水中の内分泌活性のスクリーニング市販の使い方<em>インビトロ</em>トランスバイオアッセイ
Summary
A protocol to screen for endocrine activity in organic extracts of water samples, including treated wastewater effluent and surface (receiving) water, was adapted using commercially available division-arrested (“freeze and thaw”) in vitro transactivation bioassays.
Abstract
試験管内トランスバイオアッセイではしかし、彼らの採用および広範囲のアプリケーションが原因で標準化された方法で堅牢な、ユーザーフレンドリーな技術の利用可能性の欠如に部分的に妨げられてきた、水質監視ツールとして有望であることが示されました。本研究では、市販されている、分割逮捕された細胞株を定量的環境の質の専門家への関心の水試料中に存在する化学物質の内分泌活性をスクリーニングするために使用しました。総合的な品質保証/品質管理（QA / QC）のチェックを含め、単一の、標準化されたプロトコルは、細胞ベースの蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）アッセイを用いて（それぞれERおよびGR）エストロゲンおよびグルココルチコイド受容体活性のために開発されました。カリフォルニア（米国）での淡水システムから処理された下水排水や地表水のサンプルは、固相抽出を用いて抽出し、標準化されたプロトを使用して、内分泌活性について分析しましたCOL。背景とエンドポイント固有の参照化学物質の用量反応は、信頼性の高い測定のために必要と認められるQA / QCのガイドラインを満たしました。地表水試料のバイオアッセイスクリーニング応答は、主に検出されませんでした。これとは対照的に、二次処理工場からの流出物サンプルは、ERのための392 ngのデキサメタゾンGR用/ Lおよび17 ngの17βエストラジオール/ Lまでの推定バイオアッセイ同等の濃度（BEQs）で、最高の測定可能な活性を有していました。三次流出物サンプルのためのバイオアッセイ応答は、高度処理後の内分泌アクティブな化学物質の低い残留を示し、二次排水のために測定されたものよりも低かったです。このプロトコルは、市販の利用ビトロトランスバイオアッセイで 、分割逮捕セル「キット」、水中の内分泌活性をスクリーニングするために適合させることができることを示しました。
Introduction
現在の水質のモニタリングを正確かつ精密に野生動物とヒトへの暴露の代用としての化学汚染物質の発生を測定する能力を前提としています。しかし、この化学・バイ・化学的モニタリングと評価のパラダイムは、我々が直面して刻々と変化する化学の世界でペースを維持することはできません。私たちは、合成および天然の化学物質の運命と影響についての詳細を学ぶように、私たちは期待生物学的影響に対処測定ツールを探し続け、同時にそれは、化学物質の生産、使用状況や環境入力の変化に免疫があります。このようなツールは、未知または新規化学物質、および変換製品は、私たちの注目に値するかどうかを理解するために特に関連しています。また、水中に存在する化学物質の複雑な混合物はあまり個々の化学モニタリングによって対処されます。したがって、私たちはより良い表層水の股関節にこれらの問題に対処するために既存の監視ツールボックスの近代化の課題に直面しますトン下水処理水排水と都市/雨水流出の排出を受けます。
近年、生物分析技術は、水の品質評価のためのスクリーニングツールとして有望であることが示されています。知ら介して作用する化学物質への対応、特に、in'vitroバイオアッセイでは、アクション1,2の特定のモードは、環境モニタリングのコミュニティ3に大きな関心が持たれています。多数の調査は飲酒、表面および廃水4 -6の内分泌活性を定量化するためにインビトロバイオアッセイで使用しています。また、バイオアッセイの数は、分子の開始イベントを（ 例えば、受容体活性化）、潜在的に有害な結果の経路を介して有害な影響にリンクさせることができる7,8を分析対象としています。
水質評価のためのbioscreeningの進化は、in vitroバイオアッセイのエンドポイントでの異なる数百人が彼らのために評価されたと、比較的急速にされていますユーティリティ9,10。水質5,6の間で分化する能力を発揮しながら、現在、バイオアッセイのほんの一握りは、（研究所内）、良好な測定精度を達成することが示されています。特に下水処理水排水のために、エストロゲンおよびグルココルチコイドステロイドの発生に成功ビトロトランスアッセイ11,12 に用いて会計処理されています。しかし、現在までのほとんどの研究は、その細胞株独自のもの（したがって、広く利用可能ではない）バイオアッセイを採用しており、継続的なケアと操作、またはその両方が必要です。その結果、プロトコルを標準化研究室間のキャリブレーション演習を行い、最終的に水資源のコミュニティに、このスクリーニング技術を転送する能力は、ヒンダードまま。
米国ToxCastプログラムを通じて吟味のin vitroバイオアッセイの少なくとも1つのサプライヤは、使いやすい「凍結融解で13市販されています。4;フォーマット。これらの分割阻止セル「キット」は、処置14の異なるレベルを表す水から抽出された化学物質の活性を測定することで堅牢であることが示されています。ベンダープロトコルは、個々の化学物質または混合物の生物活性をスクリーニングするために利用可能であるが、それらは、水サンプルに適用する前に、それらのいくつかは、修正を必要とします。下水処理水の流出物15、雨水流出16、受信水は17,18そして最近再生水の19,20水質コミュニティに関心のある水性媒体の主な例です。
本研究では、市販されている使用して、水試料中の内分泌活性を測定するための単一の、標準化されたプロトコルを提示し、分割逮捕ビトロトランスバイオアッセイで 。私たちは、TWの応答の背景、用量応答性と再現性を総合的に評価を通じてプロトコルの堅牢性を実証しました特に関心のエストロゲンとグルココルチコイド受容体トランスのOエンドポイント（ERおよびGR、それぞれ）。プロトコルは、カリフォルニアの淡水システムから下水処理水排水と表面水の画面サンプルに適用しました。
Protocol
Representative Results
Discussion
このようなNG / L濃度23,24でこれらの化学物質のための17βエストラジオール（E2）、ワラントのスクリーニングなどの環境エストロゲン、のよく文書効力。本研究では、汚水排水（BEQ範囲：2.3〜17 ngのE2 / L）のためのER応答は、オーストラリアのWWTPs 20から二次処理水のために報告されたものよりやや高かった、表面水のBEQs一方（<0.5〜4 ngのE2 / L ）16（<1〜11 ngのE2 / L?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Funding was provided by State Water Resources Control Board (Agreements No. 10-096-250 and 14-090-270). We thank S. Abbasi, M. Connor, S. Engelage, K. North, J. Armstrong, S. Asato, M. Dojiri, D. Schlenk, S. Snyder, S. Westerheide, B. Escher, F. Leusch, G. Pelanek, K. Bi, and J. Printen. The authors declare no conflict of interest, and reference to trade names does not imply endorsement.
Materials
| GeneBLAzer ER alpha DA assay kit | ThermoFisher | K1393 | Kit includes ER division arrested (DA) cells and LiveBLAzer FRET loading kit. |
| GeneBLAzer GR DA assay kit | ThermoFisher | K1391 | Kit includes GR division arrested (DA) cells and LiveBLAzer FRET loading kit. |
| PrestoBlue cell viability reagent | ThermoFisher | A-13261 | |
| Trypan blue, 0.4% in PBS | Sigma-Aldrich | T8154 | Also available at ThermoFisher |
| Corning 96 well black wall, clear-bottom plate | Corning | 3603 | Individually wrapped, sterile with lid |
| Whatman glass fiber filters, GF/A, 1.6 µM | Sigma-Aldrich | WHA1820025 | |
| Microplate aluminum sealing film | E&K Scientific | T592100 | |
| Oasis HLB 6 cc cartridge, 200 mg sorbent | Waters | WAT106202 | |
| 17β Estradiol | Sigma-Aldrich | E2758 | CAS #50-28-2 |
| Ascorbic acid | Fisher Scientific | A61-100 | Also available at Sigma-Aldrich |
| Dexamethasone | Sigma-Aldrich | D4902 | CAS #50-02-2 |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | D8418 | Molecular grade |
| Solvents (acetone, hexane, methanol) | Fisher Scientific | HPLC grade | |
| Sodium azide | Sigma-Aldrich | S2002 | Chemical is highly toxic and must be handled with caution. Use protective clothing and weigh under a fumehood. Also available at EMD Millipore. |
| Automated cell counter or hemocytometer | Various* | Suppliers include Bio-Rad, Fisher Scientific, Sigma-Aldrich and ThermoFisher. | |
| Class II biological safety cabinet | Various* | ||
| CO2 incubator | Various* | ||
| Cryogenic freezer | Various* | Liquid nitrogen storage dewar is recommended. | |
| Fluorescence microplate reader | Various* | The reader must have bottom read capabilities. | |
| * No recommended source, the choice of this equipment depends on budget, frequency of use, and lab space. | |||
References
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