سمیت سلولی
سمیت سلولی؛اندازه گیری اثرات نامطلوب بالقوه یک ماده بر یک ارگانیسم برای علم پزشکی و چندین صنعت حیاتی است. یکی از خواص یک ماده که باید شناخته شود، اثر سیتوتوکسیک آن است. این مقاله در مورد این موضوع بحث خواهد کرد.
برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت خدمات با ما تماس بگیرید.
تفاوت بین سمیت سلولی و سمیت
بسیاری از مواد اثر سمی دارند. برخی از آنها سمی تر از دیگران هستند، و این امری حیاتی است که دانشمندان و متخصصان پزشکی از اثرات آن و میزان تأثیر شدید آنها بر یک ارگانیسم اطلاع داشته باشند. سمیت به عنوان کیفیت سمی یا سمی بودن یک ماده (مثلاً یک دارو) تعریف می شود. سمیت بستگی به دوز دارد.
در حالی که سمیت یک اصطلاح کلی تر برای مضر بودن یک ماده برای ارگانیسم است. سمیت سلولی اصطلاحی است برای سمی بودن یک ماده برای سلول ها. یک ترکیب سیتوتوکسیک می تواند از طریق نکروز و یا آپوپتوز موجب آسیب یا مرگ سلولی شود. برخی از مواد سمیت سلولی بیشتری نسبت به سایرین دارند و هدف محققان اندازه گیری سطح سمیت سلولی یک ماده شیمیایی برای اطمینان از اینکه برای بیماران مضر و/یا کشنده نیست، هستند. نمونه هایی از عوامل سیتوتوکسیک شامل داروهای شیمی درمانی و سموم خاص است.
اندازه گیری سمیت سلولی
در حالی که سمیت سلولی را می توان به روش های مختلفی اندازه گیری کرد، رایج ترین روش ها اندازه گیری محتوای ATP، استفاده از نشانگرهای پروتئاز یا استفاده از رنگ های حیاتی مانند رنگ های فورمازان است. بیشتر سنجش‌های سیتوتوکسیک بر این فرض کار می‌کنند که یک سلول در حال مرگ دارای غشای سلولی آسیب‌دیده است که منجر به نشت اجزای سلولی به محیط اطراف می‌شود. غشاهای سلولی آسیب دیده همچنین اجازه نفوذ رنگ ها را به خود سلول می دهند. سپس این پدیده ها می توانند توسط محققان اندازه گیری و تجزیه و تحلیل شوند.
با این حال، فعالیت سیتوتوکسیک را می توان دست کم گرفت. این به این دلیل است که از بین رفتن یکپارچگی غشا بعداً در فرآیند سیتوتوکسیک رخ می دهد. برای جلوگیری از این امر، اخیراً سنجش‌های زیستی غیر رادیواکتیو جایگزین توسعه یافته‌اند. اینها سمیت سلولی را در نمونه های جمعیت سلولی در حال تکثیر و غیر تکثیر اندازه گیری می کنند. اندازه‌گیری ترکیباتی که از سلول‌های آسیب‌دیده نشت می‌کنند و نشت می‌کنند، امکان شناسایی آن سلول‌ها را در میان سلول‌های سالم و زنده فراهم می‌کند.
دو دسته از مولکول‌ها وجود دارند که می‌توانند در یک سنجش زیستی سمیت سلولی استفاده شوند. دسته اول رنگ‌های حیاتی مانند تریپان بلو یا رنگ‌های فلورسنت متصل شونده به DNA هستند - این رنگ‌ها معمولاً نمی‌توانند وارد سلول‌های زنده شوند، اما می‌توانند از غشای سلولی آسیب‌دیده عبور کنند. دسته دوم نشانگرهای سلولی هستند که از یک سلول آسیب دیده به بیرون نشت می کنند. اینها می توانند به طور مصنوعی معرفی شوند یا می توانند مولکول های طبیعی موجود مانند آنزیم ها باشند.
دانستن چند سلول زنده یا مرده هم در طول آزمایش و هم بعد از آن بسیار حیاتی است. علاوه بر این، اندازه گیری تعداد سلول های مرده انباشته شده در طول آزمایش نیز مفید است و همچنین تمایز بین سمیت سلولی و توقف رشد نیز مفید است. تخمین تعداد سلول های مرده انباشته شده می تواند حساس تر از اندازه گیری کاهش در یک نشانگر باشد.
برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت خدمات با ما تماس بگیرید.
سمیت سلولی و شیمی درمانی
یکی از زمینه هایی که اندازه گیری سمیت سلولی در آن نقش دارد، تحقیقات سرطان و داروهای شیمی درمانی است. دانستن اثرات سیتوتوکسیک یک دارو بر سلول سرطانی و هرگونه اثرات ناخواسته بر سلول های سالم و طبیعی بسیار حیاتی است. به عنوان مثال، برخی از داروهای مورد استفاده در شیمی درمانی تراتوژن هستند و باعث نقص عملکردی و فیزیکی در جنین یا جنین می شوند.
تست سمیت سلولی چیست؟
سنجش سمیت سلولی: ارزیابی ایمنی دارو و تکثیر سلولی
سنجش‌های سمیت سلولی برای تجزیه و تحلیل توانایی ترکیبات دارویی خاص برای از بین بردن سلول‌های سالم ارگانیسم ایجاد می‌شوند. ترکیبات سیتوتوکسیک می توانند منجر به مرگ تصادفی سلولی (به آن نکروز) یا مرگ برنامه ریزی شده سلولی (به عنوان آپوپتوز) شوند. در طول مراحل تحقیقات غیر بالینی و بالینی کشف و توسعه دارو، سنجش‌های سمیت سلولی پروفایل ایمنی نامزد دارو را ارزیابی می‌کنند. این روش در شناسایی اثرات خارج از هدف ترکیبات دارویی خاص بر بدن انسان ارزشمند است.
برای ترکیبات دارویی توسعه یافته برای درمان سرطان، سنجش سمیت سلولی در انواع فعالیت های آزمایشی حیاتی است. ترکیباتی که می توانند مانع یا توقف تکثیر سلولی شوند، کاندیدهای قوی ضد سرطانی هستند.
سنجش سمیت سلولی چندگانه برای ارزیابی عملکردهای مختلف سلولی مانند نفوذپذیری غشای سلولی، فعالیت آنزیمی، تولید ATP، چسبندگی سلولی، جذب نوکلئوتید و تولید کوآنزیم استفاده می‌شود. سنجش سمیت سلولی باید بر اساس ترکیب دارویی و با در نظر گرفتن دقیق عملکرد سلولی انتخاب شود. موثرترین روش برای ارزیابی سمیت سلولی ترکیب دارویی، ارزیابی یکپارچگی غشای سلولی است. سلول های دارای اثرات سیتوتوکسیک اغلب نشانه هایی از به خطر افتادن یکپارچگی غشاء را نشان می دهند.
نقش سنجش سمیت سلولی در طول توسعه دارو چیست؟
سنجش سمیت سلولی: از کشف دارو و مراحل پیش بالینی تا بالینی
هر داروی کاندید جدید قبل از تایید به طور مداوم تحت آزمایشات گسترده ای برای ایمنی و اثربخشی قرار می گیرد. آزمایش سمیت سلولی یکی از راه‌های آزمایش ایمنی دارو بر روی سلول‌های هدف و خارج از هدف در مراحل اولیه توسعه دارو است. آزمایش سمیت برای اثرات روی و خارج از هدف برای تجویز ایمن دارو ضروری است.
ارزیابی های آزمایشگاهی سمیت یک ترکیب دارویی را در بدن انسان نشان می دهد. نفوذپذیری، پایداری متابولیک و برهمکنش‌های سیستم‌های ناقل غشایی در مدل‌های سلولی مربوط به بدن انسان ارزیابی می‌شوند. مشخصات ایمنی با ترکیب تست سنجش سمیت سلولی با تست‌های in vivo جذب، توزیع، متابولیسم و دفع به دست می‌آید.
اگرچه هدف سنجش سمیت سلولی یافتن سمیت ترکیب دارو یا ترکیب نمونه است، اما بعید است که سمیت را با یک آزمایش به طور دقیق ارزیابی کند. مدل‌های غربالگری چندگانه برای ارزیابی بقای سلولی در رده‌های سلولی مختلف انسانی استفاده می‌شود.
به طور خلاصه، سمیت سلولی سلولی به توانایی برخی مواد شیمیایی یا سلول های واسطه برای تخریب سلول های زنده اشاره دارد. با استفاده از یک ترکیب سیتوتوکسیک، سلول های زنده سالم می توانند تحت نکروز (مرگ تصادفی سلولی) یا آپوپتوز (مرگ برنامه ریزی شده سلولی) قرار گیرند.
با توجه به این اطلاعات، توانایی اندازه‌گیری دقیق سمیت سلولی می‌تواند ابزار بسیار ارزشمندی در شناسایی ترکیباتی باشد که ممکن است خطرات سلامتی خاصی را در انسان ایجاد کنند. این می تواند در مرحله تحقیقاتی توسعه محصولات دارویی جدید برای اطمینان از ایمنی مصرف کنندگان نهایی اهمیت حیاتی داشته باشد.
سمیت سلولی سلولی، سمیت سلولی را اندازه گیری کنید اندازه گیری سمیت سلولی نیز در فرآیند تولید داروهای ضد سرطانی ضروری است. با تعیین سطح سمیت سلولی سلول‌های سرطانی، داروهای ضد سرطان می‌توانند از تکثیر سلول‌های هدف یا با بهم زدن مواد ژنتیکی آنها یا با مسدود کردن مواد مغذی مورد نیاز سلول‌ها برای زنده ماندن جلوگیری کنند.
علاوه بر این، درک مکانیسم های دخیل در سمیت سلولی می تواند به محققان دانش عمیق تری در مورد فرآیندهای بیولوژیکی (اعم از نرمال و غیر طبیعی) حاکم بر رشد سلولی، تکثیر سلولی و مرگ بدهد.
اندازه گیری سمیت سلولی
در حالی که می‌توان آن را به روش‌های مختلف اندازه‌گیری کرد، ارزیابی زنده‌مانی سلولی از طریق استفاده از رنگ‌های حیاتی (رنگ‌های فورمازن)، نشانگرهای زیستی پروتئاز یا با اندازه‌گیری محتوای ATP برخی از بیشترین روش‌های مورد استفاده در تعیین سمیت سلولی هستند. رنگ‌های فورمازان محصولات کروموژنیک هستند که از احیای نمک‌های تترازولیوم توسط دهیدروژنازها مانند لاکتات دهیدروژناز (LDH) و ردوکتازها تشکیل می‌شوند که در مرگ سلولی آزاد می‌شوند. نمک های رایج تترازولیوم عبارتند از INT، MTT، MTS و XTT. سمیت سلولی سلولی را نیز می توان با استفاده از سنجش SRB و WST-1 که هر دو برای غربالگری با توان بالا ایده آل در نظر گرفته می شوند، بررسی کرد.
اکثر سنجش‌های سمیت سلولی بر این فرض کار می‌کنند که سلول‌های در حال مرگ غشاهای سلولی بسیار آسیب‌دیده‌ای دارند که اجازه آزاد شدن اجزای سیتوپلاسمی یا نفوذ رنگ‌های فلورسنت را در ساختار سلولی می‌دهد. برای از بین بردن مشکل دست کم گرفتن فعالیت سیتوتوکسیک به دلیل این واقعیت که از دست دادن یکپارچگی غشاء معمولاً در اواخر فرآیند اتفاق می افتد، زیست سنجشی غیر رادیواکتیو جایگزین برای اندازه گیری سمیت سلولی برای نمونه های سلولی در حال تکثیر و غیر تکثیر ایجاد شده است.
مقالات پیشنهادی:
بررسی قابلیت رشد و مهار میکروب ها (GPT)
بررسی خاصیت ضد میکروبی انواع ضد عفونی کننده های پزشکی
چرا سمیت سلولی را اندازه گیری کنیم؟
دو دلیل عمده وجود دارد که چرا سمیت سلولی در تحقیقات علوم زیستی مورد مطالعه قرار می‌گیرد: یا می‌خواهید سلول‌های خاصی بمیرند و به دنبال ترکیب/شرایط کافی باشید یا می‌خواهید سمیت سلولی را در سلول‌های خاص حذف کنید.
سمیت سلولی "خوب".
سمیت سلولی در درمان سرطان و همچنین در درمان برخی بیماری‌های خودایمنی مطلوب است. برای درمان سرطان، کشتن انتخابی سلول های تومور هدف اصلی است. هدف شیمی درمانی مرسوم آسیب رساندن به DNA سلول سرطانی و در نتیجه سوق دادن آن به آپوپتوز به جای تکثیر است. سمیت سلولی انتخابی برای سلول های بدخیم به دلیل تکثیر سریع و کنترل نشده آنها است که زمان برای ترمیم DNA آسیب دیده باقی نمی گذارد و در نهایت منجر به فروپاشی در طول تکثیر سلولی می شود. سنجش های سمیت سلولی به یافتن عوامل کشنده سرطان کمک می کند و امکان مقایسه در شرایط آزمایشگاهی عوامل یا شرایط در نظر گرفته شده برای درمان سرطان را فراهم می کند.
به منظور مدیریت بیماری‌های خودایمنی شدید، از داروهای سیتوتوکسیک برای کاهش تعداد سلول‌های ایمنی استفاده می‌شود که به اشتباه به جای پاتوژن‌ها، بدن را مورد خطاب قرار می‌دهند. دوز داروهای سیتوتوکسیک مورد استفاده برای مدیریت بیماری های خودایمنی مانند آرتریت روماتوئید کمتر است و اغلب به اندازه کافی برای کند کردن تکثیر سلول های ایمنی کارآمد هستند اما لزوماً برای القای مرگ سلولی نیستند. این خط ریز را می توان با استفاده از روش هایی که در مورد سمیت سلولی گزارش می کنند، مطالعه کرد.
سمیت سلولی "بد".
برعکس، بیشتر داروها برای سلول‌ها سیتوتوکسیک نیستند، زیرا ممکن است بر کل ارگانیسم تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، داروهای جدید مورد آزمایش قرار می گیرند که آیا آنها به قلب و عروق آسیب می رسانند یا خیر، زیرا این امر منجر به سمیت قلبی و مرگ بالقوه می شود. همین امر در مورد سلول های هر اندام حیاتی نیز صادق است. به همین دلیل، سنجش سمیت سلولی ممکن است اثرات نامطلوب احتمالی داروهای جدید را در مراحل اولیه توسعه دارو که در گذشته مستلزم حذف داروهای تایید شده از قبل از بازار بود، شناسایی کند.
چگونه سمیت سلولی را اندازه گیری کنیم؟
سنجش سمیت سلولی از رویدادهایی استفاده می‌کند که در حین مرگ سلولی اتفاق می‌افتند، مانند از دست دادن یکپارچگی غشاء، فعال شدن آنزیم‌های مرگ سلولی به نام کاسپاز، یا تغییرات فنوتیپی در سطح سلول.
غشای سلولی در طی رویدادهای سیتوتوکسیک مانند نکروز و همچنین در مراحل پایانی آپوپتوز یکپارچگی خود را از دست می دهد. می توان آن را با اندازه گیری فعالیت آنزیمی که از طریق غشاء نشت می کند شناسایی کرد: لاکتات دهیدروژناز (LDH). یک روش رنگ سنجی فراوانی LDH را در مایع رویی کشت سلولی با استفاده از تشکیل وابسته به LDH از فورمازان رنگی تعیین می کند. هرچه LDH بیشتر از غشای سلولی نشت کرده باشد، کروموفور بیشتری ساخته می شود و شرایط آزمایش شده سیتوتوکسیک تر است.
نفوذپذیری غشاء بیشتر برای اندازه گیری سمیت سلولی با استفاده از رنگ های DNA فلورسنت که به غشای سلولی دست نخورده نفوذ نمی کنند، استفاده می شود. فقط اگر سلول در حال مرگ باشد و غشای آن متخلخل شود، رنگ وارد می شود، به DNA متصل می شود و فلورسانس از خود نشان می دهد.
سمیت سلولی به موادی اطلاق می شود که مشخص می کنند یک ماده چقدر می تواند برای سلول ها سمی یا سمی باشد. تماس با مواد سیتوتوکسیک می تواند باعث آسیب دائمی سلولی و حتی مرگ شود. آزمایشات آزمایشگاهی معمولاً بر روی مواد یا اجزای موجود در داروها یا وسایل پزشکی برای تعیین سطح سمیت سلولی انجام می شود. در مورد ریشه شناسی، اصطلاح "سیتوتوکسیسیته" ترکیبی از دو کلمه یونانی است: "kytos" که به سلول اشاره دارد و "toxicon" که به سم اشاره دارد.
موادی که می توانند به عنوان سیتوتوکسیک توصیف شوند ممکن است شامل برخی از مواد شیمیایی و حتی انواع سلول های دیگر باشند. وقتی صحبت از مواد شیمیایی به میان می آید، آنهایی که به طور طبیعی تولید می شوند مانند برخی از عنکبوت ها و مارها می توانند به شکل سم حیوانات باشند. به عنوان مثال، خانواده افعی‌ها نوعی سیتوتوکسین به نام هموتوکسین ترشح می‌کنند که می‌تواند گلبول‌های قرمز خون را تجزیه کند و باعث خونریزی داخلی و آسیب اندام شود. یکی دیگر از سیتوتوکسین های خطرناک کاردیوتوکسین است که اغلب با نیش سمی شاه کبرا همراه است. این سم به سلول‌های ماهیچه‌ای در قلب می‌چسبد و باعث می‌شود که این اندام پمپاژ خون را متوقف کند که می‌تواند منجر به مرگ شود.
در مورد مواد شیمیایی تولید شده مصنوعی، سمیت سلولی آنها همیشه اثر منفی ندارد، اما در واقع می تواند برای درمان استفاده شود. این مورد در مورد شیمی درمانی نیز صادق است که یک گزینه درمانی رایج برای بیماران سرطانی است. یکی از ویژگی های سلول های بدخیم یا سرطانی این است که با سرعت غیرعادی تکثیر می شوند. شیمی درمانی یا از تکثیر این سلول ها جلوگیری می کند یا در نهایت آنها را از بین می برد.
مقالات بیشتر:
تست خون سازگاری و هولیز کنندگی
تست های سمیت سلولی چیست؟
تست سمیت سلولی یکی از مهم ترین روش های آزمایش در ارزیابی بیولوژیکی ماده دارویی است (سری استاندارد DIN EN ISO 10993). هدف از این ارزیابی ایمنی ماده دارویی برای استفاده در انسان است. آزمایش سمیت سلولی در شرایط آزمایشگاهی در اینجا اهمیت ویژه ای دارد زیرا هر گونه اثر سیتوتوکسیک یک محصول را ثبت می کند، اما علت دقیق آن را مشخص نمی کند.
فیبروبلاست ها (سلول های بافت همبند) برای این آزمایش استفاده می شوند زیرا به مواد سمی بسیار حساس هستند. سلول ها با خود محصول یا عصاره محصول به مدت چند روز انکوبه می شوند.
در پایان انکوباسیون، سلول ها از نظر تغییرات مورفولوژیکی و تغییر رفتار رشد به صورت میکروسکوپی بررسی می شوند، سپس برای تعیین کمیت تعداد سلول ها رنگ آمیزی می شوند. تأثیر محصول بر رشد (تکثیر) سلول ها را می توان از نسبت تعداد سلول های در تماس با محصول به سلول های کنترل تعیین کرد و می توان اظهاراتی در مورد مهار رشد توسط محصول بیان کرد.
یک اثر سمی می تواند از خود محصول (مواد، پوشش) یا باقی مانده ها (مثلاً از عوامل تمیز کننده) یا ناخالصی های روی سطح محصول رخ دهد. بنابراین، یک یافته مثبت در یک آزمایش سمیت سلولی آزمایشگاهی ممکن است منجر به یک سری آزمایشات دیگر شود که باید هدفشان یافتن علت دقیق اثر سیتوتوکسیک باشد.
سمیت سلولی به میزان اثرات سمی در یک سلول به حالت زنده اشاره دارد. یک سری آزمایش برای درک این رابطه انجام می شود. در واقع تست هایی که با اندازه گیری میزان تکثیر و اثرات سمی در سلول ارزیابی می شوند، تست های سمیت سلولی نامیده می شوند.
این آزمون ها در عنوان اصلی 3 خلاصه می شوند.
آزمایش با نمک های تترازولیوم
سنجش آزادسازی آنزیم LDH
آنها آزمایش های سمیت سلولی را ایجاد می کنند که شامل روش های لومینسانس است.
آزمایشات با استفاده از نمک های تترازولیوم: نمک های تترازولیوم ترکیباتی هستند که ترکیبات آلی هتروسیکلیک هستند. از زمان کشف آن، با بیش از 1000 عضو سنتز و تعریف شده است (آلتمن، 1976). علاوه بر کاهش نمک های تترازولیوم با به دست آوردن الکترون، به تبدیل فرمازان به ساختاری به نام تغییر رنگ نیز کمک می کند. واکنش های رنگی فقط در سلول های زنده رخ می دهد. آزمایشات تترازولیوم در سه مرحله انجام می شود. در مرحله اول سلول های زنده در معرض مقدار معینی از مواد سمی قرار می گیرند. در مرحله دوم ماده سمی از یکدیگر جدا شده و ترکیب تترازولیوم به آن اضافه شده و به مدت 1-4 ساعت انکوبه می شود.
سنجش رهاسازی آنزیم LDH: روش دیگری که برای تجزیه و تحلیل زنده ماندن سلول استفاده می شود، تعیین فعالیت لاکتات دهیدروژناز (LDH) آزاد شده در محیط توسط سلول های آسیب دیده یا مرده است. لاکتات دهیدروژناز به عنوان یک آنزیم سیتوپلاسمی شناخته شده است که در تمام سلول ها یافت می شود. هنگامی که سلول ها در معرض اثرات سمی قرار می گیرند، یکپارچگی غشای پلاسمایی مختل می شود و آنزیم LDH از سلول ها به محیط نشت می کند. به همین دلیل، ارزیابی آسیب با اندازه گیری فعالیت آنزیم LDH پس از قرار گرفتن در معرض انجام می شود.
روش های لومینسانس: تست فلورسانس آبی Alamar و سایر روش های فلورسانس: تست Alamar Blue برای اولین بار توسط Erb و Ehlers (1950) برای تعیین آلودگی باکتریایی در مایعات بیولوژیکی و شیر، بعدا توسط احمد و همکاران توسعه یافت. (1950) این آزمایش ها را به عنوان یک گزینه ثانویه برای آزمایش جفت شدن تیمیدین رادیواکتیو تطبیق داد.
این روش بر اساس تبدیل ترکیبی به نام Alamar Blue (Resazurin) به ترکیب Resorufin با سلول های زنده است. رسازورین به عنوان یک ردوکس با رنگ آبی اکسیداتیو شناخته می شود که آزادانه از طریق غشای سلولی وارد سلول می شود. در آنجا کاهش یافته و به یک ترکیب فلورسنت رزوروفین صورتی تبدیل می شود. سلول های مرده نمی توانند رسازورین را کاهش دهند و به دلیل از دست دادن فعالیت متابولیک، سیگنال فلورسنت تولید می کنند. سیگنال حاصل با استفاده از فلورومترها تشخیص داده می شود و با افزایش تعداد سلول های زنده، شدت آن افزایش می یابد.