המטרה של פרוטוקול זה היא למדוד את זמן העברה של fluorescently עם תוויות מזון דרך המעי של הזחל דג זברה אופנה תפוקה גבוהה.
מאמר שיטה
המטרה של פרוטוקול זה היא למדוד את זמן העברה של fluorescently עם תוויות מזון דרך המעי של הזחל דג זברה אופנה תפוקה גבוהה.
דג זברה משמשים מודל אלטרנטיבי אורגניזמים לבדיקת בטיחות התרופה. מערכת העיכול (GI) של דג זברה יש קווי דמיון גנטי עצביים, תרופתי לזה של היונקים. סובלנות העיכול במהלך הבדיקה הקלינית של מועמדים סמים נפוצים, עלולה להוות איום רציני לבריאות האדם. בדיקת רעילות GI במודלים בתרבית של פרה יכול להיות יקר במונחים של זמן, מבחן מתחם והתעסוקה. השיטה תפוקה גבוהה המובאת כאן עשוי לשמש כדי לחזות GI בעיות בטיחות. לעומת מודלים בתרבית של, שיטה זו מאפשרת להערכה יתרה של תופעות מורכבות מבחן ב- GI המעבר תוך שימוש כמויות נמוכות של המתחם. בשיטה זו, דג זברה זחל (7 ימים לאחר ההפריה) ניזונים מזון המכיל תווית פלורסנט. לאחר האכלה, כל דג זחל ימוקם טוב של צלחת 96-חרוט-תחתון-ובכן, קיבלה במבחן תרכובת (מומס במים) או הרכב. כפי בטן המעבר מתרחש, פלומות מצטבר בתחתית הבארות, קצב שבה זה קורה מנוטרת על ידי מדידת קרינה פלואורסצנטית מתחתית הבאר שוב ושוב לאורך זמן באמצעות ספקטרופוטומטרים על צלחת. חישוב הממוצע של זריחה של הזחלים בקבוצת הטיפול נתון, ערכים אלה מוצגים בגרף יחד עם שגיאת התקן, עבור כל זמן המדידה, מניב עיקול המייצג מעבר הממוצעת על מזון לאורך זמן. השפעות על הבטן זמן העברה מזוהים על-ידי השוואת האזור מתחת העקומה עבור כל קבוצת הטיפול לזה של הקבוצה שטופלו הרכב. שיטה זו זוהה שינויים בזמן דג זברה GI טרנזיט הנגרם על ידי תרופות עם תופעות ידועות GI קלינית; זה יכול להיות מועסק לחקור עשרות טיפולים עבור GI אפקטים לכל יום. ככזה, תרכובות בטוח יכול להיות במהירות עדיפות בתרבית של בדיקה, אשר מזרזת ביצוע גילוי של proffers לקידום 3Rs.
דג זברה (רזבורה rerio) משמשים מודל בביולוגיה חוליות ולחזות רעילות התרופה ו/או יעילות; יישומים חדשים בתחומים אלה להגיח מדי שנה. היתרונות של דג זברה על מודלים בתרבית של כוללים שלהם פוריות, גודל קטן, השקיפות דרך organogenesis. דג זברה משמשים כדי לחזות סמים המועמד חריפה רעילות, כמו גם כדי להעריך את מתחם השפעה על תפקוד האיבר, למשל, דום לב, עינית, מערכת העיכול (GI)1,2. דג זברה פיתוח ופיזיולוגיה דומים לאלה של יונקים דרכים רבות3 ויש 80% של גנים הקשורים מחלות אנושיות homolog דג זברה4.
GI בדרכי של דג זברה יש פיזיולוגיה דומה בתרבית של GI בדרכי אך יש אדריכלות פשוט5. דג זברה יש לי קיבה לא; הנורה במעי הקדמי משמש מחסן מזון. ביטוי גנים במעי דג זברה יש קווי דמיון רבים את זה של היונק5. כמו של יונקים, מערכת העצבים המעית של דג זברה שולט תנועתיות המעיים, ומראות העצבוב במעיים של בעלי חוליות אחרים,6,7. על סמך הדמיון האלה, הפרעות תפקודי של המעי האדם נחקרו בדג זברה, תוך שימוש בשיטות נגזר מודלים בתרבית של8.
סובלנות העיכול במהלך הבדיקה הקלינית של מועמדים סמים נפוצים, עלולה להוות איום רציני לבריאות האדם. סקירה של תוכניות חברת רוקחות וורט'ינגטון במהלך 2005 – 2010 חשף GI בטיחות כגורם העיקרי 9% של מחקר קליני הפסקות9. בדיקת רעילות GI במודלים בתרבית של פרה יכול להיות יקר מבחינת זמן, תרכובת, ודיני. וזמינותו תפוקה גבוהה חזוי להובלה GI יכול לספק גמישות למתחם רעילות בדיקות ולספק ההשפעה 3Rs. שיטה מציע וזמינותו של כזה מוצג על-ידי הפרוטוקול כפי שיתואר בהמשך. יכול להיות מועסק assay תפוקה גבוהה זו בתחילת פיתוח תרופות עדיפות למועמדים, ולתרום ההפחתה של בטיחות GI בדיקות מינים גדולים יותר.
כל השיטות המתוארות כאן אושרו על-ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים, שימוש הוועדה (IACUC) של AbbVie.Abbvie פועלת תחת ' מדריך מכוני בריאות של נבחרת עבור טיפול, שימוש של חיות מעבדה במתקן מוכרת על ידי האגודה הערכה והסמכה של חיות מעבדה אכפת לי (AAALAC). אין בעיות בריאותיות בעלי חיים נצפו במחקרים אלה.
1. להרבות דג זברה בוגרת ולאסוף עוברי
2. רכבת הזחלים להאכיל באמצעות מזון שאינו צבוע
3. מכינים מזון פלורסנט-dpf 6, להאכיל את הזחלים על dpf 7
4. מכינים פתרונות מינון מרוכז של תרכובות מבחן
5. להעביר את הזחלים ל 96-ובכן צלחת וטיפולים להחיל
6. מדד הראשוני ובעקבות קרינה פלואורסצנטית מכל קידוח
7. לנתח את הנתונים
הערה: כאן אנחנו לחשב הצטברות לכל טוב, קבוצה ממוצעים עבור כל נקודת זמן.
שיטה זו, העושה שימוש ספקטרופוטומטר המבוסס על צלחת כדי להעריך את המעבר GI, יכול לשמש כתחליף תפוקה גבוהה של מיקרוסקופ פלואורסצנטי, אשר היא שיטה תפוקה נמוכה יותר להערכת הפונקציה זהה (איור 1). כדי להפיק את הנתונים באיור1, דגים שטופלו באופן זהה נותחו להובלה העיכול באמצעות מיקרוסקופ קרינה פלואורסצנטית (להחליפן בתמונות המוצגות) או ספקטרופוטומטר בנקודות זמן 4, 0, 4, 8 ו- 24 שעות לאחר מינון; השוואה של נתוני הניסויים האלה נתנו תוצאות מאוד מתואם (רגרסיה ליניארית של נתונים r2 = 0.95). רגרסיה לינארית יש שיפוע שלילי כי מיקרוסקופ מודד את האות פלורסצנטיות יתרת ספקטרופוטומטר מודד את האות transited.
ניתן לזהות את ההשפעות של תרכובות של מנגנונים שונים, עם פעילות GI ומבוססת בבני אדם, דג זברה באמצעות ספקטרופוטומטר וזמינותו (איור 2). לעומת רכב שטופל שולט, אטרופין (4.2 מיקרומטר) ו amitriptyline (5 מיקרומטר) הואט המעבר GI, בעוד tegaserod (3.3 מיקרומטר), מטוקלופראמיד בשביל שאפסיק (33 מיקרומטר) מואצת זמן העברה. אריתרומיצין (14 מיקרומטר), צפוי להאיץ את זמן העברה לא היתה השפעה כפי שנמדד על ידי שיטה זו. גודל הקבוצות טיפול היו 24 לפני הסרת נתונים הזחלים ללא או מאוד נמוכה אות. חאן עבור האות הממוצע לכל נקודת זמן נמשל בין קבוצות שטופלו מתחם ויטופל הרכב באמצעות הבדל בכנות של Tukey משמעותי עבור פקד סוג-1-שגיאה. אפקטים נחשבו משמעותית רק כאשר p ≤ 0.05. הריכוזים המשמש את הטיפולים הנ ל היו המרבי נסבל מינונים, נחוש בניסוי מוקדמת, הגדיר המינון הגבוה ביותר עם השפעה שלילית הנצפה באמצעות התבוננות ברוטו.
ספקטרופוטומטר וזמינותו יכול למדוד תופעות למינון של תרכובות. איור 3 מספק נתונים הוכחת אטרופין מאט את המעבר GI מינון-dependently של דג זברה הזחלים. המינון הנמוך של אטרופין נבדק, 0.042 מיקרומטר, היו אין השפעה משמעותית, בעוד שני ריכוז גבוה כל הייתה השפעה משמעותית, מיקרומטר 0.42 יש פחות השפעה מאשר 4.2 מיקרומטר.
Assay חדש יכול להיות מוערך על ידי בדיקות חיוביות ושליליות פקדים, כלומר, תרכובות ידוע להיות פעיל, לא פעיל בהתאמה במערכת היעד (במקרה זה מערכת היעד הוא המעבר GI יונקים). עבור וזמינותו ספקטרופוטומטר, נבדקו 18 פקדים (חיובי) פעיל, 6 ופקדים (שלילי) לא פעיל. על סמך ניסויים אלה, וזמינותו ספקטרופוטומטר יש ערך ניבוי חיובי גבוה (90.9%), אבל רגישות נמוכה (55.6%), ערך ניבוי שלילי (38.5%). ערכים אלה נגזרים מן הנתונים המוצגים בטבלה 1. הם משקפים, בפועל, כי אם הפעם המעבר דג זברה מושפע טיפול, מעבר יונקים יש סבירות גבוהה להיפגע. עם זאת, אם אין השפעה על זמן העברה דג זברה, זו אינה ניבוי של אפקט יונקים.

איור 1: מזון פלורסנט טרנזיט מתגלה כמו איבוד אות הדמיה מיקרוסקופיים, המקביל רווח אות על ידי ספקטרופוטומטר המבוסס על צלחת- (א) להחליפן בתמונות מיקרוסקופיים מהניתוח של אטרופין (4.2 מיקרומטר) השפעה על זמן העברה GI. האות הממוצע (B) לכמת מתמונות מיקרוסקופי הוא מאוד (שלילית) מתואם עם האיתות שתוקפן בוטל בהפרשות (ספקטרופוטומטר) דגים שטופלו באופן זהה. נתונים דגים שטופלו אטרופין הם באדום. איור זה מועתק ברשות Cassar. et al. 11. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2 : ניתוח אותות פלואורסצנט הצטברות לאורך זמן מצלחת רב טוב מאפשר זיהוי של טיפולים אשר לשנות קצב המעבר GI. כוכבית (*) מציינת חאן אל שונה באופן משמעותי מאשר דגים שטופלו הרכב. קווי שגיאה מייצגים השגיאה הסטנדרטית של האות הממוצע עבור הזחלים בקבוצה טיפול לכל נקודת זמן. איור זה שימוש חוזר באישור Cassar. et al. 11. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3 : אטרופין במינון-dependently דג זברה הבטן מעבר הזמן מאט כפי שהיא משתקפת ספקטרופוטומטר פלורסנט של הצטברות צואה לאורך זמן. כוכבית (*) מציינת חאן אל שונה באופן משמעותי מאשר דגים שטופלו הרכב. קווי שגיאה מייצגים השגיאה הסטנדרטית של האות הממוצע עבור הזחלים בקבוצה טיפול לכל נקודת זמן. איור זה שימוש חוזר באישור Cassar. et al. 11. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

טבלה 1: GI פעילות של חומרים 24 יונקים ודגים. טבלה זו שימוש חוזר באישור Cassar. et al. 11.
ספקטרופוטומטר הרומן שיטה למדידת דג זברה הזחלים GI מעבר הזמן, המובאים כאן, הוא יעיל assay שיכולים לחזות השפעות הטיפול על יונקים GI-פונקציה. למרות וזמינותו יש רגישות נמוכה, יש predictivity חיובי גבוה, שקביל עבור מבחני מהשכבה הראשונה מועסק קיצוץ למטה מספר הטיפולים המועמד בהתבסס על רעילות12. שיטה זו קלה יותר לביצוע, יש תפוקה גבוהה יותר, והוא משתמש לטיפול שלבים מאשר מיקרוסקופ פלואורסצנטי פחות בבעלי חיים.
ישנם אתגרים טכניים הטמון בשיטה זו. לתפוס הזחלים בודדים לאחר האכלה האוכל פלורסנט, להעביר אותם לתוך בארות בודדים הוא מאתגר בהתחלה. עם זאת, עם תרגול, טכנאי מיומן יכול למלא צלחת 96-ובכן פחות מ 15 דקות. אם, בנקודת זמן נתון, הצלחת בטעות מזועזעת החומר הצואתי בחומרה מתחתית הבארות לפני הקריאה, ההצטברות יופיע כדי להקטין. זה יכול להימנע על ידי הזזת את plate(s) בקפידה, מבלי לרעוד. מניסיוננו, תנועה רגילה, כולל זו של מגירה ספקטרופוטומטרים צלחת ממונעת, לא הפריעה וזמינותו. צלחת הקוראים מאובזר עם תנור (קרי, הצלחת אין לשוב חממה בין המדידות), הממוקם ליד וזמינותו מעבדה ספסל יכול למטב להזדמנות התחתון של הפרעה, אבל זה לא היה הכרחי בחוויה שלנו.
הנסיונות השיטה לא כללו ניזון בימים שלפני וזמינותו. בלי אלה בפטריה 'בפועל', מספרים נמוכים של הזחלים לצרוך מספיק אוכל פלורסנט במהלך המועד מותר לפני יישום הטיפול. בניסיונות האלה, וריאציה בתוך קבוצות הטיפול היה גדול יותר, יותר נתונים היה שמיש עקב הצטברות אות נמוך/לא לאורך זמן. אפילו עם תרגול האכלה, הזחלים קצת לא צורכים כמויות מספיקות של האוכל פלורסנט, לא כולל נתונים הזחלים מקטין וריאציה בתוך קבוצות ומגביר את היכולת לזהות השפעות הטיפול. החל גודל הקבוצות גדול יותר (קרי, 24 לעומת 12) מאפשר מספר מספיק של הזחלים תורם נתונים שימושיים לניתוח.
מיקרוסקופ פלואורסצנטי מגלה כי מעבר המזון היה כמעט מוחלטת על ידי 24 שעות ביממה בהזחלים שטופלו אטרופין (לא מוצג), אולם הנתונים microplate מנקודת הזמן האחרון לשקף התחתון האות האחרונה בקבוצה אטרופין, בהשוואה לקבוצת הרכב. לעומת זאת, זריחה microplate הסופי גבוה יותר היה קשור טיפולים מואצת זמן העברה, אף-על-פי הזחלים שטופלו הרכב יש ככל הנראה בוטל הגליקמי שלהם לפני נקודת בפעם האחרונה. בהתבסס על ההקצאה אקראית לטיפול של הזחלים ניזונים מזון פלורסנט, אנו מניחים הצריכה המקבילה של האוכל פלורסנט, בממוצע, בין קבוצות הטיפול. נתון זה, ובהתבסס על הדפוסים המתוארים לעיל, פלורסצנטיות מן החומר צואה יורדת עם הזמן המושקע של הזחל GI בדרכי או מעבר מהיר מוסיף פלורסצנטיות הצואה איכשהו. הגורם האמיתי אינו ידוע, לא נחקר, אולם עדיין וזמינותו הוא מסוגל מדידה והשוואה בין זמן העברה בין קבוצות.
העבודה של שיטה זו של איתור ההשפעות הרעילות GI של מולקולה קטנה תרכובות הוא יישום אחד. יישומים אפשריים אחרים כוללים מידול המחלה (למשל, תסמונת המעי הרגיז), טיפול הרומן גילוי מחלות כגון, או לגילוי תרכובות pro-קינטי. יתר על כן, יחד עם מודלים מהונדס, שיטה זו יכול לשמש כדי לחקור את התפקיד של גנים טרנזיט GI נורמלי, כמו גם המעבר הפרעות, כולל נוירון המעית לקוי. הזחל דג זברה מציעה פלטפורמה מהאורגניזם בקנה מידה זה קירוב של התא culturing, אך מאחר שישנן מספר רקמות, סוגי תאים רבים תפקודה יחד דג זברה, מערכות בביולוגיה שאלות ותשובות וענה בעזרת זה מודל.
עם התקדמות הטכנולוגיה, יישומים חדשים הימנו, יעילות התנהלות של בדיקות רעילות דג זברה ימשיך לשפר. דג זברה זחל שיטות טיפול מבחני ממשיכים לשפר במונחים של תפוקה גבוהה יותר13,14. השיטה הרומן המובאת כאן היא דוגמה אחת של שיפור שעשוי להפוך דג זברה לימודי טוב יותר.
עיצוב ההתנהגות המחקר, תמיכה כספית למחקר זה נמסרו בידי AbbVie. AbbVie השתתף הפרשנות של נתונים, הסקירה והאישור של כתב היד. ס Cassar, X. Huang ו ט קול עובדים של AbbVie ויש אין אינטרסים נוספים לחשוף.
סיימון Cassar של carpetbones.com עיצבת ויצרת דמות אנימציה מבהירים ההליך בהחיים של GI טרנזיט וזמינותו.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| זוג גידול דגי זברה מסוג בר | מקורות שונים - למשל ZIRC (מרכז המשאבים הבינלאומי של דג הזברה) | ZL-1 | דג זברה בוגר מסוג בר משושלת AB |
| 1.7 ליטר מיכל רבייה - עיצוב בסגנון חוף | Tecniplast | 1.7L מיכל | גידול |
| ים אוקיינוס מיידי Intant | Ocean | SS15-10 | מלח ים מיובש |
| ביסים ראשונים מזון דגי זחל | Hikari | 20095 | אבקת מזון דגים זחלים |
| צהוב-ירוק (505/515) Fluospheres | Invitrogen | F8827 | תווית פלואורסצנטית |
| V-תחתית 96 בארות מיקרו-לוחות פוליסטירן | Thermo Fisher Scientific | 249570 | Multiwell microplate עם תחתית בצורת V בכל באר |
| Atropine | Sigma Aldrich | A0132 | |
| Amitriptyline | Sigma Aldrich | A8404 | |
| Tegaserod | Sigma Aldrich | SML1504 | |
| Metoclopramide | Sigma Aldrich | M0763 | |
| Erythromycin | Sigma Aldrich | E5389 | |
| Spectramax M2e microplate reader | מכשירים מולקולריים | Spectramax M2e | ספקטרופוטומטר צלחת מרובה בארות המסוגל לעירור פלואורסצנטי וזיהוי פליטה. |
| SoftMax Pro | Molecular Devices | תוכנת SoftMax Pro | לרכישת נתוני ספקטרופוטומטר |