通过甲状腺激素作用指示小鼠在体表征内分泌干扰化学物效应
2023年10月6日
甲状腺激素作用指示小鼠模型的建立旨在利用其内源性调控机制，实现对局部甲状腺激素作用的组织特异性定量。最近的研究表明，该模型适用于通过离体（ex vivo）和体内（in vivo）方法，表征与甲状腺激素代谢相互作用的内分泌干扰化学物质。
内分泌干扰物是日益普遍的污染物，可严重干扰甲状腺激素的代谢。这是一个重要问题，因为甲状腺激素是生物功能的重要调节因子。我们的主要目标之一是测定特定分子及其代谢产物是否能够在哺乳动物体内干扰甲状腺激素的代谢。
尽管存在针对这些化合物的筛选方法，但它们在体内对组织的作用机制仍知之甚少。这主要是由于缺乏用于表征其组织特异性效应的合适测试系统。此外，定量检测局部甲状腺激素活性也面临挑战。
我们开发了甲状腺激素作用指示剂（THAI）小鼠模型，以表征甲状腺激素在组织中的作用。我们意识到，该模型足以以组织特异性的方式测量内分泌干扰物对甲状腺相关效应的影响。尤其重要的是，THAI模型使我们能够在活体哺乳动物体内实现这一目标。
THAI 模型能够通过生物发光成像实现对局部甲状腺激素作用内源性变化的活体检测。这使得研究可以采用交叉设计、随访研究、自身对照研究以及持续暴露于干扰物的实验方案。值得注意的是，THAI 模型有助于减少研究中所需的实验动物数量。
首先，启动与活体成像系统兼容的软件。登录后，等待成像向导面板完全加载。在成像向导面板上点击“初始化”按钮，以启动相机的冷却过程。
然后将加热垫的温度设置在30至37摄氏度之间，以保持动物体温。接着，轻轻捏压麻醉动物的足垫，以评估其足底反射。向脱毛后的动物腹腔注射每克体重10 µL的D-荧光素钠。
现在将动物与成像仪器中由符号指示的相机中心对齐。在图像向导面板中将成像时间设置为三分钟以进行生物发光成像，并选中“照片”和“生物发光”两个复选框。点击“采集”以进行第一次测量。
记录完所有测量数据后，将图像尺度转换为辐射亮度。然后确定图像的最佳合并像素（binning）和颜色尺度设置，并对所有图像保持一致。接着点击工具面板上的 ROI 工具，使用“放置 ROI”选项在图像上选择感兴趣的区域。
最后，点击“测量 ROI”并复制所得数据，以便导出至选定的数据整理或统计软件中。对 THAI 小鼠的活体成像显示，无毛区域（如足垫、尾部和鼻部）具有较高的基础信号。荧光素酶信号受甲状腺激素状态的影响。
在睾丸区域观察到强烈的信号。在经历冷应激的 THAI 小鼠的棕色脂肪组织中，甲状腺激素作用显著增强。该处理未影响足垫和尾部的荧光素酶信号。
成像研究还捕捉到了内分泌干扰物二氯唑利在三周时间内的积累与清除过程。
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概述
甲状腺激素作用指示剂（THAI）小鼠模型的建立旨在实现对局部甲状腺激素作用的组织特异性定量。该模型特别适用于通过离体和在体方法，表征内分泌干扰物对甲状腺激素代谢的影响。
关键研究组成部分
科学领域
- 内分泌学
- 毒理学
- 活体成像
背景
- 内分泌干扰物可干扰哺乳动物体内甲状腺激素的代谢平衡。
- 甲状腺激素是调控生物功能的关键调节因子。
- 现有的内分泌干扰物筛查方法在评估其体内组织特异性效应方面存在局限性。
- 目前亟需能够定量测量局部甲状腺激素活性的检测系统。
研究目的
- 利用THAI小鼠模型表征甲状腺激素在组织中的作用。
- 在体内测量内分泌干扰物对特定组织的影响。
- 评估特定分子及其代谢产物对甲状腺激素代谢平衡的影响。
使用的方法
- THAI 小鼠模型用于甲状腺激素作用的活体成像。
- 通过对动物进行生物发光成像，检测局部甲状腺激素活性的变化。
- 成像评估时通过腹腔注射给予荧光素（luciferin）。
- 监测包括成像时间设置以及对特定感兴趣区域（ROIs）的分析。
主要结果
- 活体成像显示，在无毛区域（如足垫和尾巴）的基础荧光素酶信号较高。
- 在寒冷应激期间，棕色脂肪组织中观察到显著的甲状腺激素活性。
- 研究发现，该治疗未影响某些区域的荧光素酶信号。
- 成像研究追踪了内分泌干扰物二氯脲在三周内的蓄积与清除过程。
结论
- THAI 模型能够实现对甲状腺激素动态变化及其受化学物质干扰的体内理解。
- 该模型有助于在活体生物中表征内分泌干扰物的作用，有望减少研究所需的实验动物数量。
- 其意义延伸至对甲状腺激素调控机制以及环境污染物对哺乳动物生理影响的更深入理解。
常见问题
行业重要性概述
内分泌干扰物（EDCs）对生物制药行业构成了重大挑战&D 由于其对甲状腺激素（TH）作用具有复杂的组织特异性影响。THAI 小鼠模型能够对局部 TH 干扰进行定量的活体评估，有助于在早期危害识别和机制性风险排除中提供预测信心。该能力对于项目筛选以及推进具有较低内分泌风险特征的化合物至关重要。
生物制药领域的战略应用&D
早期发现与靶点验证
- 可在体内直接探究环境内分泌干扰物（EDC）对甲状腺激素通路的影响。
- 通过区分组织特异性效应与系统性效应，支持机制层面的风险排除。
- 有助于对内分泌相关不良反应的功能性靶点进行验证。
- 提高化合物推进决策的预测可信度。
筛选与检测方法开发
- 提供一种经过验证的体内系统，用于定量测量甲状腺激素（TH）活性。
- 能够在同一动物体内进行可重复的、纵向评估化合物效应。
- 支持内分泌干扰物（EDC）筛选流程的检测标准化。
- 可用于大规模评估与真实暴露相关的混合物及其代谢产物。
转化与临床前研究
- 与疾病相关的内分泌干扰模型相一致，有助于转化生物标志物的开发。
- 支持从发现到内分泌相关风险的临床前验证的连续性研究。
- 通过提供组织特异性干扰的体内证据，支持基于风险评估的推进决策。
- 有助于开展针对内分泌干扰物（EDCs）慢性效应或撤药效应的纵向研究。
流程与工作流整合
THAI 小鼠模型融入了从发现到临床前研究的连续过程，架起了早期危害识别与内分泌干扰转化验证之间的桥梁。
- 发现生物学：量化组织特异性的甲状腺激素作用，以阐明内分泌干扰物的作用机制及生物学风险。
- 筛选：提供可重复、定量的检测结果，用于内分泌干扰物的优先排序和初步评估。
- 分析：提供可靠的生物发光检测数据，支持不同条件和时间点之间的统计学比较。
- 转化研究：支持与人类相关的内分泌终点及生物标志物策略的对接。
- 企业级复用：提供可重复使用且可灵活调整的平台，适用于多种内分泌干扰物及内分泌相关风险研究。
运营与企业影响
- 科学价值：提高内分泌干扰评估的预测可信度，降低机制上的不确定性。
- 操作价值：通过纵向自身对照设计，标准化体内实验流程，减少动物使用量。
- 战略价值：通过尽早排除内分泌相关风险，实现更优的立项/终止决策和资本利用效率。
- 项目组合影响：支持基于风险调整的优先排序，推动更安全化合物的开发与进展。
实施注意事项
- 需要具备活体成像和转基因小鼠操作方面的专业知识。
- 需要具备生物发光成像仪器及兼容分析软件的使用权限。
- 要求跨团队统一成像参数和数据分析工作流程。
- 可适用于多种处理方案和环境内分泌干扰物混合物，但仅限于甲状腺激素通路的探究。
- 实际局限性包括毛发干扰以及特定区域信号的变异性。
