Method Article
هنا ، نصف مقايسة حيوية باستخدام 3- (4′,5′-dimethylthiazol-2′-yl) -2,5- ثنائي فينيل تيترازوليوم بروميد (MTT) لاختبار الأوكسيم الحلقية المركبة مسبقا.
تم الإبلاغ مؤخرا عن الدورات الحلقية الحلقية في الأدبيات لتكون أدوية محتملة لعلاج السرطان. إن توليف أنظمة الحلقات المتعامدة الجديدة هذه يمثل تحديا. تم مؤخرا نشر منهجية فعالة لتجميع هذه المركبات وصفت تخليق المرحلة الصلبة في أربع خطوات بدلا من الخطوات الخمس المبلغ عنها سابقا. ميزة هذا التوليف الأقصر هي القضاء على استخدام الكواشف السامة. تم العثور على راتنج مايكل المتجدد منخفض التحميل (REM) القائم على الرابط ليكون حاسما في التوليف حيث منعت الإصدارات عالية التحميل إضافة الكواشف التي تحتوي على فينيل ضخم وسلاسل جانبية عطرية. تم استخدام مقايسة القياس اللوني 3- (4′,5′-ثنائي ميثيل ثيازول-2′-يل)-2,5- بروميد ثنائي فينيل تيترازوليوم (MTT) لفحص السمية الخلوية لتركيزات الميكرومولار لهذه الجزيئات الحلقية الحلقية الجديدة في المختبر. MTT متاح بسهولة تجاريا وينتج نتائج سريعة وموثوقة نسبيا ، مما يجعل هذا الاختبار مثاليا لهذه الدورات الحلقية هذه. تم اختبار هياكل الحلقة المتعامدة وكذلك furfurylamine (مقدمة في طريقة التوليف تحتوي على شكل حلقة مماثل مكون من 5 أعضاء).
من المعروف أن تثبيط الجزيئات الصغيرة لتفاعل E3 ubiquitin-ligase الماوس مزدوج الدقيقة 2 متماثل (MDM2) مع p53 لاستعادة الحث بوساطة p53 لموت الخلايا المبرمجللخلايا السرطانية 1،2،3. MDM2 هو منظم سلبي لمسار p53 وغالبا ما يتم التعبير عنه بشكل مفرط في الخلايا السرطانية4،5،6،7،8،9. كشفت الدراسات البلورية والكيميائية الحيوية الحديثة أن الجزيئات الصغيرة التي تحتوي على إطار حلزوني يمكن أن تمنع بشكل فعال تفاعلات MDM2-p5310. يعتبر الإطار الحلقية الحلقية (الشكل 1 ، مظلل باللون الأزرق) فكرة مميزة حيث أدى اشتقاق نظام الحلقة المتعامدة الصلب هذا إلى اكتشاف عقاقير علاجية جديدة. يشكل الوصول إلى هذه البنية المثيرة للاهتمام تحديا عند استخدام تقنيات التخليق العضوي التقليدية. على الرغم من أن التأثيرات العلاجية للجزيئات الحلقية الحلقية في الأنظمة البيولوجية قد تم التحقيق فيها ، إلا أن تخليق هذه الجزيئات لا يزال عملية مرهقة. غالبا ما تكون المنتجات الجانبية غير المرغوب فيها ، التي تستخدم ظروفا قاسية ، والمعادن الانتقالية الخطرة مشكلة.
أدى الاستخدام المحتمل للشكل الحلقية الحلقية في تطوير الأدوية إلى تطوير بروتوكول يستخدم تخليق الطور الصلب لإنشاء مكتبة من الجزيئات مع الشكل بالإضافة إلى مجموعات وظيفية أخرى قابلة للتبديل11,12. يمكن تحقيق فصل المنتجات والمواد المتفاعلة بين الخطوات ببساطة عن طريق استخدام رابط REM متصل بحبة راتنجية ووعاء ترشيح صلب الطور. هذا من شأنه أن يقلل من الخطوات وربما يزيد الغلة. يمكن أن ينتج هذا النهج الاصطناعي مجموعة كبيرة من الأدوية المرشحة المحتملة. ومع ذلك ، فإن فعالية هذه الجزيئات في النظام البيولوجي تتطلب مزيدا من التحقيق.
لتحديد السمية الخلوية لهذه المركبات الحلقية الحلقية ، تم استخدام اختبار MTT13,14. تقيس هذه الطريقة صلاحية الخلية ويمكن استخدامها لتحديد السمية الخلوية بشكل غير مباشر. تمت إضافة تركيزات مختلفة من المثبطات إلى الخلايا المستزرعة في صفيحة 96 بئرا ، وتم قياس نسبة الخلايا الحية عن طريق التحليل اللوني لمدى اختزال MTT الأصفر بواسطة نازعة هيدروجين الميتوكوندريا إلى مركب الفورمازان الأرجواني (الشكل 2). غالبا ما يتم الإبلاغ عن النشاط كقيمة IC 50 - التركيز الذي يتم عنده تثبيط نمو الخلايا بنسبة50٪ بالنسبة إلى عنصر تحكم غير معالج. تصف هذه الورقة بروتوكول مقايسة MTT والنتائج الأولية لهذه الجزيئات الحلقية الحلقية الجديدة.
ملاحظة: العديد من المواد الكيميائية والكواشف البيولوجية المستخدمة في هذا البروتوكول سامة ومسرطنة. راجع أوراق بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS) قبل الاستخدام. استخدم التروس الواقية الشخصية المناسبة (نظارات السلامة المعتمدة من إدارة السلامة والصحة المهنية ، والقفازات المناسبة ، ومعاطف المختبر ، والسراويل كاملة الطول ، والأحذية المغلقة) قبل بدء التجربة. بالإضافة إلى ذلك ، اعتماد ممارسات السلامة المناسبة عند إجراء التوليف والتعامل مع المواد الكيميائية السامة والكواشف (غطاء الدخان).
1. تخليق الطور الصلب للدورات الحلقية غير المتجانسة 6 و 7
ملاحظة: استند التوليف إلى العملالمنشور سابقا 11,12. يكشف البروتوكول المحدث أنه لم تكن هناك حاجة إلى فتحة الحلقة المحفزة بفلوريد رباعي بوتيلامونيوم للدورة غير المتجانسة ثلاثية الحلقات ، وبالتالي فإن التخلص منها يقصر الإجراء الاصطناعي.
2. مقايسة السمية الخلوية باستخدام MTT 14
تم تصنيع الأوكسيم الحلقية 6 و 7 باستخدام بروتوكول معدل (الشكل 1). إضافة مايكل فورفوريلامين إلى رابط REM 1b يمنح راتنج مرتبط بالبوليمر 2. تمت مراقبة تقدم التفاعل بواسطة التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (IR) عن طريق الكشف عن اختفاء استر α،β غير المشبع عند 1722 سم -1 (الشكل 3). تم تشكيل الراتنج 4 المرتبط بالحلقية الحلقية من 2 عبر وسيط عابر 3. أنتج التحلل المائي للميثانول ل 4 3- [(3E) - (2S ، 4R) -2-فينيل-3-هيدروكسي إيمينو 4-هيدروكسي ميثيل بيروليدين -1-يل] - حمض البروبيونيك ميثيل استر 7 ، بينما الألكلة متبوعة بالتخلص من β (3E) - (2S ، 4R) -4-هيدروكسي ميثيل -1-ميثيل -2-فينيل-3-بيروليدين أوكسيم 6. تم تحديد هوية الأوكسيم الحلقية الحلقية من خلال التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي 1H و 13C والنقاء بواسطة التحليل الطيفي الكتلي بناء على نتائجنا السابقة11.
مقايسة MTT هي مقايسة لونية معروفة لتحديد صلاحية الخلية12. كما هو موضح في الشكل 2 ، تقوم مختزلات الميتوكوندريا الموجودة في الخلايا الحية بتحويل رباعي الأزوليوم الأصفر ل MTT إلى مادة فورمازان أرجوانية صلبة غير قابلة للذوبان. باستخدام مقياس الطيف الضوئي ، يتم قياس تكوين الفورمازان عن طريق قياس الامتصاص عند 600 نانومتر. تم استخدام سيسبلاتين ، المعروف بتحفيز موت الخلايا بتركيزات عالية ، كعنصر تحكم إيجابي (الشكل 4). كما هو متوقع ، كلما زاد تركيز سيسبلاتين ، انخفضت صلاحية الخلية. بعد ذلك ، تم استخدام مقايسة MTT لاختبار المركبات الحلقية الحلقية 6 و 7 وفورفوريلامين. تم استخدام فورفوريلامين لتحديد تأثير حلقة الفوران وحدها مقارنة بالإطار الحلقي. كما هو موضح في الشكل 5 ، أظهر فورفوريلامين وأوكسيم حلقي 6 سمية خلوية مماثلة. ومع ذلك ، كانت سمية المركب الحلقية 7 أكبر بشكل ملحوظ من سمية فورفوريلامين و 6. سيتم تصنيع مكتبة من الأوكسيم الحلقية الحلقية للتحقيق الكامل في السمية الخلوية بالإضافة إلى التأثيرات الأخرى المضادة للسرطان لهذه الدورات غير المتجانسة.
الشكل 1: بناء المركبات الحلقية الحلقية باستخدام تخليق المرحلة الصلبة المحدثة. الإطار اللولبي المتعامد مظلل باللون الأزرق. لاحظ أن الخطوة (ج) ليست ضرورية ، والتي تتجنب استخدام الكاشف السام TBAF. ظروف التفاعل هي كما يلي: (أ) فورفوريلامين ، DMF ، (ب) β-نيتروستيرين ، TMSCl ، TEA ، تولوين ، (ج) TBAF ، (د) هاليد الألكيل ، DMF ، و (ه) TEA ، DCM. الاختصارات: TBAF = فلوريد رباعي بوتيلامونيوم. DMF = ثنائي ميثيل فورماميد ؛ TMSCl = كلوريد ثلاثي ميثيل سيليل ؛ الشاي = ثلاثي إيثيل أمين. DCM = ثنائي كلورو ميثان ؛ ISOC = إضافة حلقية داخل الجزيئات سيليوكسي أوليفين. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 2: آلية فحص MTT. يتم تقليل ملح التترازوليوم الأصفر بشكل واضح من MTT عن طريق اختزال الميتوكوندريا في خلايا COS-7 الحية لتشكيل فورمازان أرجواني غير قابل للذوبان. اختصار: MTT = 3- (4′,5′-ثنائي ميثيل ثيازول-2′-يل)-2,5- بروميد ثنائي فينيل تيترازوليوم. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 3: مراقبة تقدم كل خطوة من خطوات تفاعل الطور الصلب بواسطة التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء. يشير تردد التمدد عند 1717 سم -1 إلى وجود إستر غير مشبع ، ويصور 1733 سم -1 استرا مشبعا ، وتشير الإشارة حوالي 3300-3500 سم -1 إلى وجود مجموعة هيدروكسيل. يتم أيضا عرض ترددات التمدد القابلة للكشف للبوليسترين. الاختصارات: REM = تجديد مايكل. ISOC = إضافة حلقية داخل الجزيئات سيليوكسي أوليفين. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 4: تأثيرات سيسبلاتين على صلاحية خلية COS-7 في مقايسة MTT المعدلة. تراوحت تركيزات سيسبلاتين من 0 ميكرومتر إلى 60 ميكرومتر. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 5: تأثيرات مركبات الاختبار على صلاحية خلية COS-7 في مقايسة MTT المعدلة. تراوحت التركيزات من 0 ميكرومتر إلى 100 ميكرومتر وتم رسمها على مقياس لوغاريتمي. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الجدول 1: تخطيط لوحة 96 بئر. كانت جميع صفوف بيانات الاختبار في ثلاث نسخ. تم استخدام الآبار التي تحتوي على خلايا COS-7 ووسط فقط كعناصر تحكم. للتأكد من أن DMSO لم يكن سبب السمية الخلوية في الخلايا التي تم جرعاتها بالسيسبلاتين ، تم استخدام الآبار التي تحتوي على DMSO فقط كضوابط للمذيبات. يتم تسليط الضوء على الآبار التي تحتوي على خلايا COS-7. الاختصارات: DMSO = ثنائي ميثيل سلفوكسيد ؛ PBS = محلول ملحي مخزن بالفوسفات. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
استند تخليق المركبات الحلقية الحلقية إلى الأبحاث السابقة التي أجراها هذا المختبر ، ولكن مع بعض التعديلات (الشكل 1)11,12. تمت مراقبة تقدم كل خطوة تفاعل بواسطة التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء. إضافة مايكل لرابط REM 1 مع فورفوريلامين الممنوح بالبوليمر 2 (IR 1722 cm-1 → 1731 cm-1). ومن التقرير السابق، أنتجت ISOC of 2 المركب الحلقية غير المتجانسة ثلاثية الحلقات 3، على النحو الذي أكده الكشف عن مجموعة TMS (IR 1214 cm-1). هذه خطوة حاسمة في التوليف حيث قدمت ISOC الانتقائية والانتقائية الفراغية اللازمة للمنتجات. لوحظ تردد تمدد مجموعة هيدروكسيل يبلغ 3500 سم -1 بدلا من تردد المجموعة الوظيفية TMS. قد يكون هذا لأن المركب ثلاثي الحلقات هو وسيط عابر يؤدي إلى النظام الحلقية الحلقية اللولبية.
تم العثور على أنواع مختلفة من راتنج حركة العين السريعة للحد من التوليف. منع البوليمر عالي التحميل (1.00 مليمول / جم) تخليق المركبات الحلقية الحلقية التي تحتوي على سلاسل جانبية ضخمة R2. بسبب أوجه التشابه في المجموعات الوظيفية في الراتنجات 4 و 5 ، كانت نتائج الأشعة تحت الحمراء غير حاسمة. لا يمكن تحديد نجاح هذه الخطوة إلا من خلال محاولة إعادة إنشاء رابط حركة العين السريعة (5 → 1). لم يحدث التجديد في الحالات التي تمت فيها إضافة مجموعة R2 ضخمة. يوصى باستخدام راتنجات منخفضة التحميل (0.5 مليمول / جم أو أقل) للتوليف الناجح. تتوافق طريقة التوليف هذه مع الإجراءات الموضحة في الأدبيات.
كاختبار أولي ، تم تطوير بروتوكول لفحص السمية الخلوية باستخدام MTT. على مدار العديد من التجارب ، تم اكتشاف خطوات وقيود حرجة. لكي يتم تطبيع النتائج في جميع الآبار ، يجب أن يتم زرع الخلايا بالتساوي عبر الآبار ، مما يستلزم قياس تركيز الخلية قبل البذر. تطلب الفحص لوحات ذات آبار مسطحة القاع ، حيث لا يمكن قراءة الامتصاص بدقة من الآبار ذات القاع المستدير. بالإضافة إلى ذلك ، كان لا بد من إزالة MTT الزائد الذي بقي بعد الحضانة لمنع التداخل في القراءات دون إزعاج الفورمازان غير القابل للذوبان.
يجب قراءة امتصاص الفورمازان المذاب عند 590 نانومتر. ومع ذلك ، استلزمت الأجهزة الحالية في المختبر أخذ قراءات عند 600 نانومتر بدلا من ذلك. وجد أن التخزين عند 0 درجة مئوية مهم للمواد الكيميائية المستخدمة في الفحص (سيسبلاتين ، جزيئات حلقية ، فورفوريلامين). تم استخدام DMSO - وهي مادة كيميائية ذات سمية خلوية معروفة - كمذيب لمركبات الاختبار واستخدمت لعمل تخفيفات للفحص. كان لا بد من تحضير كاشف MTT نفسه ، حيث تم تخزينه كمسحوق يحتاج إلى إذابة وتصفية ، حيث تتداخل الجسيمات غير القابلة للذوبان مع القراءات.
بشكل عام ، تهدف نتائج هذا الفحص إلى أن تكون أولية ، حيث تم اختبار عدد قليل فقط من الجزيئات. ومن المقرر إجراء اختبار شامل باستخدام بطارية من الجزيئات، وستصدر قريبا مخطوطة كاملة. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون التوليف قابلا للتطبيق على الأمينات المشتقة من pyrrole-2-carbaldehyde. في هذه الحالة ، يمكن تصنيع بيروليدينات الحلقية الحلقية واختبارها بحثا عن التأثيرات السامة للخلايا على خطوط الخلايا السرطانية.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم تمويل هذا العمل من خلال منحة من مجلس أبحاث أعضاء هيئة التدريس إلى KSH (مكتب البحوث والمنح ، جامعة أزوسا باسيفيك - الولايات المتحدة الأمريكية). A.N.G. و J.F.M. حاصلان على زمالة الخبرة البحثية العلمية الجامعية (SURE). S.K.M. و B.M.R. حاصلان على منح زمالة أبحاث العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (مركز البحوث في العلوم ، جامعة أزوسا باسيفيك - الولايات المتحدة الأمريكية). نحن ممتنون للدكتور ماثيو بيريزوك والدكتور فيليب كوكس للحصول على إرشادات حول المقايسات الحيوية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
CELLS | |||
COS-7 cells (ATCC CRL-1651) | ATCC | CRL-1651 | African green monkey kidney cells |
CHEMICALS | |||
1-Bromooctane | Sigma-Aldrich | 152951 | Alkyl-halide |
Allylbromide | Sigma-Aldrich | 337528 | Alkyl-halide |
Benzylbromide | Sigma-Aldrich | B17905 | Alkyl-halide |
Cisplatin | Cayman Chemical | 13119 | Cytotoxicity control |
Dichloromethane (DCM) | Sigma-Aldrich | 270997 | Solvent |
Dimethylformamide (DMF) | Sigma-Aldrich | 227056 | Solvent |
Dimethylsulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | 276855 | Solvent |
DMEM, high glucose, with L-glutamine | Genesee Scientific | 25-500 | Cell culture media |
FBS (Fetal bovine serum) | Sigma-Aldrich | F4135 | Cell culture media |
Furfurylamine | Acros Organics | 119800050 | reagent |
Iodomethane | Sigma-Aldrich | 289566 | Alkyl-halide |
Methanol | Sigma-Aldrich | 34860 | Solvent |
MTT ((3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazolium Bromide) | EMD Millipore | Calbiochem 475989-1GM | Reagent |
Phosphate-buffered Saline (PBS) | Genesee Scientific | 25-507 | Cell culture media |
REM Resin | Nova Biochem | 8551010005 | Polymer support; 0.500 mmol/g loading |
trans-β-nitrostyrene | Sigma-Aldrich | N26806 | Nitro-olefin reagent |
Toluene | Sigma-Aldrich | 244511 | Solvent |
Triethylamine (TEA) | Sigma-Aldrich | T0886 | Reagent for beta-elimination |
Trimethylsilyl chloride (TMSCl) | Sigma-Aldrich | 386529 | Reagent; CAUTION - highly volatile; creates HCl gas |
GLASSWARE/INSTRUMENTATION | |||
25 mL solid-phase reaction vessel | Chemglass | CG-1861-02 | Glassware with filter |
96 Well plate reader | Promega (Turner Biosystems) | 9310-011 | Instrument |
AVANCE III NMR Spectrometer | Bruker | N/A | Instrument; 300 MHz; Solvents: CDCl3 and CD3OH |
Thermo Scientific Nicole iS5 | Thermo Scientific | IQLAADGAAGFAHDMAZA | Instrument |
Wrist-Action Shaker | Burrell Scientific | 757950819 | Instrument |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved