Цель настоящего Протокола заключается в том, чтобы измерить время транзита дневно обозначенные пищи через кишечник личинки данио рерио в духе высокой пропускной способности.
Методическая статья
Цель настоящего Протокола заключается в том, чтобы измерить время транзита дневно обозначенные пищи через кишечник личинки данио рерио в духе высокой пропускной способности.
Данио рерио используются как альтернативная модель организмов для тестирования безопасности препарата. Желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) данио рерио имеет генетические, нейронов и фармакологические сходство млекопитающих. GI нетерпимости во время клинических испытаний наркотиков кандидатов является общим и могут представлять серьезную угрозу для здоровья человека. Тестирование для GI токсичности в доклинических моделях млекопитающих может быть дорогостоящим с точки зрения времени, тест соединения и труда. Метод высок объём, представленные здесь может использоваться для прогнозирования GI вопросов безопасности. По сравнению с млекопитающих модели, этот метод позволяет более целесообразным оценки теста составные воздействия на GI транзита при использовании низких количествах соединения. В этом методе, личинок данио рерио (7 дней после оплодотворения) вводятся продукты, содержащие флуоресцентные метки. После кормления, каждый личинок рыб помещается в колодец 96-конической нижней ну плиты и дозированной с тест соединения (растворимые в воде) или транспортного средства. Как происходит кишечник транзитом, фекалиями накапливается в нижней части скважины, и скорость, с которой это происходит контролируется путем измерения флуоресценции в нижней части скважины неоднократно со временем, используя спектрофотометр пластины. В среднем флуоресценции из личинки в группе данного обращения и эти значения являются графике вместе со стандартной ошибки, для каждого измерения времени, уступая кривой, представляющих средний транзит пищевых продуктов с течением времени. Воздействие на кишечник транзитное время определяются путем сравнения площадь под кривой для каждой группы лечения, транспортное средство лечение группы. Этот метод обнаружены изменения в zebrafish GI транзитное время индуцированные препараты с известными клинические эффекты GI; Он может быть использован допросить десятки для GI эффекты в день лечения. Таким образом безопасного соединения может быть быстро приоритеты для млекопитающих тестирования, который ускоряет обнаружение и proffers 3Rs улучшению.
Данио рерио (Danio рерио) используются для моделирования биологии позвоночных и предсказать токсичности препарата и/или эффективности; новые приложения в этих полях появляются каждый год. Преимущества данио рерио млекопитающих модели включают в себя их плодовитость, малый размер и прозрачность через органогенеза. Данио рерио используются для прогнозирования кандидат острой токсичности препарата, а также качественно оценивать составные влияние на функции органа, например, инфаркт, глазной, желудочно-кишечного тракта (ЖКТ)1,2. Данио рерио развития и физиологии аналогичны млекопитающих в много путей3 и 80% генов, которые связаны с болезнью человека имеют zebrafish гомолога4.
Желудочно-Кишечного тракта у рыбок данио имеет аналогичные физиологии для млекопитающих желудочно-Кишечного тракта, но имеет простой архитектуры5. Данио рерио имеют не желудка; передней кишечных колбы действует как еда депо. Экспрессии генов в кишечнике данио рерио имеет много сходств, млекопитающих5. Как млекопитающие кишечные нервной системы у рыбок данио контролирует сократительной способности кишечника и иннервации кишечника зеркала у других позвоночных6,7. На основании этого сходства, функциональные расстройства кишечника человека были изучены в данио рерио, используя методы, производные от млекопитающих модели8.
GI нетерпимости во время клинических испытаний наркотиков кандидатов является общим и могут представлять серьезную угрозу для здоровья человека. Обзор программ в крупной фармацевтической компании в течение 2005 – 2010 показал GI безопасности как главной причиной для 9% клинического исследования прерывание9. Тестирование для GI токсичности в доклинических моделях млекопитающих может быть дорогостоящим с точки зрения времени, составные и труда. Прогнозирования assay высокой пропускной способностью для GI транзита может обеспечить гибкость усложняет тестирование токсичности и доставить 3Rs воздействия. Новый метод, предлагая такие assay представлен протокол, описанные здесь. Этот assay высокой пропускной способности могут быть использованы в начале разработки лекарств приоритеты кандидатов, и способствовать сокращению GI безопасности испытаний в более крупных видов.
Все методы, описанные здесь были одобрены институциональный уход животных и использование Комитет (IACUC) AbbVie.Abbvie работает под национальные институты здравоохранения руководство для ухода и использования лабораторных животных в объекте аккредитован Ассоциацией Оценки и аккредитации лабораторных животных уход (АААЛЖ). Никаких проблем здоровья животных наблюдались в этих исследованиях.
1. породы взрослых рыбок данио и собирать эмбрионов
2. поезд личинки кормить с использованием не окрашенных продуктов
3. Подготовьте флуоресцентные пищи на 6 dpf и корма для личинок на 7 dpf
4. Подготовьте концентрированных дозирования растворов испытания соединений
5. Передача личинки 96-луночных пластины и применить процедуры
6. мера первоначальных и последующих флуоресценции каждой скважины
7. анализ данных
Примечание: Здесь мы вычисляем накопления в колодец и группы средние значения для каждой точки времени.
Этот метод, который использует на основе плиты спектрофотометрии оценить GI транзита, может использоваться как замена высок объём флуоресцентной микроскопии, который является нижней пропускной способности метод для оценки той же функции (рис. 1). Для создания данных на рис. 1, одинаково обработанной рыбы были проанализированы для GI транзита, с помощью микроскопии флуоресцирования (представитель изображения показаны) или спектрофотометрия в 4 точках времени, 0, 4, 8 и 24 часа после дозирования; Сравнение данных из этих экспериментов дал сильно коррелируют результаты (линейной регрессии данных r2 = 0,95). Линейной регрессии имеет отрицательный наклон, потому что микроскопии нераспределенной флуоресценции сигнала и меры спектрофотометрии пересекаемых сигнала.
Воздействия соединений различных механизмов, с устоявшейся GI активностью в организме человека, могут быть обнаружены в данио рерио, используя assay спектрофотометрии (рис. 2). По сравнению с транспортного средства лечить контроля, атропин (4.2 мкм) и Амитриптилин (5 мкм) замедлились GI транзита, хотя tegaserod (3,3 мкм) и метоклопрамид (33 μм) ускорить транзитное время. Эритромицин (14 мкм), ожидается, что ускорить транзитное время имел никакого эффекта, как измеряется этот метод. Размеры группы лечения были 24 до удаления данных из личинки с нет или очень низкий сигнал. AUC для Средний сигнал на этапе сравнивали между группами соединения лечение и транспортное средство лечение с помощью Тьюки честно существенное различие для типа-1-ошибка управления. Последствия были рассмотрены значительные только при p ≤ 0,05. Концентрации, используются для лечения выше были максимально мириться доз, определяется в предварительного эксперимента и определяется как самая высокая доза без наблюдаемого неблагоприятного эффекта брутто наблюдения.
Спектрофотометрия assay может измерить дозозависимый эффект соединений. Рисунок 3 обеспечивает данные, свидетельствующие, что атропина замедляется GI транзита доза зависим в zebrafish личинки. Низкие дозы атропина испытания, 0,042 мкм, не оказало существенного влияния, в то время как два более высокие концентрации имел значительное влияние, 0,42 мкм, имеющие меньше силу чем 4.2 мкм.
Новый assay может оцениваться путем тестирования положительной и отрицательной контроля, то есть соединения, известный быть активными и неактивными соответственно в целевой системе (в этом случае целевой системой является млекопитающих транзита GI). Для assay спектрофотометрии были протестированы 18 активных (положительные) и 6 неактивных (отрицательный) элементов управления. Основываясь на этих экспериментов, спектрофотометрия assay имеет высокое положительное прогностическое значение (90,9%), но низкая чувствительность (55,6%) и предсказательная ценность отрицательного результата (38,5%). Эти значения являются производными от данных, представленных в таблице 1. Они отражают, на практике, что если время транзитные данио рерио затронуты лечения, млекопитающих транзита могут быть затронуты. Однако если есть не влияет на время транзитные данио рерио, это не интеллектуальный млекопитающих эффекта.

Рисунок 1: флуоресцентные пищи транзита обнаруживается как потеря сигнала от микроскопических изображений и соответствующее увеличение сигнала методом спектрофотометрии, основанного на пластину. (A) представитель микроскопических изображений из анализа эффекта атропина (4.2 мкм) на время транзита GI. (B) Средний сигнал количественно из микроскопических изображений является высоко (отрицательно) коррелированных с сигналом от аннулированные фекалиями (спектрофотометрия) от одинаково обработанной рыбы. Данные из рыбы, атропин лечение, выделены красным. Эта цифра, скопированные с разрешения Кассар и др. 11. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 2 : Анализ накопление флуоресцентного сигнала со временем из нескольких хорошо плиты позволяет выявить методы лечения, которые изменяются ставки транзита GI. Звездочка (*) указывает значительно отличаются AUC чем автомобиль лечение рыб. Планки погрешностей представляют стандартная ошибка означает сигнал для личинок в группе лечения на момент времени. Эта цифра была повторно с разрешения Кассар и др. 11. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 3 : Атропин доза зависим замедляет данио рерио кишки транзитное время как отражение флуоресцентные спектрофотометрии фекальных накопления со временем. Звездочка (*) указывает значительно отличаются AUC чем автомобиль лечение рыб. Планки погрешностей представляют стандартная ошибка означает сигнал для личинок в группе лечения на момент времени. Эта цифра используется с разрешения Кассар и др. 11. пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Таблица 1: Г.и. активность 24 соединений в млекопитающих и рыб. Эта таблица используется с разрешения Кассар и др. 11.
Роман спектрофотометрии метод для измерения данио рерио личинки GI время транзита, представленная здесь, является эффективным assay который может предсказать влияние лечения на млекопитающих GI-функции. Хотя assay имеет низкую чувствительность, он имеет высокий положительный predictivity, который является приемлемым для первого уровня анализов, используемых для урезая количество кандидатов процедуры, основанные на токсичность12. Этот метод проще выполнять, имеет более высокую пропускную способность и использует меньше животных обработки шагов, чем флуоресцентной микроскопии.
В этом методе присущи технические проблемы. Ловить отдельных личинок после кормления флуоресцентные пищи и передачи их в индивидуальные добра является сложной задачей в первую очередь. Однако с практикой, квалифицированный техник может заполнить 96-луночных пластины в менее чем за 15 мин. Если в данный момент точке, случайно потряс пластину и фекалиями неурегулированных в нижней части скважины перед чтением, накопление появится снижаться. Этого можно избежать путем перемещения знаке осторожно, без встряхивания. По нашему опыту нормальное движение, в том числе моторизованные ящик плиты спектрофотометр, не мешали assay. Пластина читателей с утеплителем (т.е., плиты не должны быть возвращены в инкубатор между измерениями) и расположена вблизи пробирной лаборатории скамейке может оптимизировать для меньше шансов помеха, но это не было необходимым в нашем опыте.
Ранние попытки метода не включает питание в дни перед assay. Без этих «практика» кормлений меньшее количество личинок потребляется достаточно флуоресцентный пищи во время допускается до применения лечения. В этих попыток вариации в группах лечения было больше, и больше данных было непригодным для использования из-за накопления низкий/нет сигнала с течением времени. Даже с практикой кормления, некоторые личинки не потребляют достаточного количества продовольствия флуоресцентного, исключая данные из этих личинок уменьшается вариации в рамках групп и увеличивает способность определить эффекты лечения. Начиная с больших размеров группы (т.е. 24 против 12) позволяет достаточное количество личинок, предоставляющих полезные данные для анализа.
Флуоресцентной микроскопии показывает, что питание транзита был почти полный 24 ч в атропин лечение личинки (не показан), однако Гонав данных из точки последний раз отражают нижней окончательный сигнал в группе атропина, по сравнению с группой транспортного средства. И наоборот выше окончательный Гонав флуоресценции был связан с процедурами, которые ускорили время транзита, даже несмотря на то, что транспортное средство лечение личинки явно аннулировал их желудочно-Кишечного тракта перед точкой последний раз. Основываясь на случайных назначение лечения личинок, кормили флуоресцентные пищи, мы предполагаем, эквивалентное потребление флуоресцентные пищи, в среднем, среди групп лечения. Учитывая это и на основе шаблонов, описанных выше, флуоресценции с фекалиями снижается с время, проведенное в личиночной желудочно-Кишечного тракта или быстрее транзита добавляет флуоресценции в фекалиях каким-то образом. Фактическая причина неизвестна и не был допрошен, однако assay еще способен измерения и сравнения времени транзита между группами.
Работы этого метода для обнаружения токсичных эффектов GI от маленькой молекулы соединений является одним из приложений. Другие возможные применения включают болезни моделирования (например, синдром раздраженного кишечника) и открытие новой терапии для таких заболеваний, или для открытия pro кинетические соединений. Кроме того в сочетании с transgenic моделей, этот метод может использоваться для допросить роль генов в нормальной GI транзита, а также транзитных расстройств, включая дефицит кишечных нейрон. Данио рерио личинка предлагает весь организм платформу в масштабе, что приближается что культивирования клеток, но поскольку есть несколько тканей и типов множества клеток, функционирования вместе в данио рерио, вопросы биологии систем могут быть заданы и ответил, с помощью этого модели.
С достижениями в технологии и их новых приложений эффективность при проведении испытаний на токсичность данио рерио будет продолжать совершенствовать. Личинок данио рерио, обработки методы и анализов продолжает улучшения с точки зрения выше пропускная способность13,14. Новый метод, представленные здесь является одним из примеров улучшения, которые могут сделать данио рерио исследования более впечатляющие.
Дизайн, исследование поведения и финансовую поддержку для этого исследования были предоставлены AbbVie. AbbVie участвовала в интерпретации данных, обзор и утверждение рукописи. S. Кассар, X. Huang и т. Коул являются сотрудниками AbbVie и не имеют никаких дополнительных конфликты интересов раскрыть.
Симон Кассар carpetbones.com разработан и создан анимированный рисунок, используемый для демонстрации в жизнь процедуры анализа транзитных GI.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Пара разведения рыбок данио-рерио дикого типа | Различные источники - например, ZIRC (Международный ресурсный центр рыбок данио-рерио | ZL-1 | Взрослая рыба дикого типа линии AB |
| 1,7 л Аквариум для разведения - пляжный дизайн | Tecniplast | 1,7 л НАКЛОННЫЙ | Аквариум для разведения |
| Растворимая морская соль Intant | Ocean | SS15-10 | Обезвоженная морская соль |
| Первые укусы Корм для личинок рыб | Hikari | 20095 | Порошкообразный корм для личинок |
| рыб Желто-зеленый (505/515) Флуосферы | Invitrogen | F8827 | Флуоресцентная метка |
| V-образное дно 96-луночные полистирольные микропластины | Thermo Fisher Scientific | 249570 | Multiwell микропластины с V-образным дном в каждой лунке |
| Атропин | Sigma Aldrich | A0132 | |
| Амитриптилин | Sigma Aldrich | A8404 | |
| Tegaserod | Sigma Aldrich | SML1504 | |
| метоклопрамид | Sigma Aldrich | M0763 | |
| Эритромицин | Sigma Aldrich | E5389 | |
| Spectramax M2e микропланшетный ридер | Molecular Devices | Spectramax M2e | Многолуночный планшетный спектрофотометр, способный детектировать флуоресцентное возбуждение и излучение. |
| SoftMax | Pro Molecular Devices | Программное обеспечение SoftMax Pro | для сбора данных спектрофотометра |