In-vivo-Charakterisierung endokriner chemischer Wirkungen mittels Schilddrüsenhormon-Indikatormaus
6. Oktober 2023
Das Mausmodell des Thyroid Hormone Action Indicator wurde entwickelt, um eine gewebespezifische Quantifizierung der lokalen Schilddrüsenhormonwirkung mit Hilfe seiner endogenen Regulationsmaschinerie zu ermöglichen. Kürzlich wurde gezeigt, dass das Modell für die Charakterisierung endokriner Disruptoren geeignet ist, die mit der Schilddrüsenhormonökonomie interagieren, sowohl durch ex vivo - als auch durch in-vivo-Methoden .
Endokrine Disruptoren sind zunehmend vorhandene Schadstoffe und können den Schilddrüsenhormonhaushalt stark beeinträchtigen. Dies ist ein großes Problem, da Schilddrüsenhormone wichtige Regulatoren der biologischen Funktion sind. Eines unserer Hauptziele ist es, zu messen, ob bestimmte Moleküle und ihre Metaboliten in der Lage sind, den Schilddrüsenhormonhaushalt in vivo bei Säugetieren zu stören.
Es gibt zwar Screening-Methoden für solche Verbindungen, aber es ist wenig darüber bekannt, wie sie in vivo auf Gewebe wirken. Dies ist auf das Fehlen geeigneter Testsysteme zurückzuführen, die darauf abzielen, ihre gewebespezifischen Wirkungen zu charakterisieren. Darüber hinaus würde dies die quantitative Messung der lokalen Schilddrüsenhormonwirkung erfordern, die ebenfalls eine Herausforderung darstellt.
Wir haben den Schilddrüsenhormon-Wirkungsindikator oder das Thai-Mausmodell entwickelt, um die Wirkung von Schilddrüsenhormonen im Gewebe zu charakterisieren. Wir erkannten, dass dies ausreichen würde, um die schilddrüsenbezogenen Wirkungen endokriner Disruptoren gewebespezifisch zu messen. Insbesondere würde uns das Thai-Modell dies in einem lebenden Säugetierorganismus ermöglichen.
Das THAI-Modell ermöglicht den In-vivo-Nachweis endogener Veränderungen der lokalen Schilddrüsenhormonwirkung durch biolumineszierende Bildgebung. Dies ermöglicht die Verwendung von Crossover-Designs, Follow-up-Studien, Selbstkontrollstudien und kontinuierlicher Disruptorexposition. Insbesondere ermöglicht uns das THAI-Modell, die erforderliche Anzahl der in der Studie verwendeten Tiere zu senken.
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Übersicht
Das Schilddrüsenhormon-Aktivitäts-Indikator (THAI)-Mausmodell wurde entwickelt, um die gewebespezifische Quantifizierung der lokalen Schilddrüsenhormonwirkung zu ermöglichen. Dieses Modell ist besonders nützlich zur Charakterisierung der Wirkungen endokriner Disruptoren auf den Schilddrüsenhormonhaushalt mittels sowohl ex vivo als auch in vivo Methoden.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Endokrinologie
- Toxikologie
- In-vivo-Bildgebung
Hintergrund
- Endokrine Disruptoren können die Schilddrüsenhormonökonomie bei Säugetieren stören.
- Schilddrüsenhormone sind entscheidende Regulatoren biologischer Funktionen.
- Bestehende Screening-Methoden für endokrine Disruptoren weisen Einschränkungen bei der Beurteilung ihrer gewebespezifischen Wirkungen in vivo auf.
- Es besteht ein Bedarf an Testsystemen, die die lokale Schilddrüsenhormonwirkung quantitativ messen können.
Zweck der Studie
- Charakterisierung der Schilddrüsenhormonwirkung in Geweben unter Verwendung des THAI-Mausmodells.
- Bestimmung der gewebespezifischen Wirkungen von endokrinen Disruptoren in vivo.
- Beurteilung des Einflusses spezifischer Moleküle und ihrer Metaboliten auf den Schilddrüsenhormonhaushalt.
Verwendete Methoden
- Das THAI-Mausmodell wird für die In-vivo-Bildgebung der Schilddrüsenhormonwirkung verwendet.
- Die Tiere werden einer Biolumineszenzbildgebung unterzogen, um Veränderungen in der lokalen Schilddrüsenhormonaktivität zu detektieren.
- Zur Bildgebungsanalyse wird Luciferin intraperitoneal verabreicht.
- Die Überwachung umfasst die Einstellung der Bildgebungsserien und die Analyse spezifischer interessierender Bereiche (ROIs).
Hauptergebnisse
- In-vivo-Bildgebung zeigte höhere basale Luciferase-Signale in unbehaarten Bereichen wie Fußsohlen und Schwanz.
- Es wurde eine signifikante Wirkung von Schilddrüsenhormonen im braunen Fettgewebe während Kältestress festgestellt.
- Es zeigte sich, dass die Behandlung die Luciferase-Signale aus bestimmten Bereichen nicht beeinflusste.
- Bildgebende Studien verfolgten die Anreicherung und Ausscheidung des endokrinen Disruptors Diclazuril über einen Zeitraum von drei Wochen.
Schlussfolgerungen
- Das THAI-Modell ermöglicht ein in-vivo-Verständnis der Dynamik von Schilddrüsenhormonen und deren Störung durch chemische Substanzen.
- Dieses Modell erleichtert die Charakterisierung der Wirkungen von endokrinen Disruptoren in einem lebenden Organismus und könnte die Anzahl der für Studien erforderlichen Tiere verringern.
- Die Implikationen reichen bis zu einem besseren Verständnis der Regulation von Schilddrüsenhormonen und den Auswirkungen von Umweltschadstoffen auf die Physiologie von Säugetieren.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Endokrine Disruptoren (EDCs) stellen eine erhebliche Herausforderung für die Biopharma-Forschung und -Entwicklung dar&D aufgrund ihrer komplexen, gewebespezifischen Effekte auf die Schilddrüsenhormon-(TH-)Wirkung. Das THAI-Mausmodell ermöglicht eine quantitative, in-vivo-Bewertung lokaler TH-Störungen und unterstützt so die Vorhersagesicherheit bei der frühen Gefahrenidentifizierung sowie die mechanistische Risikominimierung. Diese Fähigkeit ist entscheidend für die Portfolio-Priorisierung und die Weiterentwicklung von Wirkstoffen mit geringeren endokrinen Risikoprofilen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung&D
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die direkte Untersuchung des Einflusses von EDC auf Schilddrüsenhormonwege in vivo.
- Unterstützt die mechanistische Risikominimierung durch Unterscheidung zwischen gewebespezifischen und systemischen Effekten.
- Erleichtert die funktionelle Zielstrukturvalidierung für endokrinologisch bedingte Toxizitäten.
- Verbessert die Vorhersagesicherheit bei Entscheidungen zur Weiterentwicklung von Wirkstoffen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Bietet ein validiertes In-vivo-System zur quantitativen Messung der Schilddrüsenhormonwirkung.
- Ermöglicht eine reproduzierbare, longitudinale Beurteilung der Wirkstoffeffekte am selben Tier.
- Unterstützt die Standardisierung von Assays für Screening-Pipelines von endokrinen Disruptoren.
- Ermöglicht eine skalierbare Bewertung von Mischungen und Metaboliten, die für reale Expositionen relevant sind.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Anbindung an translationsrelevante Modelle endokriner Störungen für die Entwicklung biomolekularer Marker.
- Ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung endokriner Risiken.
- Unterstützt eine risikoadjustierte Weiterentwicklung, indem sie In-vivo-Nachweise für gewebespezifische Störungen liefert.
- Erleichtert Längsschnittstudien zu chronischen oder Entzugserscheinungen von endokrinen Disruptoren (EDCs).
Pipeline- und Workflow-Integration
Das THAI-Mausmodell ist in die Entdeckungs- bis präklinische Kontinuum integriert und verbindet die frühe Gefahrenidentifizierung mit der translationsmedizinischen Validierung endokriner Störungen.
- Entdeckungsbiologie: Quantifiziert gewebespezifische Schilddrüsenhormon-Aktivität, um die Wirkmechanismen von endokrinen Disruptoren und biologische Risiken zu klären.
- Screening: Ermöglicht reproduzierbare, quantitative Messungen zur Priorisierung und Einstufung endokriner Disruptoren.
- Analytik: Bietet robuste biolumineszente Messungen für statistische Vergleiche unter verschiedenen Bedingungen und Zeitpunkten.
- Translationale Forschung: Unterstützt die Abstimmung mit für den Menschen relevanten endokrinen Endpunkten und Biomarker-Strategien.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Stellt eine wiederverwendbare und anpassbare Plattform für vielfältige Studien zu endokrinen Disruptoren und endokrinen Risiken bereit.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Mehrdeutigkeiten bei der Bewertung endokriner Störungen.
- Operationaler Wert: Standardisiert In-vivo-Arbeitsabläufe und reduziert den Tierversuchseinsatz durch longitudinale Selbstkontroll-Designs.
- Strategischer Wert: Ermöglicht fundiertere Go/No-Go-Entscheidungen und eine effizientere Kapitalnutzung, indem endokrine Risiken frühzeitig abgemildert werden.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung sichererer Substanzen.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der In-vivo-Bildgebung und im Umgang mit transgenen Mäusen.
- Benötigt Zugang zu Instrumenten für die Biolumineszenz-Bildgebung und kompatibler Analyse-Software.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise bei den Bildgebungsparametern und Datenanalyse-Workflows über mehrere Arbeitsgruppen hinweg.
- Anpassbar an verschiedene Behandlungsschemata und Umweltendokrinologische Stoffgemische, jedoch auf die Untersuchung des TH-Signalwegs beschränkt.
- Zu den praktischen Einschränkungen gehören Störungen durch das Fell und regionale Variabilität des Signals.
