Usunn Glød: Fluorescerende Tadpoles Exponere Kjemisk Forurensning


I tegneserier som gløder, signaliserer man at det er dårlige ting i vannet. Nå etterlikner livet kunst: Et fransk bioteknologiselskap har skapt en transgen tadpole som fluorescerer når den møter kjemiske forurensninger i vann som forstyrrer skjoldbruskfunksjonen. Testen lover å skinne et lys på en klasse av hormonforstyrrende forurensninger, hvilke forurensningsregulatorer har i deres krysshår. Denne

I tegneserier som gløder, signaliserer man at det er dårlige ting i vannet. Nå etterlikner livet kunst: Et fransk bioteknologiselskap har skapt en transgen tadpole som fluorescerer når den møter kjemiske forurensninger i vann som forstyrrer skjoldbruskfunksjonen. Testen lover å skinne et lys på en klasse av hormonforstyrrende forurensninger, hvilke forurensningsregulatorer har i deres krysshår.
Denne måneden starter Frankrike-baserte WatchFrog sin første høyprofilerte prøve for å teste utløp fra et sykehus i nærheten av Paris under regjeringens miljø- og industriministerier. Organisasjonen for økonomisk samarbeid og utvikling (OECD) vurderer også skjoldbruskstesten, og det amerikanske miljøvernbyrået (EPA) bruker allerede det.
Test på levende organismer-in vivo-er mer avslørende enn tradisjonelle kjemiske analyser. I stedet for å målrette mot bestemte stoffer, kan de fremheve alle giftige kjemikalier eller blandinger som forstyrrer et nøkkelorgan eller livssystem. Inntil nylig har imidlertid in vivo testing for endokrine forstyrrelser blitt utført på fullvoksne dyr, noe som betyr at prosessen er langsom, tar år å utvikle seg og uker for å utføre. Det er også dyrt - hver løp koster 60.000 til 100.000 euro.
Disse hindringene har latt WatchFrog hoppe framover. Selskapets innovasjon er å kombinere det beste fra to verdener: "In vivo testing på skalaen av in vitro, " sier administrerende direktør Gregory Lemkine. WatchFrogs tre millimeter lange Xenopus tadpoles, en vanlig art i fysiologiske laboratorier, er små nok til å passe i standard laboratorieutstyr. "Våre tester koster mellom 10 og 20 ganger mindre, " sier Lemkine, og de gir resultater i 24 til 48 timer.
Regulatorer er opptatt av at voksende bevis viser at noen syntetiske kjemikalier, inkludert de som finnes i insektmidler, herbicider, smøremidler, soppdrepende midler, vaskemidler, harpiks og myknere, kan forstyrre kroppens endokrine system, som styrer mange viktige funksjoner ved å utstede hormoner eller naturlig kjemisk budbringere. Kjemikalier kan kryptere signalet ved å etterligne hormoner, blokkere reseptorene eller endre hormonelle nivåer.
Skjoldbruskhormoner, for eksempel, påvirker hjernens utvikling, metabolisme og aldring. De er også kritiske i amfibisk metamorfose. * Uten skjoldbruskhormoner, vil en tadpole ikke bli til en frosk.
WatchFrog medstifter Barbara Demeneix gjorde denne vitenskapen til en toksikologisk test. * Hun kombinerte en markør - et gen for et maneterprotein som fluorescerer grønt - med en DNA-sekvens som slår på det grønne fluorescerende proteinet i nærvær av skjoldbruskhormoner. Systemet viser hvor og når skjoldbruskhormoner (eller forurensninger som etterligner dem) induserer metamorfose. Det avslører også fraværet av disse prosessene når hormonfunksjonen forstyrres.
WatchFrogs konkurrenter presser videre med analoge tester ved hjelp av fluorescerende fisk for å oppdage østrogenforstyrrelser. * Østrogen påvirker utviklingen av kvinnelig reproduksjonsoppførsel, inkludert eggproduksjon. *
Mange fisk kan selvfølgelig forandre kjønn i livet, en tilpasning for å maksimere seksuell reproduksjon. Individuell fisk har en genetisk predisponering som mann eller kvinne, men det kan overstyres ved hormonsignaler. I motsetning til andre fiskemodeller viser medaka tydelig genetisk avgjørelse av sex. menn har et Y-kromosom. Forskere kan derved måle østrogen eller androgen effekt mot fiskens genetiske predisposisjon.
Når transgen fisk møter en kjemikalie som hindrer dem i å produsere egg eller fra å skifte sex, lyser de opp.
Hong Kong-basert Vitargent har kommersialisert en test med embryoer av Oryzias melastigma, en asiatisk fisk bedre kjent som medaka. Medstifter og sjefteknolog, Xueping Chen, sier produktet er nå i utbredt bruk. "Våre tester har blitt brukt i stor utstrekning til å måle østrogenaktiviteten til et bredt spekter av forbrukerprodukter, inkludert kosmetikk og hudpleieprodukter, medisiner og helse-supplementære produkter, melkepulvere, kjøtt, sjømat og så videre, sier hun. Vitargent har også utviklet en dioksintest på sebrafisk ( Danio rerio ).
Det er et marked som WatchFrog målretter også. Selskapet samarbeidet med Taisen Iguchi, professor i miljøendokrinologi ved Institutt for grunnleggende biologi i Okazaki, Japan, og Masato Kinoshita, assisterende professor i anvendt biovitenskap ved Kyoto Universitet, som hadde opprettet en voksen medaka laboratorietest. WatchFrog tilpasset modellen til et solidere utvalg av medaka som bedre vil holde seg til kommersiell testing og bruker fisk yngel til å øke hastigheten på prosessen. WatchFrog har også en test for androgenforstyrrelser, som påvirker mannlig seksuell differensiering.

Markedet for disse testene vokser. EU-kommisjonen har identifisert hormonforstyrrelser som alvorlige forurensninger som skal overvåkes og begrenses under sin registrering, vurdering, godkjenning og begrensning av kjemisk (REACH) lovgivning og rammedirektivet for vann. Men begge lovene er korte på viktige detaljer. "De sier ikke hva en endokrin disruptor er eller hvordan man skal teste den, " sier Lemkine. På grunn av dette bortfallet er WatchFrog rettet mot sine tester i OECDs retningslinjer, som definerer hormonforstyrrelser som kjemikalier som kan forstyrre evnen til en fisk til å produsere egg eller forandre kjønn eller hindre en tadpole fra metamorphosing.
US Environmental Protection Agency (EPA) bruker allerede WatchFrogs tadpole-modell. For å prioritere hvilke tusenvis av kjemikalier som er nødvendig for toksisitetstesting, bruker byråets ToxCast-program beregnende verktøy og test med høy gjennomstrømning for å identifisere en signatur for typer kjemikalier som kan være farlige. EPA bruker deretter Watchfags tadpole-test som et midtsteg for å oppdage hvilke mistenkelige kjemikalier som krever dyre, tidkrevende toksikologiske tester, sier Kevin Crofton, fungerende nestleder for EPAs Nasjonalt Senter for Computational Toxicology.
Et annet EPA-program, Pathfinder, hjelper WatchFrog til å automatisere sine tester for bruk på stedet. Pathfinder-fondene utvikler teknologier som retter seg mot miljø og menneskers helseutfordringer. Det hjalp WatchFrog med å utvikle FrogBox, en enhet som er størrelsen på en platesporplate som bruker patroner som inneholder tadpoles for kontinuerlig gjennomstrømningsovervåking.
Et målprogram er utløpet fra vannbehandlingssentre. Behandling utrydder målrettede kjemikalier, men kan generere skadelige biprodukter. FrogBoxs evne til å undersøke en pågående strøm vil tillate det å dokumentere timetid, daglig, ukentlig eller sesongmessig endring i forurensende nivåer.
Sykehuset utenfor Paris er en typisk målklient. Prosjektet på 1, 4 millioner euro, som vil vare i to til tre år, vil identifisere hvilke avløpsstrømmer som kan behandles bedre. Tanken er å utvikle et mobillaboratorium på sykehuset.
Som i Frankrike, så går det i USA. Tadpoles og fisk yngel er "små sentinel dyr, " Crofton sier. "Hvis du ser et signal, betyr det at du gir et bedre blikk her."

* Redaktørens notat (2/12/13): Disse setningene ble redigert etter innlegging enten for å korrigere eller avklare det opprinnelige innholdet.

Hva betyr Trumps nye "åpne sinn" på klimatakkordet?Den overraskende opprinnelsen til evolusjonær kompleksitet"Star Wars" Planeter Migrere inn i posisjon rundt StellarUniversets kuleste lab satt til Open Quantum WorldØkofriendly Tolls ?: Congestion Pricing Fremmer Mass TransitEvolusjon og klimavitenskap gjør graden i statlige utdanningsstandarderDen afrikanske grønne revolusjonen (utvidet versjon)99 Prosent Chance 2016 blir det heteste året på posten