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为解决化学物对人类健康影响数据匮乏、传统动物模型存在局限等问题,研究人员开展 DevTox 生殖层报告(GLR)平台相关研究。结果显示 GLR-Endo 检测效能和预测准确性最高。该研究为化学物发育毒性筛查提供重要参考。
在现代生活中,人们如同置身于化学物的 “海洋”,各类消费品和环境中充斥着成千上万种化学物质。然而,这些化学物质对人类健康的影响,尤其是对孕妇和胎儿的潜在危害,却大多是未知的谜题。传统的动物实验虽然一直被用于评估化学物的生殖和发育毒性,但它面临着伦理争议,而且从动物到人的外推存在局限性,难以精准反映化学物对人类的真实影响。在这样的困境下,开发新的检测方法迫在眉睫,美国环境保护署(U.S. EPA)肩负起了这一重任,致力于探索更高效、更准确的检测手段,以保障人类健康,这也为后续的研究奠定了基础。
美国环境保护署的研究人员开展了关于 DevTox 生殖层报告(GLR)模型平台的研究。该研究旨在评估该平台中不同检测方法对化学物发育毒性的预测能力,确定最适合常规筛查的检测方法。研究人员通过一系列实验,得出结论:DevTox GLR-Endo 检测在技术性能、检测效能和整体预测准确性方面表现最佳,可作为未来筛查潜在发育毒性化学物的默认检测方法。这一结论对于提高化学物发育毒性筛查效率、保障人类健康具有重要意义,该研究成果发表在《Current Research in Toxicology》。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先,利用 TaqMan hPSC Scorecard 基因表达面板评估 RUES2-GLR 细胞向不同生殖层分化的效率,从基因层面了解细胞分化情况。其次,借助 Opera Phenix 高内涵筛选系统和 Harmony 图像分析软件进行图像采集与分析,精准识别细胞并获取生物标志物强度数据。最后,使用 ToxCast 数据管道分析对实验数据进行归一化、拟合和质量评估,从而得出科学准确的结论 。
在研究结果部分,首先是 DevTox 生殖层报告平台相关成果。研究人员对新检测方法的细胞接种密度和分化时间进行评估,确定 3000 个细胞 / 孔(除中胚层为 6000 个细胞 / 孔)和 48 小时的分化时间适用于各检测。此时,各生殖层特异性生物标志物表达良好,通过 TaqMan hPSC Scorecard 阵列也证实了细胞成功分化。
其次是参考化学物评估。研究人员用 12 种已知发育毒性化学物和 4 种非发育毒性化学物对各检测进行评估。结果显示,非发育毒性化学物在四种检测中均无影响。DevTox GLR-Meso 检测假阴性多,敏感性低(9.1%);DevTox GLR-Ecto 检测敏感性为 58.3%,平衡准确度为 79.2%;DevTox GLR-Pluri 和 DevTox GLR-Endo 检测表现较好,敏感性均为 83.3%,平衡准确度均为 91.7%。且 DevTox GLR-Endo 检测对发育毒性化学物的效能最高。
最后是化学物训练集评估。研究人员在 DevTox GLR-Pluri 检测中筛选了更多化学物,与 DevTox GLR-Endo 检测相比,其特异性、敏感性和平衡准确度均较低,存在一些误判情况。
在结论和讨论部分,研究表明 DevTox GLR 模型平台虽具备评估化学物对干细胞影响的能力,但不同检测的效能和预测准确性存在差异。DevTox GLR-Meso 检测难以有效识别发育毒性化学物;DevTox GLR-Ecto 和 DevTox GLR-Pluri 检测提供了额外机制信息,但预测性不足;DevTox GLR-Endo 检测技术性能可靠,效能高,预测准确性最佳,适合作为未来筛查的默认检测方法。这一研究成果为化学物发育毒性的高通量筛查提供了重要依据,有助于快速识别潜在发育毒性化学物,推动化学风险评估的发展,对保障人类健康意义重大。