Summary

Противоопухолевые комплексы металлов: синтез и цитотоксичности оценка по методу МТТ-анализ

Published: November 10, 2013
doi:

Summary

Способ синтеза титана и ванадия противораковых агентов воздушных чувствительных описано, вместе с оценкой их цитотоксической активности по отношению к клеточной линии рака человека со стороны МТТ.

Abstract

Титана (IV) и ванадий (V) комплексы весьма эффективными противораковыми агентами. Проблема в их синтезе относится к их гидролитической нестабильности, поэтому их получение должно проводиться в инертной атмосфере. Оценка противоопухолевой активности этих комплексов может быть достигнуто с помощью МТТ-анализе.

МТТ-анализ представляет собой колориметрический анализ жизнеспособности на основе ферментативного восстановления молекулы МТТ до формазана, когда она подвергается воздействию жизнеспособных клеток. Исход сокращения является изменение цвета молекулы МТТ. Измерения оптической плотности относительно контроля определить процентное соотношение оставшегося жизнеспособные раковые клетки после их обработки с различными концентрациями тестируемого соединения, что в переводе на соединения противоопухолевой активности и ее IC 50 значений. МТТ является широко распространенным в цитотоксичности исследований из-за его точности, быстроты и относительной простотой.

При этом мы заранеенаправил подробный протокол для синтеза чувствительны воздуха металла на основе наркотиков и измерений жизнеспособность клеток, включая подготовку клеточных пластин, инкубации соединений с клетками, измерения жизнеспособности с помощью МТТ, и определение IC 50 значений.

Introduction

Химиотерапия остается одним из основных курсов лечения, применяемых в клинике для различных раковых заболеваний, и, следовательно, огромное количество исследований проводится по всему миру с целью разработки новых и усовершенствованных противоопухолевых препаратов. Такие исследования в основном начинаются в химическом уровне, с проектирования и подготовки соединений, а затем биологической оценки цитотоксических свойств в пробирке. Жизнеспособность клеток может быть определена с помощью различных анализов, которые обеспечивают информацию о клеточной активности 1-2.

Цисплатин является примером комплекса платины, который широко используется в качестве химиотерапевтического препарата, который считается эффективное лечение в основном для яичек и яичников 3-4. Тем не менее, его узкий диапазон деятельности и серьезные побочные эффекты вызывают исследования других мощным комплексов переходных металлов 5-8. В частности, титана (IV) и ванадий (V) комплексы показали обнадеживающие результаты высокой активности и уменьшениетоксичность 9-16. Ti (IV) комплексы были первыми, чтобы войти клинические испытания после цисплатин из-за этих свойств, однако они не смогли испытания из-за трудностей разработки и гидролизного нестабильности. Существует, таким образом ток необходимость в разработке улучшенных производные этих комплексов металлов, которые могут сочетающих высокую противоопухолевую активность с водостойкость 15,17-21.

Проблема в подготовке Ti (IV) и V (V) комплексы относится к гидролитической нестабильности реагентов-предшественников, поэтому инертная атмосфера должна быть сохранена. Получение (V) соединений Ti (IV) и V проводится в атмосфере N2 или Ar условий в перчаточном боксе, или с использованием методов Шленка строки.

Один общий метод для оценки противораковой активностью на основе MTT (3 – (4,5-диметилтиазолил) -2,5-дифенилтетразолийбромид) анализ. Этот анализ является колориметрический жизнеспособность анализ, который был представлен в 1983 году Mosmann22. Это очень хорошо изучены и характеризуется, и это считается весьма эффективным при оценке эффективности новых цитотоксических соединений из-за его точности, быстроты, и его способность быть применены на различных клеточных линиях. Это жизнеспособность анализ основан на изменении цвета молекулы МТТ, когда она подвергается воздействию жизнеспособных клеток. Измерение оптической плотности, которое пропорционально числу жизнеспособных клеток, а по сравнению с необработанными контрольными, позволяет оценку ингибирования роста клеток возможностей тестируемого соединения.

МТТ колориметрический анализ проводят в формате 96-луночного планшета 23. Эти клетки могут потребовать предварительной инкубации в лунки перед добавлением испытуемого препарата. Времена предварительной инкубации может варьировать от 0-24 часов в зависимости от свойств клеточных линий. Клетки обычно воздействию препарата на 24-96 ч в зависимости от активности лекарственного средства. Раствор МТТ затем добавляют к обработанных клеток, где YELLМТТ вл снижается до фиолетового формазана различными митохондриальных и цитозольных ферментов, которые действуют в жизнеспособных клеток (фиг. 1) 24. Молекула МТТ не уменьшается мертвых клеток или эритроцитов (метаболически неактивные клетки), клеток селезенки (покоящиеся клетки) и лимфоциты конканавалин А-стимулированной (активированные клетки) 22. После 3-4 часов инкубации МТТ формазана выпадает в осадок. Формирование формазана начинается после 0,5 ч инкубации но для достижения оптимальных результатов лучше подвергать клетки МТТ в течение по крайней мере 3 ч. 22. Следовательно, выращивание среду удаляли и формазана растворяют в органическом растворителе, предпочтительно изопропанол 25, хотя ДМСО могут быть также использованы 26. Ликвидация среды имеет решающее значение для достижения точных результатов, поскольку фенола красного, который широко распространен в среде роста, и осаждения белков может создавать помехи для измерения оптической плотности 25. Когда FormaРаствор зан достигает однородной, оптическая плотность раствора измеряют с использованием микропланшет-ридера спектрофотометра. Поглощение при 550 нм прямо пропорциональна числу клеток в диапазоне 200-50,000 клеток на лунку, и таким образом очень малые количества клеток могут быть обнаружены 22. Оптическую плотность указывает на количество жизнеспособных клеток, которые остались после обработки лекарственным средством и по сравнению с оптической плотности контрольных клеток, которые не подвергались воздействию препарата. Анализ результатов по соответствующим программным обеспечением обеспечивает (концентрация ингибирования; 50%) IC 50 значения и их статистические ошибки на основе нескольких повторений измерения.

МТТ является широко распространенным в цитотоксичности исследований для скрининга новых противораковых соединений, благодаря своей точности и относительной простоты. Однако, когда с помощью МТТ-анализа, который зависел от ферментативной реакции, необходимо учитывать, что различные ингибиторы ферментов может повлиять на снижение МТТ ANг привести к ложным результатам 27. Кроме того, МТТ не дает никакой информации о молекулярном механизме цитотоксической активности препарата 2.

Protocol

Подготовка V (V) комплекс (рис. 2); 18 поведение шаги 1.1-1.4 в перчаточной ящик, если перчатка-поле недоступно, перейдите к альтернативы шаги 2 (2.1-2.6). Растворите 0,42 ммоль лигандов H 2 L в сухом ТГФ и добавить его в перемешивании к раствору эквивалентных количеств VO (O я Pr) 3</s…

Representative Results

Комплексы были подготовлены на основе установленных процедур 18,28 и их чистота может быть оценена с помощью ЯМР и элементного анализа. Данные, полученные от МТТ анализируется для оценки цитотоксичности соединения 18,21. Во-первых, вычитание заготовки величиной…

Discussion

Способ, описанный в этой рукописи сочетает в себе химический синтез с биологического анализа жизнеспособности клеток. Как и с любым биологических методов, касающихся жизнеспособных клеток, жизненно важно работать в ламинарным укрытием, и поддерживать стерильные условия, в том числе с…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Финансирование было получено от Европейского исследовательского совета при рамочной программы Европейского сообщества Седьмой (FP7/2007-2013) / не ERC соглашение Грант не [239603]

Materials

Reagent/Material
Fetal bovine serum (FBS) Biological Industries 04-007-1A
Hexane AR Gadot 830122313 Dried using a solvent drying system
HT-29 cell line ATCC HTB-38
Isopropanol AR Gadot 830111370
L-glutamine Biological Industries 03-020-1B
MTT Sigma-Aldrich M5655-1G
Penicillin/streptomycin antibiotics Biological Industries 03-031-1B
RPMI-1640 with phenol red with L-glutamine Sigma-Aldrich R8758
RPMI without phenol red Biological Industries 01-103-1A
Tetrahydrofuran (THF) AR Gadot 830156391 dried using a solvent drying system
Ti(OiPr)4 Sigma-Aldrich 205273-500ML moisture sensitive
Trypsin/EDTA Biological Industries 03-052-1B
VO(OiPr)3 Sigma-Aldrich 404926-10G moisture sensitive
Equipment
12-channel pipette 30-300 μl Thermo Scientific
12-channel pipette 5-50 μl Finnpipette
75 cm2 flask NUNC 156472
96-well plate with lid (flat bottom) NUNC 167008
CO2 Incubator Binder APT.line C150
Counter chamber Marienfeld-Superior 650030
Eppendorf vial KARTELL
Glove box M. Braun
Laminar flow hood ADS LAMINAIRE OPTIMALE 12
Microplate reader spectrophotometer Bio-Tek El-800
Microscope Nikon Eclipse TS100
Pipette 20-200 μl Finnpipette
Pipette 5-50 μl Finnpipette

References

  1. Niles, A. L., Moravec, R. A., Riss, T. L. Update on in vitro cytotoxicity assays for drug development. Expert Opinion on Drug Discovery. 3, 655-669 (2008).
  2. Hatok, J., et al. In vitro assays for the evaluation of drug resistance in tumor cells. Clinical and Experimental Medicine. 9, 1-7 (2009).
  3. Wang, D., Lippard, S. J. Cellular processing of platinum anticancer drugs. Nature Reviews Drug Discovery. 4, 307-320 (2005).
  4. Muggia, F. Platinum compounds 30 years after the introduction of cisplatin: Implications for the treatment of ovarian cancer. Gynecologic Oncology. 112, 275-281 (2009).
  5. Bruijnincx, P. C., Sadler, P. J. New trends for metal complexes with anticancer activity. Current Opinion in Chemical Biology. 12, 197-206 (2008).
  6. Ott, I., Gust, R. Non platinum metal complexes as anti-cancer drugs. Archiv der Pharmazie (Weinheim. 340, 117-126 (2007).
  7. Desoize, B. Metals and metal compounds in cancer treatment. Anticancer Research. 24, 1529-1544 (2004).
  8. Jakupec, M. A., Galanski, M., Arion, V. B., Hartinger, C. G., Keppler, B. K. Antitumour metal compounds: more than theme and variations. Dalton Transactions. , 183-194 (2008).
  9. Meléndez, E. Titanium complexes in cancer treatment. Critical Reviews in Oncology/Hematology. 42, 309-315 (2002).
  10. Evangelou, A. M. Vanadium in cancer treatment. Critical Reviews in Oncology/Hematology. 42, 249-265 (2002).
  11. Djordjevic, C. Antitumor activity of vanadium compounds. Metal ions in biological systems. 31, 595-616 (1995).
  12. Caruso, F., Rossi, M., Pettinari, C. Anticancer titanium agents. Expert Opinion on Therapeutic Patents. 11, 969-979 (2001).
  13. Caruso, F., Rossi, M. Antitumor titanium compounds. Mini-Review in Medicinal Chemistry. 4, 49-60 (2004).
  14. Kostova, I. Titanium and vanadium complexes as anticancer agents. Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry. 9, 827-842 (2009).
  15. Tshuva, E. Y., Ashenhurst, J. A. Cytotoxic Titanium(IV) Complexes: Renaissance. European Journal of Inorganic Chemistry. , 2203-2218 (2009).
  16. Buettner, K. M., Valentine, A. M. Bioinorganic Chemistry of Titanium. Chemical Reviews. 112, 1863-1881 (2012).
  17. Meker, S., Margulis-Goshen, K., Weiss, E., Magdassi, S., Tshuva, E. Y. High antitumor activity of highly resistant salan-titanium(IV) complexes in nanoparticles: an identified active species. Angewandte Chemie International Edition in English. 51, 10515-10517 (2012).
  18. Reytman, L., Braitbard, O., Tshuva, E. Y. Highly cytotoxic vanadium(V) complexes of salan ligands; insights on the role of hydrolysis. Dalton Transactions. 41, 5241-5247 (2012).
  19. Tzubery, A., Tshuva, E. Y. Cytotoxicity and Hydrolysis of trans-Ti(IV) Complexes of Salen Ligands: Structure-Activity Relationship Studies. Inorganic Chemistry. 51, 1796-1804 (2012).
  20. Tshuva, E. Y., Peri, D. Modern cytotoxic titanium(IV) complexes; Insights on the enigmatic involvement of hydrolysis. Coordination Chemistry Reviews. 253, 2098-2115 (2009).
  21. Shavit, M., Peri, D., Manna, C. M., Alexander, J. S., Tshuva, E. Y. Active cytotoxic reagents based on non-metallocene non-diketonato well-defined C-2-symmetrical titanium complexes of tetradentate bis(phenolato) ligands. Journal of the American Chemical Society. 129, 12098-12099 (2007).
  22. Mosmann, T. Rapid Colorimetric Assay for Cellular Growth and Survival – Application to Proliferation and Cyto-Toxicity Assays. Journal of Immunological Methods. 65 (83), 55-63 (1983).
  23. Ahmadian, S., Barar, J., Saei, A. A., Fakhree, M. A. A., Omidi, Y. Cellular Toxicity of Nanogenomedicine in MCF-7 Cell Line: MTT assay. Journal of Visualized Experiments. (26), e1191 (2009).
  24. Gonzalez, R. J., Tarloff, J. B. Evaluation of hepatic subcellular fractions for Alamar blue and MTT reductase activity. Toxicology in Vitro. 15, 257-259 (2001).
  25. Denizot, F., Lang, R. Rapid Colorimetric Assay for Cell-Growth and Survival – Modifications to the Tetrazolium Dye Procedure Giving Improved Sensitivity and Reliability. Journal of Immunological Methods. 89, 271-277 (1986).
  26. Alley, M. C., et al. Feasibility of drug screening with panels of human tumor cell lines using a microculture tetrazolium assay. Recherche en cancérologie. 48, 589-601 (1988).
  27. Weyermann, J., Lochmann, D., Zimmer, A. A practical note on the use of cytotoxicity assays. International Journal of Pharmaceutics. 288, 369-376 (2005).
  28. Chmura, A. J., et al. Group 4 complexes with aminebisphenolate ligands and their application for the ring opening polymerization of cyclic esters. Macromolecules. 39, 7250-7257 (2006).
  29. Sebaugh, J. L. Guidelines for accurate EC50/IC50 estimation. Pharmaceutical Statistics. 10, 128-134 (2011).
  30. Yung, W. K. A. In vitro Chemosensitivity Testing and its Clinical-Application in Human Gliomas. Neurosurgical Review. 12, 197-203 (1989).
  31. McCarthy, N. J., Evan, G. I. . Current Topics in Developmental Biology. 36, 259-278 (1997).

Play Video

Citer Cet Article
Ganot, N., Meker, S., Reytman, L., Tzubery, A., Tshuva, E. Y. Anticancer Metal Complexes: Synthesis and Cytotoxicity Evaluation by the MTT Assay. J. Vis. Exp. (81), e50767, doi:10.3791/50767 (2013).

View Video