Sytotoksisuus - Cytotoxicity

Sytotoksisuus on kyky olla myrkyllistä soluille . Esimerkkejä myrkyllisten aineiden ovat immuunisolujen tai joidenkin myrkky , esimerkiksi alkaen pullistaa summaimen ( puffadderi ) tai ruskea erakko spider ( Loxosceles reclusa ).

Solujen fysiologia

Solujen käsitteleminen sytotoksisella yhdisteellä voi johtaa erilaisiin solujen kohtaloihin. Solut voivat läpikäydä nekroosin , jossa ne menettävät kalvon eheyden ja kuolevat nopeasti solujen hajoamisen seurauksena . Solut voivat lopettaa aktiivisen kasvun ja jakautumisen (solujen elinkelpoisuuden lasku), tai solut voivat aktivoida kontrolloidun solukuoleman ( apoptoosin ) geneettisen ohjelman .

Nekroosin läpikäyvät solut turpoavat tyypillisesti nopeasti, menettävät kalvon eheyden, sulkevat aineenvaihdunnan ja vapauttavat sisältönsä ympäristöön. Soluilla, jotka läpikäyvät nopean nekroosin in vitro, ei ole riittävästi aikaa tai energiaa aktivoida apoptoottista koneistoa, eivätkä ne ilmennä apoptoottisia markkereita. Apoptoosille ovat tunnusomaisia ​​hyvin määritellyt sytologiset ja molekyyliset tapahtumat, mukaan lukien solun taitekertoimen muutos , sytoplasminen kutistuminen, tuman kondensaatio ja DNA:n pilkkoutuminen säännöllisen kokoisiksi fragmenteiksi. Viljelmässä olevat solut, jotka ovat läpikäymässä apoptoosia, läpikäyvät lopulta sekundaarisen nekroosin. Ne pysäyttävät aineenvaihdunnan, menettävät kalvon eheyden ja hajoavat.

Mittaus

Lääketeollisuus käyttää laajasti sytotoksisuusmäärityksiä sytotoksisuuden seulomiseen yhdistekirjastoissa. Tutkijat voivat joko etsiä sytotoksisia yhdisteitä, jos he ovat kiinnostuneita kehittämään lääkettä, joka kohdistuu esimerkiksi nopeasti jakautuviin syöpäsoluihin; tai he voivat seuloa "osumia" ensimmäisistä korkean suorituskyvyn lääketutkimuksista ei-toivottujen sytotoksisten vaikutusten varalta ennen investoimista lääkkeiden kehittämiseen.

Solukalvon eheyden arvioiminen on yksi yleisimmistä tavoista mitata solujen elinkelpoisuutta ja sytotoksisia vaikutuksia. Yhdisteet, joilla on sytotoksisia vaikutuksia, vaarantavat usein solukalvon eheyden. Tärkeät väriaineet, kuten trypaaninsininen tai propidiumjodidi, jäävät normaalisti pois terveiden solujen sisältä; kuitenkin, jos solukalvo on vaurioitunut, ne läpäisevät vapaasti kalvon ja värjäävät solunsisäisiä komponentteja. Vaihtoehtoisesti kalvon eheys voidaan arvioida tarkkailemalla solujen sisällä normaalisti erittyneiden aineiden kulkeutumista ulos. Yksi molekyyli, laktaattidehydrogenaasi (LDH), mitataan yleisesti käyttämällä LDH-määritystä . LDH vähentää NAD:n NADH:ksi, mikä saa aikaan värinmuutoksen vuorovaikutuksessa tietyn anturin kanssa. Proteaasibiomarkkereita on tunnistettu, joiden avulla tutkijat voivat mitata elävien ja kuolleiden solujen suhteellista määrää samassa solupopulaatiossa. Elävien solujen proteaasi on aktiivinen vain soluissa, joilla on terve solukalvo, ja menettää aktiivisuutensa, kun solu on vaarantunut ja proteaasi altistuu ulkoiselle ympäristölle. Kuolleiden solujen proteaasi ei voi läpäistä solukalvoa, ja se voidaan mitata vasta elatusaineessa sen jälkeen, kun solut ovat menettäneet kalvon eheyden.

Sytotoksisuutta voidaan myös seurata käyttämällä 3-(4,5-dimetyyli-2-tiatsolyyli)-2,5-difenyyli-2H-tetratsoliumbromidia ( MTT ) tai 2,3-bis-(2-metoksi-4-nitroa) -5-sulfofenyyli)-2H-tetratsolium-5-karboksanilidi (XTT), joka tuottaa vesiliukoisen tuotteen, tai MTS-määritys. Tämä määritys mittaa solun pelkistyspotentiaalia käyttämällä kolorimetristä reaktiota. Elävät solut pelkistävät MTS-reagenssin värilliseksi formatsaanituotteeksi . Samanlainen redox-pohjainen määritys on myös kehitetty käyttämällä fluoresoivaa väriainetta, resatsuriinia . Sen lisäksi, että tutkijat ovat käyttäneet väriaineita osoittamaan solujen redox-potentiaalia niiden elinkelpoisuuden seuraamiseksi, tutkijat ovat kehittäneet määrityksiä, joissa käytetään ATP- pitoisuutta elinkelpoisuuden merkkiaineena. Tällaisia ​​ATP-pohjaisia ​​määrityksiä ovat bioluminesenssimääritykset, joissa ATP on lusiferaasireaktion rajoittava reagenssi .

Sytotoksisuus voidaan mitata myös sulforodamiini B (SRB) -määrityksellä, WST-määrityksellä ja klonogeenisellä määrityksellä .

Sopivia määrityksiä voidaan yhdistää ja suorittaa peräkkäin samoilla soluilla määrityskohtaisten väärien positiivisten tai väärien negatiivisten tulosten vähentämiseksi. Mahdollinen yhdistelmä on LDH-XTT-NR (Neutral red Assay)-SRB, joka on saatavana myös sarjamuodossa.

Leimaton lähestymistapa kiinnittyneiden eläinsolujen sytotoksisen vasteen seuraamiseksi reaaliajassa perustuu sähköimpedanssimittauksiin, kun soluja kasvatetaan kultakalvoelektrodeissa. Tätä tekniikkaa kutsutaan sähkökenno-substraatin impedanssitunnistukseksi (ECIS). Merkitttömät reaaliaikaiset tekniikat tarjoavat sytotoksisen vasteen kinetiikkaa pikemminkin kuin tilannekuvan, kuten monet kolorimetriset päätepistemääritykset.

Ennustus

Erittäin tärkeä aihe on kemiallisten yhdisteiden sytotoksisuuden ennustaminen aikaisempien mittausten perusteella eli in silico -testaus. Tätä tarkoitusta varten on ehdotettu monia QSAR- ja virtuaalisia seulontamenetelmiä . Näiden menetelmien riippumaton vertailu on tehty "Toksikologia 21. vuosisadalla" -projektissa.

Syövässä

In Chemotherapy , sytotoksiset lääkkeet käytetään niiden puuttumista eri tavoin solun jakautumista. Lääkkeet eivät pysty erottamaan normaaleja ja pahanlaatuisia soluja, mutta estävät solujen jakautumisprosessia tavoitteenaan tappaa syöpä ennen isäntä.

Immuunijärjestelmä

Vasta-aineista riippuvainen soluvälitteinen sytotoksisuus (ADCC) kuvaa tiettyjen lymfosyyttien kykyä tappaa soluja , mikä edellyttää, että kohdesolu on merkitty vasta-aineella . Lymfosyyttivälitteisen sytotoksisuuden sen sijaan ei tarvitse olla vasta-aineiden välittämää; ei myöskään komplementista riippuvainen sytotoksisuus (CDC), joka on komplementtijärjestelmän välittämä .

Sytotoksisia lymfosyyttejä erotetaan kolme ryhmää :

Katso myös

Viitteet

Ulkoiset linkit