Sytotoksisuus on aineen kykyä vaikuttaa soluun myrkyllisesti. Myrkyllisiä aineita ovat immuunisolut ja tietyntyyppiset eläinmyrkyt , kuten meluisen kyykäärmeen ( Bitis arietans ) tai ruskean erakkohämähäkin ( Loxosceles reclusa ) myrkky.
Sytotoksisten aineiden vaikutuksesta solujen kohtalo kehittyy eri tavoin. Nekroosin kehittyessä solut menettävät kalvon eheyden ja kuolevat nopeasti hajoamisen seurauksena . Toisessa tapauksessa solut lopettavat aktiivisen kasvun ja jakautumisen (solujen elinkelpoisuus laskee) tai niissä aktivoituu geneettisesti säädelty ohjelmoidun solukuoleman prosessi ( apoptoosi ).
Nekroosiprosessissa solut turpoavat nopeasti , menettävät kalvon eheyden, pysäyttävät aineenvaihduntaprosessin ja vapauttavat sisältönsä ulkoiseen ympäristöön. In vitro nopean nekroosin läpikäyvillä soluilla ei ole aikaa ja energiaa käynnistää apoptoottisia mekanismeja ja ilmentää apoptoottisen kuoleman markkereita. Apoptoosille on tunnusomaista useat ominaiset tapahtumat solu- ja molekyylitasolla, mukaan lukien muutokset solun taitekertoimessa , sytoplasminen kutistuminen, tuman kondensaatio ja DNA :n pilkkoutuminen samankokoisiksi fragmenteiksi. Soluviljelmä, joka on tullut apoptoosin prosessiin , kulkee viimeisessä vaiheessa sekundaarisen nekroosin läpi . Aineenvaihdunta pysähtyy soluissa , ne menettävät kalvon eheyden ja hajoavat [1] .
Sytotoksisuuden testausmenetelmiä käytetään laajasti lääketeollisuudessa yhdistekirjastojen sytotoksisuuden seulomiseen. Tutkijat etsivät sytotoksista yhdistettä, jos he ovat kiinnostuneita esimerkiksi kehittämään terapeuttista ainetta, joka kohdistuu nopeasti jakautuviin syöpäsoluihin. Tai analysoi "tuloksena olevia" yhdisteitä korkeatehoisten lääkkeiden alkuseulonnassa ei-toivottujen sytotoksisten vaikutusten varalta, ennen kuin päätät kehittää niihin perustuva farmaseuttinen tuote.
Solukalvon eheyden arviointi on yleisin solujen elinkelpoisuuden ja sytotoksisten vaikutusten analyysi. Yleensä aineet, joilla on sytotoksisia vaikutuksia, rikkovat solukalvon eheyttä. Solujen elinkelpoisuuden arvioinnissa käytettävät väriaineet - trypaaninsininen (tripaaninsininen) ja propidiumjodidi (propidiumjodidi) - eivät normaalisti tunkeudu terveeseen soluun. Mutta jos solukalvo vaurioituu, se läpäisee värejä ja solunsisäiset komponentit värjäytyvät [1] . Päinvastoin, toinen kalvon eheyden arviointi käsittää entsyymien vapautumisen seurannan, jotka normaalisti eristetään solussa ulkopuolisesta ympäristöstä. Sytotoksisuuden arviointi määrittämällä laktaattidehydrogenaasin aktiivisuus (LDH-testi) perustuu LDH-molekyylin tutkimukseen. LDH pelkistää NAD:n (nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi) NADH:ksi (pelkistetty nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi), mikä johtaa värinmuutokseen vuorovaikutuksessa tietyn koettimen kanssa [2] . Todettiin, että proteaasin biomarkkerit antavat tutkijoille mahdollisuuden laskea elävien ja kuolleiden solujen suhteellisen lukumäärän yksittäisessä solupopulaatiossa. Elävien solujen proteaasi on aktiivinen vain soluissa, joissa on terve kalvo, mutta se menettää aktiivisuuden heti, kun solusta tulee läpäisevä ja proteaasi altistuu ulkoiselle ympäristölle. Kuolleiden solujen proteaasi ei voi paeta solukalvosta, ja se voidaan mitata vasta viljelyväliaineessa, kun kalvon eheys on menetetty [3] .
Sytotoksisuutta voidaan seurata myös 2-(4,5-dimetyyli-2-tiatsolyyli)-3,5-difenyyli-2H-tetratsoliumbromidilla (MTT) ja 2,3-bis-(2-metoksi-4-nitro-5) -sulfofenyyli)-2H-tetratsolium-5-karboksanilidi (XTT), joka muodostaa vesiliukoisen tuotteen (MTS-testi). Tämä testi arvioi solun pelkistyspotentiaalin kolorimetrisen reaktion aikana. Elävät solut pelkistävät MTS-reagenssin värillisiksi formatsaanijohdannaisiksi. Samanlainen redox-määritys, jossa käytetään fluoresoivaa väriainetta resatsuriini, on myös kehitetty. Sen lisäksi, että tutkijat ovat käyttäneet väriaineita osoittamaan solujen redox-potentiaalia niiden elinkelpoisuuden määrittämiseksi, tutkijat ovat kehittäneet testin, jossa ATP toimii elinkelpoisuusmarkkerina [1] . Tällaisia ATP-testejä ovat muun muassa bioluminesenssitestit, joissa ATP on rajoittava reagenssi lusiferaasireaktiossa [4] .
Lisäksi sytotoksisuus voidaan arvioida käyttämällä sulforodamiini-B (SRB) -testiä, WST-testiä ja klonogeenisuustestiä.
Sopivia testejä voidaan yhdistää ja suorittaa peräkkäin samoilla soluilla, jotta voidaan vähentää testikohtaisten väärien positiivisten ja väärien negatiivisten tulosten riskiä. Voit esimerkiksi käyttää sarjassa saatavien testien yhdistelmää LDH-XTT-NK (neutraali punainen analyysi)-SRB.
Merkkivapaa lähestymistapa sytotoksisen vasteen reaaliaikaiseen seurantaan kiinnittyneissä eläinsoluissa perustuu sähkövastuksen mittaamiseen, kun soluja kasvatetaan kullatuilla elektrodeilla. Tätä tekniikkaa kutsutaan solun alustan sähköimpedanssiherkkyydeksi (ECIS). Markkerittomilla reaaliaikaisilla menetelmillä voit tutkia sytotoksisen vasteen kinetiikkaa, eivätkä ne rajoitu kuvaan, kuten kolorimetriset päätepistetestit.
On erittäin tärkeää ennustaa kemikaalien sytotoksisuus aikaisempien arvioiden perusteella, eli in silico -testauksen perusteella [5] . Tätä tarkoitusta varten on ehdotettu QSAR-menetelmiä ja virtuaalista seulontaa. Näiden menetelmien riippumaton vertailu suoritettiin hankkeen "Toksikologia 2000-luvulla" [6] puitteissa .
Jotkut kemoterapiatyypit sisältävät sytotoksisia lääkkeitä, jotka häiritsevät erityisesti solujen jakautumista. Nämä lääkkeet eivät pysty erottamaan normaaleja ja pahanlaatuisia soluja, joten ne estävät solujen jakautumisprosessin kokonaan, jotta he ehtivät tuhota syöpäsolut ennen potilaan kuolemaa [7] [8] .
Vasta-aineista riippuvainen soluvälitteinen sytotoksisuus (ADCC) arvioi tiettyjen lymfosyyttien kykyä tappaa soluja, joita varten kohdesolut on leimattava vasta- aineilla . Samanaikaisesti lymfosyyttivälitteinen sytotoksisuus ei vaadi vasta-ainevälitystä, kuten ei komplementista riippuvainen sytotoksisuus ( CDC), jota komplementtijärjestelmä välittää.
Sytotoksisia lymfosyyttejä on kolme ryhmää: