Charakterystyka in vivo skutków chemicznych zaburzających gospodarkę hormonalną za pomocą myszy wskaźnika działania hormonów tarczycy
6 października 2023
Mysi model wskaźnika działania hormonu tarczycy został opracowany, aby umożliwić specyficzną tkankowo kwantyfikację lokalnego działania hormonu tarczycy za pomocą jego endogennej maszynerii regulacyjnej. Ostatnio wykazano, że model ten nadaje się do charakteryzowania substancji chemicznych zaburzających gospodarkę hormonalną, oddziałujących z gospodarką hormonów tarczycy, zarówno za pomocą metodologii ex vivo, jak i in vivo.
Substancje zaburzające funkcjonowanie układu hormonalnego są coraz częściej obecnymi zanieczyszczeniami i mogą znacznie zakłócać gospodarkę hormonów tarczycy. Jest to poważny problem, ponieważ hormony tarczycy są ważnymi regulatorami funkcji biologicznych. Jednym z naszych głównych celów jest zmierzenie, czy określone cząsteczki i ich metabolity są w stanie zakłócić gospodarkę hormonów tarczycy in vivo u ssaków.
Chociaż istnieją metody badań przesiewowych pod kątem takich związków, niewiele wiadomo na temat ich działania in vivo na tkanki. Wynika to z braku odpowiednich systemów testowych mających na celu scharakteryzowanie ich specyficznego dla tkanek działania. Dodatkowo wymagałoby to ilościowego pomiaru lokalnego działania hormonów tarczycy, co jest również wyzwaniem.
Opracowaliśmy mysi model wskaźnika działania hormonów tarczycy (THAI) w celu scharakteryzowania działania hormonów tarczycy w tkankach. Zdaliśmy sobie sprawę, że będzie to wystarczające do zmierzenia wpływu substancji zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego na tarczycę w sposób specyficzny dla tkanki. Warto zauważyć, że model THAI pozwoliłby nam to zrobić w żywym organizmie ssaków.
Model THAI umożliwia wykrycie in vivo endogennych zmian w miejscowym działaniu hormonów tarczycy poprzez obrazowanie bioluminescencyjne. Umożliwia to wykorzystanie projektów krzyżowych, badań kontrolnych, badań samokontroli i ciągłej ekspozycji na czynniki zakłócające. Warto zauważyć, że model THAI pozwala nam obniżyć wymaganą liczbę zwierząt wykorzystywanych w badaniu.
Aby rozpocząć, uruchom oprogramowanie kompatybilne z systemem obrazowania in vivo. Zaloguj się i poczekaj, aż panel kreatora obrazowania w pełni się załaduje. Kliknij przycisk Inicjalizuj na panelu kreatora obrazowania, aby rozpocząć chłodzenie aparatu.
Następnie ustaw temperaturę poduszki grzewczej w zakresie od 30 do 37 stopni Celsjusza, aby utrzymać zwierzęta w cieple. Następnie delikatnie uszczypnij opuszki stóp znieczulonych zwierząt, aby ocenić ich odruch pedałowania. Dootrzewnowo wstrzyknąć 10 mikrolitrów na gram masy ciała lucyferyny sodu ogolonym zwierzętom.
Teraz ustaw zwierzę względem środka aparatu, jak oznaczono symbolem na przyrządzie do obrazowania. Ustaw czas obrazowania w panelu kreatora obrazów na trzy minuty dla obrazowania luminescencji i zaznacz pola wyboru zarówno dla zdjęcia, jak i luminescencji. Kliknij Pobierz, aby wykonać pierwszy pomiar.
Po zarejestrowaniu wszystkich pomiarów przekonwertuj skalę obrazu na promieniowanie. Teraz określ optymalne ustawienia kategoryzacji i skali kolorów dla obrazów i zachowaj jednolitość dla wszystkich obrazów. Następnie kliknij narzędzie ROI w panelu Paleta narzędzi i użyj opcji Umieść ROI, aby wybrać obszary zainteresowania na obrazie.
Na koniec kliknij Zmierz zwrot z inwestycji i skopiuj wynikowe dane w celu wyeksportowania do wybranego oprogramowania organizacyjnego lub statystycznego. Obrazowanie in vivo myszy z Tajlandii wykazało, że obszary pozbawione sierści, takie jak opuszki stóp, ogon i nos, miały wyższe sygnały podstawowe. Na sygnał lucyferazy miał wpływ stan hormonów tarczycy.
W okolicy jąder zaobserwowano silne sygnały. Działanie hormonów tarczycy było znacznie zwiększone w brunatnej tkance tłuszczowej myszy z Tajlandii zestresowanych zimnem. Leczenie nie wpłynęło na sygnały lucyferazy z opuszków stóp i ogona.
W badaniach obrazowych uchwycono również akumulację i klirens diklazurilu, związku zaburzającego funkcjonowanie układu hormonalnego, w okresie trzech tygodni.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Model mysi Thyroid Hormone Action Indicator (THAI) został opracowany, aby umożliwić tkankowo specyficzne ilościowe określanie lokalnego działania hormonów tarczycy. Model ten jest szczególnie użyteczny przy charakteryzacji wpływu substancji zaburzających gospodarkę hormonalną tarczycy z wykorzystaniem metodologii ex vivo oraz in vivo.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Endokrynologia
- Toksykologia
- Obrazowanie in vivo
Wstęp
- Zaburzacze endokrynne mogą zakłócać gospodarkę hormonami tarczycy u ssaków.
- Hormony tarczycy są kluczowymi regulatorami funkcji biologicznych.
- Istniejące metody przesiewowe dla zaburzaczy endokrynnych mają ograniczenia w ocenie ich specyficznych dla tkanek efektów in vivo.
- Istnieje potrzeba opracowania systemów testowych, które pozwalają na ilościowy pomiar miejscowego działania hormonów tarczycy.
Cel badania
- Charakterystyka działania hormonów tarczycy w tkankach z wykorzystaniem modelu mysiego THAI.
- Pomiar specyficznych dla tkanki efektów substancji zaburzających gospodarkę hormonalną in vivo.
- Ocena wpływu konkretnych cząsteczek i ich metabolitów na gospodarkę hormonami tarczycy.
Zastosowane metody
- Model myszy THAI jest wykorzystywany do obrazowania in vivo działania hormonów tarczycy.
- Zwierzęta poddawane są obrazowaniu bioluminescencyjnemu w celu wykrycia zmian w lokalnej aktywności hormonów tarczycy.
- Lucyferyna jest podawana w sposób dostojalny do jamy otrzewnej w celu oceny obrazowej.
- Monitorowanie obejmuje ustawienia czasu obrazowania oraz analizę określonych obszarów zainteresowania (ROI).
Główne wyniki
- Obrazowanie in vivo wykazało wyższe podstawowe sygnały lucyferazy w obszarach nieowłosionych, takich jak poduszki stóp i ogon.
- Odnotowano istotne działanie hormonów tarczycy w brunatnej tkance tłuszczowej podczas stresu wywołanego zimnem.
- Stwierdzono, że zastosowana terapia nie wpłynęła na sygnały lucyferazy w niektórych obszarach.
- Badania obrazowe pozwoliły śledzić akumulację i usuwanie diklazurylu, substancji zaburzającej gospodarkę hormonalną, w ciągu trzech tygodni.
Wnioski
- Model THAI umożliwia zrozumienie dynamiki hormonów tarczycy in vivo oraz ich zaburzeń wywołanych przez substancje chemiczne.
- Model ten ułatwia charakteryzację efektów działania substancji zaburzających gospodarkę hormonalną w żywym organizmie, co potencjalnie pozwala na zmniejszenie liczby zwierząt wykorzystywanych w badaniach.
- Wnioski z tych badań przyczyniają się do lepszego zrozumienia regulacji hormonów tarczycy oraz wpływu zanieczyszczeń środowiskowych na fizjologię ssaków.
Często Zadawane Pytania
Znaczenie dla przemysłu
Substancje zaburzające gospodarkę hormonalną (EDCs) stanowią istotne wyzwanie dla badań i rozwoju w sektorze biofarmaceutycznym (biopharma R&D)&ze względu na ich złożone, tkankowo specyficzne efekty na działanie hormonów tarczycy (TH). Model myszy THAI umożliwia ilościową ocenę in vivo lokalnych zaburzeń poziomu TH, co zwiększa pewność prognostyczną w ramach wczesnej identyfikacji zagrożeń oraz mechanistycznej minimalizacji ryzyka. Zdolność ta jest kluczowa dla segregacji portfela projektów oraz promowania związków o niższym profilu ryzyka endokrynnego.
Strategiczne zastosowania w badaniach biofarmaceutycznych&D
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia bezpośrednią analizę wpływu EDC na szlaki hormonów tarczycy in vivo.
- Wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka poprzez rozróżnienie efektów tkankowo specyficznych od efektów systemowych.
- Ułatwia funkcjonalną walidację celów w przypadku obciążeń związanych z układem endokrynnym.
- Zwiększa pewność prognostyczną w decyzjach dotyczących dalszego rozwoju związków.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Zapewnia zwalidowany system in vivo do ilościowego pomiaru działania TH.
- Umożliwia powtarzalną, podłużną ocenę wpływu związków w tym samym zwierzęciu.
- Wspiera standaryzację testów dla potoków przesiewowych EDC.
- Pozwala na skalowalną ocenę mieszanin i metabolitów istotnych w warunkach rzeczywistych ekspozycji.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodne z modelami zaburzeń endokrynnych istotnymi dla chorób, co służy opracowywaniu biomarkerów translacyjnych.
- Zapewnia ciągłość procesu od etapu odkrywania po przedkliniczną walidację wpływu na układ hormonalny.
- Wspiera dostosowane do ryzyka wdrażanie poprzez dostarczenie dowodów in vivo na występowanie tkance-specyficznych zaburzeń.
- Umożliwia prowadzenie badań podłużnych nad chronicznymi efektami lub efektami odstawienia EDCs.
Integracja potoku i przepływu pracy
Model mysi THAI wpisuje się w kontinuum od etapu odkrycia do badań przedklinicznych, łącząc wczesną identyfikację zagrożeń z walidacją translacyjną zaburzeń endokrynnych.
- Biologia odkrywcza: Ilościowe określanie działania TH w konkretnych tkankach w celu wyjaśnienia mechanizmów EDC i ryzyka biologicznego.
- Przesiewy: Dostarcza powtarzalne, ilościowe wyniki służące do priorytetyzacji i wstępnej selekcji EDC.
- Analityka: Zapewnia solidne pomiary bioluminescencyjne do porównań statystycznych pomiędzy różnymi warunkami i punktami czasowymi.
- Badania translacyjne: Wspiera dostosowanie do punktów końcowych endokrynnych istotnych dla ludzi oraz strategii biomarkerowych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferuje wielorazową, adaptowalną platformę do różnorodnych badań nad EDC i ryzykiem endokrynnym.
Wpływ operacyjny i korporacyjny
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w ocenie zaburzeń endokrynnych.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje przepływy pracy in vivo i ogranicza liczbę wykorzystywanych zwierząt dzięki zastosowaniu podłużnych schematów samokontrolnych.
- Wartość strategiczna: Umożliwia podejmowanie lepszych decyzji typu go/no-go oraz zwiększa efektywność kapitałową poprzez wczesną minimalizację ryzyka związanego z toksycznością endokrynną.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój bezpieczniejszych związków.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w obrazowaniu in vivo oraz pracy z transgenicznymi myszami.
- Wymaga dostępu do aparatury do obrazowania bioluminescencyjnego i kompatybilnego oprogramowania analitycznego.
- Wymaga standaryzacji parametrów obrazowania i przepływów analizy danych pomiędzy zespołami.
- Metoda jest możliwa do dostosowania do różnych schematów leczenia i mieszanin EDC, lecz ogranicza się do badania szlaku TH.
- Ograniczenia praktyczne obejmują interferencję futra oraz zmienność sygnału w zależności od regionu.
