פרוטוקול לבדיקת פעילות אנדוקרינית בתמציות אורגניות של דגימות מים, כולל שפכים מטופלים ומים עיליים (מקבלים), הותאם באמצעות בדיקות ביולוגיות של טרנסאקטיביות במבחנה.
מאמר שיטה
פרוטוקול לבדיקת פעילות אנדוקרינית בתמציות אורגניות של דגימות מים, כולל שפכים מטופלים ומים עיליים (מקבלים), הותאם באמצעות בדיקות ביולוגיות של טרנסאקטיביות במבחנה.
ב bioassays transactivation במבחנה הראתה הבטחה ככלים לניטור איכות מים, אולם יישומם ואת היישום נרחב התעכב בין היתר בשל חוסר שיטות סטנדרטיות וזמינות של טכנולוגיה חזקה, ידידותי למשתמש. במחקר זה, זמין מסחרי, שורות תאים נעצר חלוקה הועסקו להקרין כמותית לפעילות האנדוקרינית של כימיקלים נוכחים דגימות מים המעניינות מקצוע איכות סביבה. פרוטוקול יחיד, סטנדרטי שכלל אבטחת איכות מקיפה / בקרת איכות (QA / QC) בדיקות פותחתה עבור פעילות קולטן אסטרוגן Glucocorticoid (ER ו GR, בהתאמה) באמצעות העברת אנרגית תהודת קרינה מבוססת תאים assay (סריג). דוגמאות של השפכים שפכים עירוניים מטופלים ומים עיליים ממערכות מים מתוקים בקליפורניה (ארה"ב), חולצו באמצעות מיצוי שלב מוצק ונותחו לפעילות האנדוקרינית באמצעות פרוטו סטנדרטיתcol. רקע מנה-תגובה עבור כימיקלי התייחסות ספציפי נקודות קצה עומדים בכללי QA / QC כנחוץ למדידה אמינה. תגובת הקרנת מבדק עבור דגימות מים עיליות הייתה במידה רבה לא ניתן לגילוי. לעומת זאת, דגימות שפכים ממפעלים טיפול שניוני היו הפעילות למדידה הגבוהה ביותר, עם ריכוזים המקבילה מבדק משוער (BEQs) עד 392 ng dexamethasone / L עבור GR ו -17 ng 17β-אסטרדיול / L עבור ER. תגובת המבדק למדגמת שליישונים בשפכים הייתה נמוכה מזה שנמדד לקולחים משניים, מה שמעיד על התחתונה שיורית של כימיקלים האנדוקרינית פעילים לאחר טיפול מתקדם. פרוטוקול זה הראה כי ב bioassays transactivation במבחנה לנצל זמינים מסחרית, תא נעצר חלוקה "ערכות", ניתן להתאים למסך פעילות אנדוקרינית במים.
לניטור איכות מים הנוכחי מבוסס על היכולת בודדת ומדויק למדוד את המופע של מזהמים כימיים כמו פרוקסי לחשיפת חיות ובני האדם. עם זאת, ניטור הפרדיגמה הערכה כימי-ידי-זה כימי לא יכול לעמוד בקצב עם היקום הכימי המשתנה שאנו מתמודדים איתה. ככל שאנו לומדים יותר על הגורל ואת ההשפעות של כימיקלים סינטטיים וטבעיים, אנו ממשיכים לחפש כלי מדידה שכתובת צפויות השפעות ביולוגיות, וכי בעת ובעונה האחת חסינים לשינויי ייצור כימיקלים, שימוש קלט סביבתי. כלים כאלה הם רלוונטיים במיוחד להבנה אם כימיקלים ידועים או חדשים, ומוצרים טרנספורמציה, ראויים לתשומת לבנו. יתר על כן, תערובות מורכבות של כימיקלים הנמצאים במים מופנות כהלכה על ידי ניטור כימי יחיד. לפיכך, אנו עומדים בפני האתגר של מודרניזציה של ארגז כלי בקרה קיים לכתובת טובה יותר את הנושאים הללו tha מים עילייםt לקבל הזרמת השפכים קולחין נגר עירוני / stormwater.
בשנים האחרונות, טכניקות bioanalytical הראו הבטחה ככלי הקרנה להערכת איכות מים. בפרט, bioassays in'vitro המגיב כימיקלים מתנהגים באמצעות ידוע, מצבי פעולה ספציפיים 1,2 הם עניין רב לקהילת הניטור הסביבתי 3. מספר מחקרים מועסקים bioassays במבחנה לכמת את הפעילות האנדוקרינית של שתייה, משטח wastewaters 4 -6. יתר על כן, מספר bioassays למקד אירועים מולקולריים ייזום (למשל, הפעלת קולטן) אשר ניתן לקשר פוטנציאל להשפעות המזיקות באמצעות מסלול תוצאה שלילי מנתח 7,8.
האבולוציה של bioscreening להערכת איכות מים כבר יחסית מהירה, עם מאה שונים קצה מבדק במבחנה לאחר הוערכה עבור שלהםשירות 9,10. נכון לעכשיו, רק קומץ של מבדקים הוכח להשיג דיוק מדידה טוב (בתוך מעבדות) תוך הפגנת היכולת להבחין בין איכויות מי 5,6. לקבלת קולחים קולחים בפרט, את המופע של אסטרוגנים סטרואידים בסטרואידים כבר היוו בהצלחה באמצעות מבחני transactivation במבחנה 11,12. עם זאת, רוב המחקרים שנערכו עד כה, המועסקים bioassays שורות תאים אשר הנם רכוש (ובכך אינו זמין נרחב), דורשים טיפול מתמשך ומניפולציה, או שניהם. כתוצאה מכך, היכולת לבצע סטנדרטיזציה פרוטוקולים, לבצע תרגילי כיול הבינה-מעבדה, ובסופו של דבר להעביר טכנולוגית הקרנה זה למשאבי מי הקהילה נשארה הפריעה.
לפחות ספק אחד של מבדקים במבחנה בדקה באמצעות תכנית ToxCast ארה"ב זמין מסחרי 13 קל לשימוש "הקפאת הפשרה4; פורמטים. חטיבת-נעצר אלו תא "ערכות" הוכחו להיות חזקים מדידת פעילותם של כימיקלים המופקים מים המייצגים רמות שונות של טיפול 14. למרות פרוטוקולי הספק זמינים להקרין את הפעילות הביולוגית של כימיקלים או תערובות בודדים, חלקם דורשים שינויים לפני שהם יכולים להיות מיושמים על דגימות מים. קולחים שפכים 15, נגר stormwater 16, קבלת המים 17,18 ועוד 19,20 מים ממוחזרים לאחרונה הם דוגמאות מובהקות של התקשורת מימית כי הם בעלי עניין לקהילה איכות המים.
מחקר זה מציג פרוטוקול יחיד, סטנדרטי למדוד את הפעילות האנדוקרינית בדגימות מים באמצעות זמינים מסחריים, חטיבה-נעצרה bioassays transactivation במבחנה. הפגנו חוסנו של פרוטוקול באמצעות הערכה מקיפה של הרקע, תגובתיות המינון ואת הדירות של התגובה twנקודות קצה o של אסטרוגן עניין מיוחד ו transactivation קולטן Glucocorticoid (ER ו GR, בהתאמה). הפרוטוקול היה מוחל על דגימות מסך השפכים קולחין ומים עיליים ממערכות מים מתוקים בקליפורניה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. איסוף דגימת מי תהליך (השתנה מ Escher et al. 9)
2. כן דילולים של כימיקלי הפנית Assay הספציפיים חלץ מים
3. מכינים את תרחיף תא לנהל את המבדק סריג
4. פלייט תאים פלייט נקה התחתונה קיר שחור 96-היטב ומוסיפים מים תמצית מדולל

איור 1:. דוגמא של פריסת פלייט 96-גם הצלחת רבה גם נועדה לכלול עקומת כיול ספציפית assay, 3 סוגיםבקרות QA / QC (מדיה בלבד, תאים בינוניים ותאי נקי ב DMSO ממוסמרים בינונית) ו -4 דילולים לכל תמצית מים. מלאות דילול כל תמצית מים מנותח בבארות בשלושה עותקים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
5. מכינים את פתרון טעינה הוסף כל טוב
6. Cytotoxicity מדוד ותגובה פעילות האנדוקרינית
7. להעריך QA / בדיקות QC כדי לקבוע את איכות הנתונים
8. ניתוח נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקר הנוכחי, דגימות מרוכבי 4x 24 שעות של שפכי שפכים עירוניים מטופלים, 6 דגימות לתפוס מים עיליים ממערכות מים מתוקות בדרום קליפורניה שדה ריק המורכב מי ultrapure נבחרו כדי להמחיש בפרוטוקול זה. 3 מתוך 4 דגימות השפכים היו מצמחי טיפול בשפכי בוצה קונבנציונליים מופעלים ( "שפכים משניים"), ואת הרביעי ממפעל טיפול בשפכים מתקדם עם טיפול סינון חול / פחמן הוסיף פוסט ביולוגי ( "קולח שלישוניים"). דגימות מים עיליות נאספו היקוות מייצג שימושי קרקע שונה (פתוחה, חקלאית...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
עוצמתה המתועדת היטב של אסטרוגנים סביבתיים, כגון 17β-אסטרדיול (E2), הקרנת כתבים לכימיקלים אלה בריכוזי ng / L 23,24. במחקר זה, תגובת ER לקולחי שפכים (טווח רר"מ: 2.3 כדי 17 ng E2 / L) היה גבוה במעט ודווח שפכים משניים מן WWTPs האוסטרלי 20, ואילו BEQs במים עיליים (<0.5 כדי -4 ננוגרם E2 / L ) היו בטווח ודווח השטח stormwater במקום אחר (<1 עד 11 ng E2 / L) 16. למרות הרמות הנמוכות של פעילות ER נמדדו דגימות המים העיליות, assay זה מייצג נקודת סיום ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
המימון ניתן על ידי מועצת הפיקוח על משאבי המים של המדינה (הסכמים מס' 10-096-250 ו-14-090-270). אנו מודים לס' עבאסי, מ' קונור, ס' אנגלג', ק' נורת', ג'יי ארמסטרונג, ס' אסאטו, מ' דוג'ירי, ד' שלנק, ס' סניידר, ס' וסטרהיידה, ב' אשר, פ' לוש, ג' פלנק, ק' בי וג'יי פרינטן. המחברים מצהירים שאין ניגוד עניינים, והתייחסות לשמות מסחריים אינה מרמזת על תמיכה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| ערכת הבדיקה של GeneBLAzer ER אלפא DA | ThermoFisher | K1393 | כוללת תאים שנעצרו בחלוקת ER (DA) וערכת טעינה של LiveBLAzer FRET. |
| ערכת הבדיקה של GeneBLAzer GR DA | ThermoFisher | K1391 | כוללת תאי GR שנעצרו (DA) וערכת טעינה של LiveBLAzer FRET. |
| מגיב כדאיות התאים PrestoBlue | ThermoFisher | A-13261 | |
| טריפן כחול, 0.4% ב-PBS | Sigma-Aldrich | T8154 | זמין גם ב-ThermoFisher |
| Corning קיר שחור 96 בארות, צלחת תחתונה שקופה | Corning | 3603 | עטוף בנפרד, סטרילי עם מכסה |
| מסנני סיבי זכוכית Whatman, GF/A, 1.6 ומיקרו; מ | סיגמא-אולדריץ' | ||
| WHA1820025 סרט איטום אלומיניום Microplate | E& K Scientific | T592100 | |
| Oasis HLB מחסנית 6 סמ"ק, 200 מ"ג מים | סופגים | WAT106202 | |
| 17β אסטרדיול | סיגמא-אולדריץ' | E2758 | CAS #50-28-2 |
| חומצה אסקורבית | פישר סיינטיפיק | A61-100 | זמין גם ב-Sigma-Aldrich |
| Dexamethasone | סיגמא-אולדריץ' | D4902 | CAS #50-02-2 |
| דימתיל סולפוקסיד (DMSO) | סיגמא-אולדריץ' | D8418 | בדרגה מולקולרית |
| (אצטון, הקסאן, מתנול) | Fisher Scientific | HPLC כיתה | |
| נתרן אזיד | Sigma-Aldrich | S2002 | כימיקל רעיל מאוד ויש לטפל בו בזהירות. השתמש בבגדי מגן ושקול מתחת למכסה אדים. זמין גם ב-EMD Millipore. |
| מונה תאים אוטומטי או המוציטומטר | שונים* | הספקים כוללים את Bio-Rad, Fisher Scientific, Sigma-Aldrich ו-ThermoFisher. | |
| ארון בטיחות ביולוגי Class II | שונים* | ||
| CO2 אינקובטור | שונים* | ||
| מקפיא קריוגני | שונות* | להשתמש באחסון חנקן נוזלי. | |
| קורא מיקרו-פלטות פלואורסצנטי | שונות* | הקורא חייב להיות בעל יכולות קריאה תחתונה. | |
| * אין מקור מומלץ, הבחירה בציוד זה תלויה בתקציב, תדירות השימוש ושטח המעבדה. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה