Nanoparticle usage and protection measures in the manufacturing industry : a representative survey

Addressing the risks of nanoparticles requires knowledge about release into the environment and occupational exposure. However, such information currently is not systematically collected; therefore, this risk assessment lacks quantitative data. The goal was to evaluate the current level of nanoparticle usage in Swiss industry as well as health, safety, and environmental measures, and the number of potentially exposed workers. A representative, stratified mail survey was conducted among 1626 clients of the Swiss National Accident Insurance Fund (SUVA), which insures 80,000 manufacturing firms, representing 84% of all Swiss manufacturing companies (947 companies answered the survey for a 58.3% response rate). The extrapolation to all Swiss manufacturing companies results in 1309 workers (95% confidence interval [CI]: 1073 to 1545) potentially exposed to nanoparticles in 586 companies (95% CI: 145 to 1027). This corresponds to 0.08% of workers (95% CI: 0.06% to 0.09%) and to 0.6% of companies (95% CI: 0.2% to 1.1%). The industrial chemistry sector showed the highest percentage of companies using nanoparticles (21.2%). Other important sectors also reported nanoparticles. Personal protection equipment was the predominant protection strategy. Only a few applied specific environmental protection measures. This is the first nationwide representative study on nanoparticle use in the manufacturing sector. The information gained can be used for quantitative risk assessment. It can also help policymakers design strategies to support companies developing a safer use of nanomaterial. Notingthe current low use of nanoparticles, there is still time to proactively introduce protective methods. If the predicted "nano-revolution" comes true, now is the time to take action. [Supplementary materials are available for this article. Go to the publisher's online edition of Journal of occupational and Environmental Hygiene for the following free supplemental resource: a pdf file containing a detailed description of the approach to statistical analyses, English translation of the questionnaire, additional information for Figure 1, and additional information for the SUVA-code.] [Authors]

Improvement in secondary hyperparathyroidism due to drug adherence monitoring in dialysis patients.

BACKGROUND: Poor medication adherence is a frequent cause of treatment failure but is difficult to diagnose. In this study we have evaluated the impact of measuring adherence to cinacalcet-HCl and phosphate binders in dialysis patients with uncontrolled secondary hyperparathyroidism. METHODS: 7 chronic dialysis patients with iPTH-levels >= 300 pg/ml despite treatment with >= 60 mg cinacalcet-HCl were included. Medication adherence was measured using the "Medication Events Monitoring System" during 3 months, followed by another 3-month period without monitoring. The adherence results were monthly discussed with the patients, as well as strategies to improve them. RESULTS: During monitoring, the percentage of prescribed doses taken was higher for cinacalcet-HCl (87.4%) and sevelamer (86.3%) than for calcium acetate (76.1%), as was the taking adherence (81.9% vs. 57.3% vs. 49.1%) but not the percentage of drug holidays (12.3% vs. 4.5% vs. 3.6%). Mean PO4 levels (from 2.24 +/- 0.6 mmol/l to 1.73 +/- 0.41 mmol/l; p = 0.14) and Ca++ x PO4 product (4.73 +/- 1.43 to 3.41 +/- 1.04 mmol2/l2; p = 0.12) improved and iPTH-level improved significantly from 916 +/- 618 pg/ml to 442 +/- 326 pg/ml (p = 0.04), without any change in medication. However, as drug monitoring was interrupted, all laboratory parameters worsened again. CONCLUSIONS: Assessment of drug adherence helped to document episodes of non-compliance and helped to avoid seemingly necessary dose increases.

A new rating scale to evaluate the potential benefit of therapeutic drug monitoring

Aims: Therapeutic Drug Monitoring (TDM) is an established tool to optimize thepharmacotherapy with immunosupressants, antibiotics, antiretroviral agents, anticonvulsantsand psychotropic drugs. The TDM expert group of the Association ofNeuropsychopharmacolgy and Pharmacopsychiatry recommended clinical guidelinesfor TDM of psychotropic drugs in 2004 and in 2011. They allocate 4 levelsof recommendation based on studies reporting plasma concentrations and clinicaloutcomes. To evaluate the additional benefit for drugs without direct evidence forTDM and to verify the recommendation levels of the expert group the authorsbuilt a new rating scale. Methods: This rating scale included 28 items and wasdivided in 5 categories: Efficacy, toxicity, pharmacokinetics, patient characteristicsand cost effectiveness. A literature search was performed for 10 antidepressants,10 antipsychotics, 8 drugs used in the treatment of substance related disordersand lithium, thereafter, a comparison with the assessment of the TDMexpert group was carried out. Results: The antidepressants as well as the antipsychoticsshowed a high and significant correlation with the recommendations inthe consensus guidelines. However, meanderings could be detected for the drugsused in the therapy of substance related disorders, for which TDM is mostly notestablished yet. The result of the antidepressants and antipsychotics permits aclassification of the reachable points; upper 13 - TDM strongly recommended10 to 13 - TDM recommended, 8 to 10 - TDM useful and below 8 - TDMpotentially useful. Conclusion: These results suggest this rating scale is sensitiveto detect the appropriateness of TDM for drug treatment. For those drugs TDM isnot established a more objective estimation is possible, thus the scoring helps tofocus on the most likely drugs to require TDM.

Construction and Quantitative Evaluation of a Dual Specific Promoter System for Monitoring the Expression Status of Stra8 and c-kit Genes.

Applications of genetic constructs with multiple promoters, which are fused with reporter genes and simultaneous monitoring of various events in cells, have gained special attention in recent years. Lentiviral vectors, with their distinctive characteristics, have been considered to monitor the developmental changes of cells in vitro. In this study, we constructed a novel lentiviral vector (FUM-M), containing two germ cell-specific promoters (Stra8 and c-kit), fused with ZsGreen and DsRed2 reporter genes, and evaluated its efficiency in different cells following treatments with retinoic acid and DMSO. Several cell lines (P19, GC-1 spg and HEK293T) were transduced with this vector, and functional capabilities of the promoters were verified by flow cytometry and quantitative RT-PCR. Our results indicate that FUM-M shows dynamic behavior in the presence and absence of extrinsic factors. A correlation was also observed between the function of promoters, present in the lentiviral construct and the endogenous level of the Stra8 and c-kit mRNAs in the cells. In conclusion, we recommend this strategy, which needs further optimization of the constructs, as a beneficial and practical way to screen chemical inducers involved in cellular differentiation toward germ-like cells.

Targeting anticancer therapy : clinical and preclinical approaches

AbstractCancer treatment has shifted from cytotoxic and nonspecific chemotherapy to chronic treatment with targeted molecular therapies. These new classes of drugs directed against cancer-specific molecules and signaling pathways, act at a particular level of the tumor cell development. However, in both types of therapeutic approaches (standard cytotoxic chemotherapy and targeted signal transduction inhibitions), toxicity and side effects can occur. The aim of this thesis was to investigate various approaches to improve the activity and tolerability of cancer treatment, in a clinical setting, a) by molecular targeting through the use of tyrosine kinase inhibitors (TKIs), whose dosage can be adapted to each patient according to plasma levels, and, b) in a preclinical model, by tissue targeting with locoregional administration of cytotoxic chemotherapy to increase drug exposure in the target tissue while reducing systemic toxicity of the treatment.A comprehensive program for the Therapeutic Drug Monitoring (TDM) of the new class of targeted anticancer drugs of TKIs in patient's blood has been therefore initiated comprising the setting up, validation and clinical application of a multiplex assay by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry of TKIs in plasma from cancer patients. Information on drugs exposure may be clinically useful for an optimal follow-up of patients' anticancer treatment, especially in case of less than optimal clinical response, occurrence of adverse drug reaction effects and the numerous risks of drug-drug interactions. In this context, better knowledge of the potential drug interactions between TKIs and widely prescribed co- medications is of critical importance for clinicians, to improve their daily care of cancer patients. For one of the first TKI imatinib, TDM interpretation is nowadays based on total plasma concentrations but, only the unbound (free) form is likely to enter cell to exert its pharmacological action. Pharmacokinetic analysis of the total and free plasma level of imatinib measured simultaneously in patients have allowed to refine and validate a population pharmacokinetic model integrating factors influencing in patients the exposure of pharmacological active species. The equation developed from this model may be used for extrapolating free imatinib plasma concentration based on the total plasma levels that are currently measured in TDM from patients. Finally, the specific influence of Pglycoprotein on the intracellular disposition of TKIs has been studies in cell systems using the siRNA silencing approach.Another approach to enhance the selectivity of anticancer treatment may be achieved by the loco-regional administration of a cytostatic agent to the target organ while sparing non- affected tissues. Isolated lung perfusion (ILP) was designed for the treatment of loco-regional malignancies of the lung but clinical results have been so far disappointing. It has been shown in a preclinical model in rats that ILP with the cytotoxic agent doxorubicin alone allows a high drug uptake in lung tissue, and a low systemic toxicity, but was characterized by a high spatial tissular heterogeneity in drug exposure and doxorubicin uptake in tumor was comparatively smaller than in normal lung tissue. Photodynamic therapy (PDT) is a new approach for the treatment of superficial tumors, and implies the application of a sensitizer activated by a laser light at a specific wavelength, that disrupts endothelial barrier of tumor vessels to increase locally the distribution of cytostatics into the tumor tissue. PDT pre-treatment before intravenous administration of liposomal doxorubicin was indeed shown to selectively increase drug uptake in tumors in a rat model of sarcoma tumors to the lung.RésuméLe traitement de certains cancers s'est progressivement transformé et est passé de la chimiothérapie, cytotoxique et non spécifique, au traitement chronique des patients avec des thérapies moléculaires ciblées. Ces médicaments ont une action ciblée en interférant à un niveau spécifique du développement de la cellule tumorale. Dans les deux types d'approches thérapeutiques (chimiothérapie cytotoxique et traitements ciblés), on est confronté à la présence de toxicité et aux effets secondaires du traitement anticancéreux. Le but de cette thèse a donc été d'étudier diverses approches visant à améliorer l'efficacité et la tolérabilité du traitement anticancéreux, a) dans le cadre d'une recherche clinique, par le ciblage moléculaire grâce aux inhibiteurs de tyrosines kinases (TKIs) dont la posologie est adaptée à chaque patient, et b) dans un modèle préclinique, par le ciblage tissulaire grâce à l'administration locorégionale de chimiothérapie cytotoxique, afin d'augmenter l'exposition dans le tissu cible et de réduire la toxicité systémique du traitement.Un programme de recherche sur le suivi thérapeutique (Therapeutic Drug Monitoring, TDM) des inhibiteurs de tyrosine kinases a été ainsi mis en place et a impliqué le développement, la validation et l'application clinique d'une méthode multiplex par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem des TKIs chez les patients souffrant de cancer. L'information fournie par le TDM sur l'exposition des patients aux traitements ciblés est cliniquement utile et est susceptible d'optimiser la dose administrée, notamment dans les cas où la réponse clinique au traitement des patients est sous-optimale, en présence d'effets secondaires du traitement ciblé, ou lorsque des risques d'interactions médicamenteuses sont suspectés. Dans ce contexte, l'étude des interactions entre les TKIs et les co-médications couramment associées est utile pour les cliniciens en charge d'améliorer au jour le jour la prise en charge du traitement anticancéreux. Pour le premier TKI imatinib, l'interprétation TDM est actuellement basée sur la mesure des concentrations plasmatiques totales alors que seule la fraction libre (médicament non lié aux protéines plasmatiques circulantes) est susceptible de pénétrer dans la cellule pour exercer son action pharmacologique. L'analyse pharmacocinétique des taux plasmatiques totaux et libres d'imatinib mesurés simultanément chez les patients a permis d'affiner et de valider un modèle de pharmacocinétique de population qui intègre les facteurs influençant l'exposition à la fraction de médicament pharmacologiquement active. L'équation développée à partir de ce modèle permet d'extrapoler les concentrations libres d'imatinib à partir des concentrations plasmatiques totales qui sont actuellement mesurées lors du TDM des patients. Finalement, l'influence de la P-glycoprotéine sur la disposition cellulaire des TKIs a été étudiée dans un modèle cellulaire utilisant l'approche par la technologie du siRNA permettant de bloquer sélectivement l'expression du gène de cette protéine d'efflux des médicaments.Une autre approche pour augmenter la sélectivité du traitement anticancéreux consiste en une administration loco-régionale d'un agent cytostatique directement au sein de l'organe cible tout en préservant les tissus sains. La perfusion isolée du poumon (ILP) a été conçue pour le traitement loco-régional des cancers affectant les tissus pulmonaires mais les résultats cliniques ont été jusqu'à ce jour décevants. Dans des modèles précliniques chez le rat, il a pu être démontré que l'ILP avec la doxorubicine, un agent cytotoxique, administré seul, permet une exposition élevée au niveau du tissu pulmonaire, et une faible toxicité systémique. Toutefois, cette technique est caractérisée par une importante variabilité de la distribution dans les tissus pulmonaires et une pénétration du médicament au sein de la tumeur comparativement plus faible que dans les tissus sains.La thérapie photodynamique (PDT) est une nouvelle approche pour le traitement des tumeurs superficielles, qui consiste en l'application d'un agent sensibilisateur activé par une lumière laser de longueur d'onde spécifique, qui perturbe l'intégrité physiologique de la barrière endothéliale des vaisseaux alimentant la tumeur et permet d'augmenter localement la pénétration des agents cytostatiques.Nos études ont montré qu'un pré-traitement par PDT permet d'augmenter sélectivement l'absorption de doxorubicine dans les tumeurs lors d'administration i.v. de doxorubicine liposomale dans un modèle de sarcome de poumons de rongeurs.Résumé large publicDepuis une dizaine d'année, le traitement de certains cancers s'est progressivement transformé et les patients qui devaient jusqu'alors subir des chimiothérapies, toxiques et non spécifiques, peuvent maintenant bénéficier de traitements chroniques avec des thérapies ciblées. Avec les deux types d'approches thérapeutiques, on reste cependant confronté à la toxicité et aux effets secondaires du traitement.Le but de cette thèse a été d'étudier chez les patients et dans des modèles précliniques les diverses approches visant à améliorer l'activité et la tolérance des traitements à travers un meilleur ciblage de la thérapie anticancéreuse. Cet effort de recherche nous a conduits à nous intéresser à l'optimisation du traitement par les inhibiteurs de tyrosines kinases (TKIs), une nouvelle génération d'agents anticancéreux ciblés agissant sélectivement sur les cellules tumorales, en particulier chez les patients souffrant de leucémie myéloïde chronique et de tumeurs stromales gastro-intestinales. L'activité clinique ainsi que la toxicité de ces TKIs paraissent dépendre non pas de la dose de médicament administrée, mais de la quantité de médicaments circulant dans le sang auxquelles les tumeurs cancéreuses sont exposées et qui varient beaucoup d'un patient à l'autre. A cet effet, nous avons développé une méthode par chromatographie couplée à la spectrométrie de masse pour mesurer chez les patients les taux de médicaments de la classe des TKIs dans la perspective de piloter le traitement par une approche de suivi thérapeutique (Therapeutic Drug Monitoring, TDM). Le TDM repose sur la mesure de la quantité de médicament dans le sang d'un patient dans le but d'adapter individuellement la posologie la plus appropriée: des quantités insuffisantes de médicament dans le sang peuvent conduire à un échec thérapeutique alors qu'un taux sanguin excessif peut entraîner des manifestations toxiques.Dans une seconde partie préclinique, nous nous sommes concentrés sur l'optimisation de la chimiothérapie loco-régionale dans un modèle de sarcome du poumon chez le rat, afin d'augmenter l'exposition dans la tumeur tout en réduisant la toxicité dans les tissus non affectés.La perfusion isolée du poumon (ILP) permet d'administrer un médicament anticancéreux cytotoxique comme la doxorubicine, sélectivement au niveau le tissu pulmonaire où sont généralement localisées les métastases de sarcome. L'administration par ILP de doxorubicine, toxique pour le coeur, a permis une forte accumulation des médicaments dans le poumon, tout en épargnant le coeur. Il a été malheureusement constaté que la doxorubicine ne pénètre que faiblement dans la tumeur sarcomateuse, témoignant des réponses cliniques décevantes observées avec cette approche en clinique. Nous avons ainsi étudié l'impact sur la pénétration tumorale de l'association d'une chimiothérapie cytotoxique avec la thérapie photodynamique (PDT) qui consiste en l'irradiation spécifique du tissu-cible cancéreux, après l'administration d'un agent photosensibilisateur. Dans ce modèle animal, nous avons observé qu'un traitement par PDT permet effectivement d'augmenter de façon sélective l'accumulation de doxorubicine dans les tumeurs lors d'administration intraveineuse de médicament.

Procedures for monitoring recombinant erythropoietin and analogs in doping.

Hemoglobin concentration is one of the principal factors of aerobic power and, consequently, of performance in many types of physical activities. The use of recombinant human erythropoietin is, therefore, particularly powerful for improving the physical performances of patients, and, more generally, improving their quality of life. This article discusses procedures for monitoring recombinant erythropoietin and its analogues in doping for athletic performance.

Functional heterogeneity of memory CD4 T cell responses in different conditions of antigen exposure and persistence.

Memory CD4 T cell responses are functionally and phenotypically heterogeneous. In the present study, memory CD4 T cell responses were analyzed in different models of Ag-specific immune responses differing on Ag exposure and/or persistence. Ag-specific CD4 T cell responses for tetanus toxoid, HSV, EBV, CMV, and HIV-1 were compared. Three distinct patterns of T cell response were observed. A dominant single IL-2 CD4 T cell response was associated with the model in which the Ag can be cleared. Polyfunctional (single IL-2 plus IL-2/IFN-gamma plus single IFN-gamma) CD4 T cell responses were associated with Ag persistence and low Ag levels. A dominant single IFN-gamma CD4 T cell response was associated with the model of Ag persistence and high Ag levels. The results obtained supported the hypothesis that the different patterns observed were substantially influenced by different conditions of Ag exposure and persistence.