Skip to main content

Испитивање хемикалија на урођене дефекте помоћу матичних ћелија, а не мишева

Истраживачи са Калифорнијског универзитета у Риверсидеу део су амбициозног плана америчке Агенције за заштиту животне средине (ЕПА) да елиминише тестирање на животињама до 2035. Њихов допринос: развијање начина за тестирање да ли хемикалије узрокују оштећења мишићно-скелетних урођених система коришћењем лабораторијски узгојених људско ткиво, а не живе животиње.

Ницоле зур Ниеден, ванредни професор за молекуларну, ћелијску и системску биологију, и Давид Волз, ванредни професор за токсикологију у окружењу, стручњаци су за алтернативе регулаторном испитивању отровности и политици и регулацији хемикалија. Они су добили 849, 811 долара за узгој матичних ћелија у ткиво налик костима за тестирање индустријских и еколошких хемикалија које могу ометати раст плода.

Оштећења рођења која погађају мишићно-коштана ткива могу изазвати хемијски састојци пестицида, фунгицида, боја и адитива у храни. Штетне хемикалије морају се утврдити испитивањем како би се регулисале. Тренутно се ово тестирање врши на живим животињама, обично глодарима попут мишева.

УЦ Риверсиде пројекат, који води зур Ниеден, подстаћиће људске плурипотентне матичне ћелије, које имају способност да се развију у било које врсте ћелија, са средствима која их усмеравају да формирају коштане ћелије. Ћелије ће проћи кроз исте фазе развоја и подложне ће бити истим молекуларним знаковима као у људском ембриону. Истраживачи ће изложити ћелије изабраним хемикалијама у критичним спојницама, а затим ће их проценити користећи напредне технике сликања и следеће генерације секвенцирања.

Коштане ћелије могу се развити кроз три различита путања. зур Ниеден ће користити хемикалије за које се зна да утичу на одређене путеве развоја костију како би тражио обрасце у начину на који хемикалије утичу на њихово порекло. Обрасци ће служити као нацрти за тестирање непознатих хемикалија. Затим ће истраживачи тестирати непознате хемикалије и упоредити их са претходно састављеним библиотекама једињења која су већ тестирана на животињама да би утврдили колико су тачни Петријева посуда или ин витро тестови за процену ризика.

Карактеристична карактеристика ћелија које формирају кости је та што они праве коштани матрикс од малих кристала званих хидроксиапатит, који на крају формирају калцијум фосфат, белу материју на површини свих костију. Визуелна анализа која штеди трошкове може вам помоћи у препознавању недостатака калцијума.

"Кристали калцијума изгледају бели када их посматрате очима", рекао је зур Ниеден. "Али када прегледате културе користећи фазно контрастну микроскопију, она окреће светлост тако да нормални кристали изгледају црно. Ненормални кристали ће имати више белих и нијанси сиве. Можете користити алгоритам анализе слике за мерење црноће у сликама како бисте утврдили да ли калцијум се правилно формирао или не. "

Научници већ дуже време знају да се животиње разликују од људи на важне развојне и физиолошке начине, као и да резултати испитивања на животињама нису увек поуздани за људе. Штавише, истраживање на животињама је скупо и дуготрајно, као и све неиздрживије из етичких разлога. Не-животињске алтернативе су у развоју скоро 25 година, а неке су већ стандардне.

"За ширу јавност изгледа да је најава ЕПА дошла ниоткуда", рекао је Волз, чија ће лабораторија секвенцирати РНК у коштаним ћелијама изложеним хемијским састојцима из лабораторија зур Ниеден како би тражила промене у експресији гена. "То се није догодило преко ноћи. Тај воз је већ напустио станицу."

Волз је рекао да ЕПА-ин програм науке за постизање резултата, кроз који је УЦ Риверсиде добио нови грант, финансира истраживања на животињама више од 10 година.

План ЕПА да заврши тестирање на животињама до 2035. године уследи на ранијим изменама Закона о контроли токсичних супстанци, или ТСЦА, донесеног 1976. ТСЦА овлашћује ЕПА да регулише хемикалије које се налазе у потрошачким производима као што су средства за чишћење, намештај, боја, теписи и сл. одећа и друга роба широке потрошње. Прописи према ТСЦА не примењују се на хемикалије у храни, лековима, козметици и пестицидима, које су регулисане различитим законима.

Чак и након ТСЦА, хиљаде уобичајених хемикалија које се користе у свему, од пластике до крема за сунчање, никада нису тестиране на сигурност за људе. Конгрес је 2016. године усвојио Закон о хемијској безбедности из Лаутенберга, изменивши ТСЦА како би затворио рупу за индустријске хемикалије. Закон је овлаштио ЕПА да процени постојеће хемикалије са јасним и извршљивим роковима и да развије хемијске процене засноване на ризику. Промовисано је коришћење метода испитивања на животињама, што је тражено од стране индустрије и група за права животиња.

Нови ЕПА план уводи агресивну временску траку за убрзавање развоја тестова на животињама који могу тачно предвидјети токсичност за људе. Волз је рекао да Сједињене Државе заостају за неким другим земљама широм света, које су већ у великој мери смањиле тестирање на животињама. Рекао је да комуницира са све мање и мање студената заинтересованих за истраживања која укључују експерименте на животињама и да се наша култура креће у правцу жеље да се смањи патња животиња.

Али ни Волз ни Зур Ниеден нису сигурни да се тестирање на животињама икада може у потпуности заменити, што је позиција одјељка ЕПА меморандума, која каже да ће након 2035. тестови на животињама бити одобрени за сваки случај. На пример, неке хемикалије нису директно токсичне за ћелије, али постају отровне након што се метаболишу у телу.

"Ако је ваш резултат тај да хемикалија не омета људску матичну ћелију која се развија у јелу, колико сте сигурни да се то заиста не дешава код људи? Најбољи начин да проценимо то је експеримент на животињама", рекао је Зур Ниеден . "У исто време, желимо да то урадимо на примерен начин. Морамо да размислимо, да ли је то заиста потребно? Можемо ли на то посматрати на други начин?"

зур Ниеден сматра да нам је потребан вишеслојни систем, ин витро тестови који најприје уклањају најотровније хемикалије и тестове на животињама који се користе тамо где ин витро тестови не откривају токсичност.

"Ако животињски тест не можете у потпуности заменити ин витро методом, можете умањити патњу животиње. Ако размишљате о врло токсичној хемикалији која има утицаја на мајку како је изложена током трудноће, као и на Развијање ембриона, ако можете да користите ин витро систем испитивања да бисте пронашли све ове јаке отровне хемикалије, неће вам бити потребно да их тестирате на животињи ", рекла је она.

Раније верзије система тестирања које ће зур Ниеден користити за нова истраживања мишићно-коштаног ткива успеле су да идентификују ембриотоксичне хемикалије за друга ткива, попут срчаног ткива, са готово 100% тачношћу.

Обезбеђује Калифорнијски универзитет - Риверсиде