基于DevTox GLR-Endo平台筛选工业化学品对人类发育毒性的创新研究

针对传统发育毒性动物实验耗时耗力且伦理争议大的问题，美国环保署(EPA)研究人员采用DevTox GLR-Endo人干细胞平台，对171种TSCA清单工业化学品进行高通量筛选，发现60种活性物质中29种具有SOX17选择性，为NAM新方法评估体系提供关键数据支撑。

　　

在化学品安全评估领域，如何快速识别可能危害孕妇及胎儿发育的工业化学品始终是重大挑战。随着《21世纪弗兰克·R·劳滕伯格化学安全法案》对TSCA的修订，美国环保署(EPA)亟需建立符合"科学可靠且优于动物实验"标准的新方法(NAM)。传统动物实验不仅存在伦理争议，其长达数月的测试周期更难以应对每年数百种新化学品的评估需求，现有非机密TSCA清单中28,903种化学品更是多数缺乏发育毒性数据。

美国环保署研究与发展办公室(EPA ORD)与污染预防及毒物办公室(OPPT)联合开展的"新化学品合作研究计划(NCCRP)"中，研究人员创新性地采用DevTox Germ Layer Reporter(GLR)人胚胎干细胞平台。该平台通过监测SOX17⁺内胚层分化效率，在48小时内即可完成化学品发育毒性评估。研究团队从TSCA非机密清单中精选171种结构多样性工业化学品，结合54种体外实验参考物质展开系统筛查。

关键技术包括：1)基于TSCA活性清单的化学信息学筛选策略；2)转基因RUES2-GLR干细胞系的多终点检测；3)双时间点化学暴露方案(48小时)；4)流式细胞术定量SOX17⁺细胞比例与细胞毒性。特别值得注意的是，所有测试物质均通过EPA化学物质目录系统(CPCAT)进行标准化管理。

【化学选择与管理】
通过建立68个主要和180个终端结构类别，从TSCA清单筛选出318种代表性化学品，最终171种工业化学品和54种参考物质构成测试集，所有物质均满足水溶性筛选的物化特性要求。

【实验性能评估】
DevTox GLR-Endo实验显示阴性对照SOX17⁺细胞比例仅1.2%(±0.67%)，而阳性分化对照达89.3%(±3.1%)。参考化学品测试获得72%的平衡准确度，与既往报道一致。38种新测试参考物质中，25种显示活性，其中13种对SOX17终点具有选择性。

【讨论】
在165种测试工业化学品中，60种(36.4%)显示发育毒性活性，29种表现出终点选择性。该研究首次为TSCA清单物质提供了系统发育毒性数据，填补了NAM策略关键空白。SOX17作为内胚层分化标志物，其选择性抑制可能预示特定发育障碍风险。

这项由John T. Gamble和Chad Deisenroth领衔的研究，通过标准化干细胞模型实现了工业化学品发育毒性的快速分级。其创新性在于：1)建立TSCA化学品与发育毒性数据库的桥梁；2)验证GLR-Endo实验在监管科学中的适用性；3)为NAM策略提供可解释的生物标志物(SOX17)。正如作者在《Toxicology》中指出的，该方法将90天动物实验压缩至48小时体外测试，且保持72%的预测准确性，对实现EPA"21世纪毒理学愿景"具有里程碑意义。未来可进一步整合多谱系GLR平台数据，构建更全面的发育毒性预测模型。