcium upptag-hämmare

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

Analysera Protein arkitekturer och Protein-Ligand komplex av integrativ strukturella masspektrometri

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

Integrerad cell manipulation Platform tillsammans med Single-Probe för masspektrometri analys av droger och metaboliter i singel SUS pension celler

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