In vivo karakterisering van hormoonverstorende chemische effecten via schildklierhormoon actie-indicator muis
6 oktober 2023
Het muismodel Thyroid Hormone Action Indicator is ontwikkeld om weefselspecifieke kwantificering van de lokale werking van schildklierhormoon mogelijk te maken met behulp van de endogene regulerende machinerie. Onlangs is aangetoond dat het model geschikt is voor het karakteriseren van hormoonverstorende chemicaliën die interageren met de schildklierhormooneconomie, zowel door ex vivo als in vivo methodologieën.
Hormoonontregelaars zijn steeds meer aanwezige verontreinigende stoffen en kunnen de economie van schildklierhormoon sterk verstoren. Dit is een grote zorg omdat schildklierhormonen belangrijke regulatoren zijn van de biologische functie. Een van onze belangrijkste doelen is om te meten of specifieke moleculen en hun metabolieten in staat zijn om de schildklierhormooneconomie in vivo bij zoogdieren te verstoren.
Hoewel er screeningsmethoden zijn voor dergelijke verbindingen, is er weinig bekend over hoe ze in vivo op weefsels werken. Dit is te wijten aan het ontbreken van goede testsystemen die gericht zijn op het karakteriseren van hun weefselspecifieke effecten. Bovendien zou dit de kwantitatieve meting van de lokale werking van schildklierhormoon vereisen, wat ook een uitdaging is.
We ontwikkelden de schildklierhormoon actie indicator, of THAI muismodel, om de schildklierhormoonwerking in de weefsels te karakteriseren. We realiseerden ons dat dit voldoende zou zijn om de schildkliergerelateerde effecten van hormoonontregelaars op een weefselspecifieke manier te meten. Met name het THAI-model zou ons in staat stellen dit te doen in een levend zoogdierorganisme.
Het THAI-model maakt de in vivo detectie van endogene veranderingen in de lokale werking van schildklierhormoon mogelijk door middel van bioluminescente beeldvorming. Dit maakt het gebruik van crossover-ontwerpen, vervolgstudies, zelfcontrolestudies en continue disruptor-blootstelling mogelijk. Met name het THAI-model stelt ons in staat om het vereiste aantal dieren dat in het onderzoek wordt gebruikt, te verlagen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Het Thyroid Hormone Action Indicator (THAI) muismodel is ontwikkeld om weefselspecifieke kwantificering van lokale schildklierhormoonwerking mogelijk te maken. Dit model is bijzonder nuttig voor het karakteriseren van de effecten van hormoonverstorende chemicaliën op de schildklierhormoonhuishouding via zowel ex vivo als in vivo methodologieën.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Endocrinologie
- Toxicologie
- In vivo beeldvorming
Achtergrond
- Endocriene disruptoren kunnen de schildklierhormoonhuishouding bij zoogdieren verstoren.
- Schildklierhormonen zijn cruciale regulatoren van biologische functies.
- Bestaande screeningsmethoden voor endocriene disruptoren hebben beperkingen bij het beoordelen van hun weefselspecifieke effecten in vivo.
- Er is behoefte aan testsystemen die de lokale werking van schildklierhormonen kwantitatief kunnen meten.
Doel van de studie
- Karakteriseer de werking van schildklierhormoon in weefsels met behulp van het THAI-muismodel.
- Meet de weefselspecifieke effecten van hormoonverstorende stoffen in vivo.
- Beoordeel de impact van specifieke moleculen en hun metabolieten op de schildklierhormoonhuishouding.
Gebruikte methoden
- Het THAI-muismodel wordt gebruikt voor in vivo beeldvorming van de werking van schildklierhormoon.
- Dieren worden onderworpen aan bioluminescentie-beeldvorming om veranderingen in de lokale schildklierhormoonactiviteit te detecteren.
- Luciferine wordt intraperitoneaal toegediend voor de beoordeling via beeldvorming.
- De monitoring omvat instellingen voor de beeldvormingstijd en analyse van specifieke regio's van belang (ROIs).
Belangrijkste resultaten
- In vivo imaging onthulde hogere basale luciferase-signalen in niet-behaarde gebieden zoals de voetkussentjes en de staart.
- Er werd een significante werking van schildklierhormoon vastgesteld in het bruine vetweefsel tijdens koudestress.
- Er werd vastgesteld dat de behandeling geen invloed had op de luciferase-signalen uit bepaalde gebieden.
- Beeldvormende studies volgden de accumulatie en klaring van de endocriene disruptor diclazuril over een periode van drie weken.
Conclusies
- Het THAI-model maakt een in vivo begrip mogelijk van de dynamiek van schildklierhormonen en de verstoring hiervan door chemicaliën.
- Dit model vergemakkelijkt de karakterisering van de effecten van hormoonontregelaars in een levend organisme, wat potentieel het aantal dieren dat nodig is voor studies vermindert.
- De implicaties reiken tot een beter begrip van de regulatie van schildklierhormonen en de impact van milieuverontreinigende stoffen op de fysiologie van zoogdieren.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie
Hormoonontregelende stoffen (EDCs) vormen een aanzienlijke uitdaging voor biofarmaceutisch R&D vanwege hun complexe, weefselspecifieke effecten op de werking van schildklierhormonen (TH). Het THAI-muismodel maakt een kwantitatieve in vivo beoordeling van lokale TH-verstoring mogelijk, wat bijdraagt aan de voorspellende betrouwbaarheid bij vroege hazardidentificatie en mechanistische risicoreductie. Deze mogelijkheid is cruciaal voor de triage van portfolio's en het verder ontwikkelen van verbindingen met een lager endocrien risicoprofiel.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt directe analyse van de impact van EDC op schildklierhormoonpaden in vivo mogelijk.
- Ondersteunt mechanistische risicoreductie door weefselspecifieke effecten te onderscheiden van systemische effecten.
- Faciliteert functionele targetvalidatie voor endocrien-gerelateerde risico's.
- Verhoogt de voorspellende betrouwbaarheid voor beslissingen over de verdere ontwikkeling van verbindingen.
Screening & Assayontwikkeling
- Biedt een gevalideerd in vivo-systeem voor de kwantitatieve meting van de TH-werking.
- Maakt reproduceerbare, longitudinale beoordeling van compound-effecten in hetzelfde dier mogelijk.
- Ondersteunt assay-standaardisatie voor EDC-screening-pipelines.
- Maakt schaalbare evaluatie mogelijk van mengsels en metabolieten die relevant zijn voor blootstellingen in de praktijk.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij ziekterelevante modellen voor endocriene disruptie voor de ontwikkeling van translationele biomarkers.
- Maakt continuïteit mogelijk vanaf de ontdekkingsfase tot de preklinische validatie van endocriene risico's.
- Ondersteunt risico-gecorrigeerde voortgang door in vivo bewijs van weefselspecifieke disruptie te leveren.
- Faciliteert longitudinale studies naar chronische effecten of onttrekkingsverschijnselen van EDC's.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het THAI-muismodel integreert in het continuüm van ontdekking naar preklinisch onderzoek en slaat een brug tussen vroege gevarenidentificatie en translationele validatie van endocriene disruptie.
- Discoverybiologie: Kwantificeert weefselspecifieke TH-werking om EDC-mechanismen en biologische risico's te verduidelijken.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve resultaten voor de prioritering en triage van EDC's.
- Analytica: Biedt robuuste bioluminescente metingen voor statistische vergelijking tussen verschillende condities en tijdspunten.
- Translationeel onderzoek: Ondersteunt de afstemming op mens-relevante endocriene eindpunten en biomarkerstrategieën.
- Hergebruik op bedrijfsniveau: Biedt een herbruikbaar, aanpasbaar platform voor diverse EDC- en endocriene risicostudies.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij de beoordeling van endocriene verstoring.
- Operationele waarde: Standaardiseert in vivo workflows en vermindert het aantal proefdieren door longitudinale self-control ontwerpen.
- Strategische waarde: Maakt betere go/no-go beslissingen en kapitaalefficiëntie mogelijk door endocriene risico's in een vroeg stadium te minimaliseren.
- Impact op de portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en de verdere ontwikkeling van veiligere verbindingen.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in in vivo imaging en het werken met transgene muizen.
- Toegang tot bioluminescentie-imaginginstrumentatie en compatibele analyse-software is noodzakelijk.
- Vereist cross-team standaardisatie van imagingparameters en workflows voor data-analyse.
- Aanpasbaar aan diverse behandelingsschema's en EDC-mengsels, maar beperkt tot de interrogatie van de TH-route.
- Praktische beperkingen omvatten interferentie door vacht en regio-specifieke signaalvariabiliteit.
