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Platinum-based drugs analysis in preclinical anticancer research
Luis Galvez Montano
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Chemie)
Betreuer*in
Gunda Koellensperger
DOI
10.25365/thesis.57477
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26127.36421.343164-8
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Im Rahmen präklinischer Untersuchungen werden verschiedene Analysentechniken eingesetzt,
um Verstoffwechselung und zelluläre Angriffspunkte metallbasierter zu charakterisieren,
bevor diese in klinischen Studien näher untersucht werden. Das Ziel dieser Dissertation
war es, verschiedene analytische Techniken zu vergleichen und zu diskutieren, sowie die
Forschungsfelder metallomics und metabolomics zu verbinden. Diese Kombination kann
helfen, die Wirkungsweise des Arzneimittels, aber auch unerwünschte erworbene oder
intrinsische Resistenzen in der Chemotherapie besser zu verstehen.
In der ersten Veröffentlichung wurden vier verschiedene analytische Ansätze - Größenausschlusschromatographie
(SEC), Ultrahochleistungs-Größenausschlusschromatographie
(UHPLC SEC), Turbulent-Flow-Chromatographie (TFC) und Zentrifugal-Ultrafiltration, jeweils
gekoppelt mit ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry) - verglichen und diskutiert.
Zu diesem Zweck wurden ein auf Platin (IV) basierendes Arzneimittel, das nicht reaktiv
ist, und ein Platin (IV)-basiertes Arzneimittel mit Bindungsaffinität zu Albumin ex vivo in
fötalem Kälberserum (FCS) inkubiert. UHPLC SEC-ICP-MS zeigte die beste Ergebnisse unabhängig
von der Chemie der Analyten.
In der zweiten Veröffentlichung wurde die Kinetik von oxaliplatin in ex vivo Inkubationen in
FCS und in zytosolischen Fraktionen der Darmkrebslinie HCT116 mittels heart-cut UHPLC
SEC verbunden mit RP-Chromatographie (RP) und anschließender ICP-MS-Detektion untersucht.
Diese Strategie wurde festgelegt, weil in der ersten Veröffentlichung zwar die Überlegenheit
von UHPLC SEC gegenüber anderen Analysetechniken beobachtet wurde. Allerdings
war die Auflösung für die Quantifizierung des intakten Metallodrugs aber nicht ausreichte
und deshalb die Einführung einer orthogonalen Trenntechnik erforderlich war.
In der dritten Veröffentlichung wurde oxaliplatin in vitro an sensiblen und resistenten Zellen
der Darmkrebslinie HCT116 unter Kombination von metabolomics- und metallomics-
Ansätzen getestet. Beide –omics-Untersuchungen konnten am selben Zellextrakt durchgeführt
werden. Die Gesamtplatinkonzentration wurde für die zytosolische und die kernhaltige
Extraktfraktion mittels Fließinjektion gekoppelt an (FI)-ICP-MS bestimmt. Zur Metabolitenquantifizierung
wurde die zytosolische Fraktion mittels hydrophiler Interaktionsflüssigkeitschromatographie
(HILIC) in Verbindung mit hochauflösender Massenspektrometrie (HR-MS)
analysiert, wobei zielgerichtete und ungezielte Analysen zusammengeführt wurden. Es wurde
ein deutlicher Unterschied zwischen empfindlichen und resistenten Zellen auf beiden
Ebenen beobachtet, der weiter untersuchen werden, um den Wirkungsmechanismus des
Metallodrugs und die Resistenz in der Chemotherapie zu verstehen.
Abstract
(Englisch)
Different analytical techniques are employed in the field of metal-based anticancer drugs to
investigate the metabolism and interaction with cellular targets in preclinical studies prior to
clinical translation. The aim of this dissertation was to compare and discuss different analytical
techniques as well as to integrate the field of metallomics with another –omics field,
metabolomics. This combination will lead to an improved understanding of the drug’s mode
of action, and in the best scenario to understand unwanted acquired or intrinsic resistance in
chemotherapy.
In the first publication, four different analytical approaches, size-exclusion chromatography
(SEC), ultrahigh performance size-exclusion chromatography (UHPLC SEC), turbulent flow
chromatography (TFC) and centrifugal ultrafiltration, all of them coupled to inductively coupled
plasma-mass spectrometry (ICP-MS), were compared and discussed. For this end, a
platinum(IV)-based drug non-reactive and a platinum(IV)-based drug with binding properties
towards albumin were incubated ex vivo in fetal calf serum (FCS). UHPLC SEC-ICP-MS
showed the best results regardless of the chemistry of the analytes.
In the second publication, the kinetics of oxaliplatin was investigated in ex vivo incubations in
FCS and in cytosolic fractions of the colorectal cancer line HCT116 by heart-cut UHPLC
SEC coupled to reversed phase (RP) chromatography followed by ICP-MS detection. This
analytical methodology was established after observing in the first publication the superiority
of UHPLC SEC compared to other analytical techniques. However, the resolution was still
low for intact metallodrug quantification needing of an orthogonal approach.
In the third publication, metallomics and metabolomics were integrated in in vitro studies of
oxaliplatin in sensitive and resistant cells of the colorectal cancer line HCT116. The results
showed the possibility of combining both -omic approaches into one single cell extraction. In
metallomics, the total platinum in the cytosolic fraction as well as in the nucleus containing
fraction was quantified by flow injection coupled to (FI)-ICP-MS. In metabolomics, the cytosolic
fraction was analyzed by hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) coupled
to high resolution mass spectrometry (HR-MS) merging targeted and untargeted analysis. A
clear difference was observed between sensitive and resistant cells on both –ome levels
which will be further investigated to understand the mechanism of action of the metallodrug
and the resistance in chemotherapy.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
ICP-MS Metallomics Metabolomics Platinum-based drugs Orbitrap High-resolution mass spectrometry SEC TFC Centrigual ultrafiltration UHPLC SEC Heart-cut 2DSEC-RP-ICP-MS
Schlagwörter
(Deutsch)
ICP-MS Metallomics Metabolomics Platin-basiertes Arzneimittel Orbitrap hochauflösender Massenspektrometrie SEC TFC Zentrifugal-Ultrafiltration UHPLC SEC Heart-cut 2DSEC-RP-ICP-MS
Autor*innen
Luis Galvez Montano
Haupttitel (Englisch)
Platinum-based drugs analysis in preclinical anticancer research
Paralleltitel (Deutsch)
Platin-basiertes Arzneimittelanalyse in der präklinischen Krebsforschung
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
VII, 100 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Gunda Koellensperger
Klassifikation
35 Chemie > 35.39 Analytische Chemie: Sonstiges
AC Nummer
AC15639115
Utheses ID
50748
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 419 |