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可应用于毒理学测试的线虫

2022-07-30
来源:求医网

可应用于毒理学测试的线虫

据生物通 :Duke大学Jonathan Freedman作为环境毒理学教授,长期从事线虫系统研究。他获得国家毒理学项目(National Toxicology Program (NTP))(3年240万美元)的资助,评价这种高通量测试系统,计划针对200种化合物进行检测,并评价化合物对不同发育阶段的线虫神经系统的影响。如果某家公司认为某种化合物有神经毒性或能致癌,该线虫快速筛选系统可以提供帮助,相对大鼠实验(一个化合物的试验要用10万只大鼠,1~2年约需1千万美元),有望节省费用和时间(几星期或一个月)。

Freedman教授的实验系统有诸多优势可以替代现有实验室大鼠或小鼠标准化的模型系统,特别是在比较昂贵的、大规模的实验开始阶段。例如:线虫从卵发育成成体只需3天半,因为成体长度只有1毫米,操纵大量虫体只需要有限的空间。虫体是透明的,研究者可以直接观察化合物在发育虫体体内的效应。一般动物毒性筛选实验中,即使动物在毒物环境中不生病或死亡,通常也需要通过手术或尸检来研究化合物对动物器官的影响。

Freedman和他的同事通过遗传操作的线虫系统,评价特定基因对生理变化的影响,他们并不对线虫本身进行遗传改造,而是通过线虫的食物——细菌(设计反义DNA)来影响线虫基因功能。一般在小鼠实验中剔除一个基因可能要花费10万美元,并需1年进行遗传学研究。而线虫只需饲喂特定的细菌来实现基因剔除。Freedman实验室有许多根据设计进行遗传改造的线虫,另外还有一些可以针对特定毒性化合物产生颜色变化或释放荧光。

他们大部分的研究工作由计算机控制的机器人完成,机器人自动分配培养细菌的琼脂胶,胶在饲养线虫的凹槽空中冷凝,细菌液加样、化合物不同水平的稀释和加样也通过机器完成。另一个所谓“生物分类器”的设备将虫体通过离心机,再被吸进很细的通道,在那里它们被逐一记数和分类,激光束可以感应每个虫体的长度、直径、年龄、颜色和健康状况。为了特定实验的需要,生物分类器将合适的线虫分配到相应的凹槽空中。96空板是这项高效自动化操作的基本单元,根据实验需要,每个凹槽空中放置10-50个线虫。可以观察它们孵化、生长,或看成虫能产生多少后代,以及它们的生长速度。不同的凹槽空还可以饲养不同基因改造的线虫,不同基因携带有绿色荧光标记,在96空板中当添加同一种化合物可以发现哪个基因被激活了。

他们实验室还有更直接评价单个基因活性的设备,可以寻找每个特定化合物引起的每个基因表达的变化,需要提出每种毒物相应的微阵列指纹图。线虫在释放mRNA前被饲养和服用化合物,mRNA的量可以通过定制的微阵列测量,并与未在化合物中暴露的线虫进行基因组比较。

2004.11.05