Dieses Protokoll zielte darauf ab, eine LC-MS/MS-Methode zur relativen Quantifizierung der Vincristin-Ansammlung in primären pädiatrischen ALLEN Zellen zu etablieren und zu optimieren.
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Methodenartikel
Dieses Protokoll zielte darauf ab, eine LC-MS/MS-Methode zur relativen Quantifizierung der Vincristin-Ansammlung in primären pädiatrischen ALLEN Zellen zu etablieren und zu optimieren.
Die Quantifizierung intrazellulärer Vincristin (VCR) in primären pädiatrischen akuten lymphoblastischen Leukämiezellen (ALL) ist essenziell, um probenspezifische Unterschiede in der Arzneimittelaufnahme zu verstehen und experimentelle Studien mit knappem Patientenmaterial zu unterstützen. Hier präsentieren wir eine optimierte LC-MS/MS-Mikromethode, die speziell für primäre ALLE Zellen optimiert ist, die durch patientenabgeleitete Xenografts (PDX) gewonnen werden und dabei zentrale Herausforderungen wie begrenzte Zellverfügbarkeit, kleine Zellgröße und die Notwendigkeit einer reproduzierbaren Erholung nach mehreren Waschschritten adressiert. Zeitverlauf-Assays von 1 bis 5 Stunden zeigten, dass eine 3-stündige Inkubationszeit die höchsten und konstantesten intrazellulären VCR-Werte mit geringerer Variabilität zwischen den Replikaten liefert. Die Methodenoptimierung zeigte außerdem, dass die Verwendung von 2,5 × 106 Zellen pro Bedingung die analytische Robustheit verbessert im Vergleich zu 1 × 106 Zellen, die in wiederholten Experimenten eine größere Dispersion zeigten. Weitere wichtige Verfeinerungen waren der Einsatz von kaltem Methanol zur Verbesserung der Effizienz der Proteinausfällung und die Einführung eines internen Standards zur Überwachung und Minimierung von prozeduralen Variationen. Die Methode ermöglicht eine empfindliche und präzise Quantifizierung des intrazellulären Videorekorders über relevante Konzentrationsbereiche, obwohl die niedrigst getestete Dosis (0,01 μM) nach der 3-Stunden-Inkubation nicht quantifizierbar war. Insgesamt bietet diese Mikromethode einen praktischen, reproduzierbaren und skalierbaren Ansatz zur Messung intrazellulärer Videorekorder in primären ALL-Proben. Ihr Design unterstützt vergleichende Analysen, die Validierung von ex vivo Modellen und zukünftige methodische Anwendungen, die darauf abzielen, intrazelluläre Arzneimittelquantifizierung in breitere pharmakologische Bewertungen zu integrieren.
Akute lymphoblastische Leukämie (ALL) macht etwa 25 % aller Kinderkrebserkrankungen aus und bleibt die häufigste pädiatrische Malignität 1,2. Obwohl Fortschritte in der Therapie die Überlebensraten deutlich verbessert haben und nun über 90 % liegen, treibt die biologische Komplexität von ALL weiterhin die Bemühungen voran, Werkzeuge zu entwickeln, die die Krankheit auf zellulärerEbene 3 besser charakterisieren.
Vinca-Alkaloide, insbesondere VCR, sind Schlüsselbestandteile ALLER Behandlungsprotokolle4. Da VCR seine zytotoxischen Wirkungen intrazellulär ausübt, ist das Verständnis seiner Aufnahme und Ansammlung in leukämischen Zellen grundlegend für Studien zur Wirkstoffwirkung, Pharmakodynamik und zellulärem Verhalten in ex-vivo-Systemen. Die meisten verfügbaren Ansätze zur Beurteilung intrazellulärer Arzneimittelspiegel basieren jedoch auf indirekten Messungen oder semi-quantitativen Methoden, wobei Reproduzierbarkeit und Sensitivitätbegrenzt werden 5,6,7.
Parallel dazu sind viele Untersuchungen weiterhin stark auf Leukämiezelllinien angewiesen, denen die biologische Heterogenität und klinische Relevanz von von Patienten abgeleiteten Primärzellen fehlen. Primärproben stellen häufig Herausforderungen dar, wie begrenzte Zellanzahl, variable Probenqualität und den Bedarf an hochsensiblen analytischen Techniken, die in der Lage sind, intrazelluläre Verbindungen mit geringer Häufigkeit zu erkennen8.
Die Flüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) bietet die Spezifität und Empfindlichkeit, die für eine präzise Quantifizierung von Chemotherapeutika erforderlich sind, doch standardisierte Protokolle zur direkten Messung intrazellulärer Videorekorder in primären leukämischen Zellen bleiben rar. Die Entwicklung robuster Mikromethoden, die mit begrenztem Patientenmaterial kompatibel sind, kann eine breite Palette von Anwendungen erleichtern, darunter pharmakologisches Profiling, Bewertung von Arzneimittel-Zell-Interaktionen und vergleichende Studien über Krankheitssubtypen oder therapeutische Erkrankungen.
In diesem Protokoll beschreiben wir die Entwicklung und Optimierung einer Mikromethode zur ex-vivo-Quantifizierung intrazellulären Videorekorders in primären leukämischen Zellen mittels LC-MS/MS. Um genügend Material für die Methodenentwicklung zu erhalten, wurden Patientenproben in immundefiziierende NSG-Mäuse transplantiert, um PDX-Modelle9 zu erzeugen. Nach der Expansion in vivo wurden humane leukämische Zellen isoliert und10 Zellen kryokonserviert. Anschließend wurden sie aufgetaut, mit Videorekorder inkubiert, gewaschen, gelysiert und mit LC-MS/MS analysiert, um die intrazellulären Arzneimittelspiegel zu bestimmen.
Diese Methode bietet mehrere Vorteile: Sie benötigt eine kleine Anzahl von Zellen (2,5 Millionen), ist empfindlich und schnell und mit klinisch relevanten Primärproben kompatibel. Da es den intrazellulären Wirkstoffgehalt direkt misst, bietet es ein zuverlässiges quantitatives Werkzeug für Forscher, die die Medikamentenaufnahme, zelluläre Reaktionen auf Chemotherapeutika oder andere pharmakologische Fragestellungen bei hämatologischen Malignitäten untersuchen.
Insgesamt erweitert dieses Protokoll das analytische Toolkit zur Untersuchung von pädiatrischer ALL und lässt sich leicht für andere Medikamente oder Probentypen anpassen, was zukünftige Untersuchungen zur Leukämiebiologie, zum Arzneimittelverhalten und zur Präzisionspharmakologie unterstützt.
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Die in dieser Studie verwendeten Leukämieproben wurden aus biobankierten Phiolen von Patienten entnommen, die im Centro Infantil Boldrini behandelt wurden und die Nutzung ihrer Zellen über ein Einwilligungsformular erlaubten. Das Projekt wurde vom institutionellen Ethikausschuss (CAAE 34601120.7.0000.5376) genehmigt. Die Protokolle zur Erzeugung von PDX bei Tieren wurden gemäß den Vorschriften und ethischen Richtlinien des Tierethikausschusses (Comissão de Ética no Uso de Animais) des Centro Infantil Boldrini (CEUA/Boldrini 0011-2020) durchgeführt.
1. Probenvorbereitung und Medikamenteninkubation (Tag 1)
2. Probenverarbeitung für LC-MS/MS (Tag 2)
3. LC-MS/MS-Einrichtung und Datenerfassung
4. Datenanalyse
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Repräsentative chromatografische Ergebnisse nach intrazellulären Akkumulationstests mit primären ALLEN PDX-Zellen, die mit VCR und VINB inkubiert wurden, sind in Abbildung 1 dargestellt. Die Proben wurden mit 2,5 × 106 Zellen pro Bedingung hergestellt. Unter den beschriebenen chromatografischen Bedingungen wurde der Videorekorder konstant bei 2,85 Minuten mit minimalem Matrixeffekt gehalten, und die Spitzenform war symmetrisch und gut aufgelöst. Diese Profile veranschaulichen das ...
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Eine genaue Bewertung der intrazellulären Arzneimittelspiegel in primären leukämischen Zellen ist entscheidend, um den Umgang mit Medikamenten auf zellulärer Ebene zu verstehen und die Entwicklung funktioneller Assays zu unterstützen, die molekulare Profilierung ergänzen. Bestehende analytische Ansätze erfordern oft große Zellzahlen, erfordern lange Verarbeitungsschritte oder verlassen sich auf indirekte Auslesungen, die die tatsächliche intrazelluläre Verfügbarkeit von Chemotherapeutika...
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Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte.
Wir danken dem Centro Infantil Boldrini und allen Patienten, die ihre Proben für die Studie gespendet haben. Adrielli C. Soares erhielt ein Stipendium von der Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brasil (CAPES) und von der Forschungsstiftung São Paulo (FAPESP, 2023/18389-3). José A. Yunes erhielt ein Produktivitätsstipendium vom National Council of Technological and Scientific Development (CNPq, 308399/2021-8). Diese Arbeit wurde durch Forschungsmittel des brasilianischen Gesundheitsministeriums im Rahmen des PRONON-Programms (Programa Nacional de Apoio à Atenção Oncológica, NUP 25000.211174/2019-45) unterstützt.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 2,0 mL Schraubdeckel-Fläschchen | Durchflussversorgung | 8-2400 | Verwendet mit Glaseinsätzen mit Feder (5 x 29 mm) derselben Firma (Kat. 5-29015) |
| 2,0 mL Schraubdeckel-Fläschchen | Durchflussversorgung | 8-2400 | Verwendet mit Glaseinsätzen mit Feder (5 x 29 mm) derselben Firma (Kat. 5-29015) |
| Acetonitril | Merck (Sigma-Aldrich) | 100030 | |
| Acetonitril | Merck (Sigma-Aldrich) | 24010152 | |
| ZIEL V | Thermo Fisher Scientific | 12055091 | |
| Chromatographisches System Acquity UPLC H-Klasse | Waters Co. | https://www.waters.com/nextgen/br/pt/products/chromatography/chromatography-systems/acquity-uplc-h-class-plus-system.html?srsltid=AfmBOoo0mjNgaucBI-Exv97cEmWE96_lVkqKi2IR0IPtA-h1feG-WvtW | |
| Gräfin 3 FL | Thermo Fisher Scientific | A49892 | |
| DMSO | Merck (Sigma-Aldrich) | D 8418 | |
| Falcon 50 mL | Sarstedt | 62.547.254 | |
| Ameisensäure | Merck (Sigma-Aldrich) | F0507 | |
| Glasflasche | Merck (Sigma-Aldrich) | 41121800 | |
| Inkubator | PHCBI | MCO-50M-PE | |
| Methanol | Merck (Sigma-Aldrich) | 34860 | |
| Mikroröhre 1,5 mL | Eppendorf | 41121702 | |
| Mikroröhre 2,0 mL | Eppendorf | 30120094 | |
| PBS | Merck (Sigma-Aldrich) | PPB006 | |
| Speevac miVac | Fisher Scientific | 56340 | |
| Die Software zur Datenerfassung | Waters Co. | MassLynx | |
| Dreifach-Quadrupol-Massenspektrometer Xevo TQ-S micro | Waters Co. | https://www.waters.com/nextgen/us/en/products/mass-spectrometry/mass-spectrometry-systems/xevo-tq-s-micro.html?srsltid=AfmBOoqqmLRNfHGqvtnwaL7xYOOEXPV3NJ9qYNH9HAwqXKXrMvLRQXSW | |
| Ultraschall-Sonikator | Quimis | Q335D | |
| Vinblastin 1 mg/mL | Libbs | https://www.libbs.com.br/nossos-produtos/antineoplasico-faulblastina/ | Vinblastinsulfat |
| Vincristin | Cayman Chemicals | 11764 |
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