물 사용에 내분비 활동에 대한 선별 시판<em> 체외</em> 전이 활성화 생물학적 정량
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
체외 전이 활성화 생물 검정에서 그러나 자신의 채택 및 광범위한 응용 프로그램으로 인해 표준화 된 방법과 강력하고 사용자 친화적 인 기술의 가용성의 부족으로 부분적으로 방해하고있다, 수질 모니터링 도구로 약속을 보여 주었다. 본 연구에서는 시판 부문 체포 세포주 정량적으로 환경 품질 전문가에게 관심의 물 샘플에 존재하는 화학 물질의 내분비 활동을 선별하기 위해 사용되었다. 포괄적 인 품질 보증 / 품질 관리를 포함 하나, 표준화 된 프로토콜 (QA / QC) 검사 셀 기반 형광 공명 에너지 전달 (FRET) 분석을 사용하여 (각각, ER 및 GR) 에스트로겐과 글루코 코르티코이드 수용체의 활동을 위해 개발되었다. 캘리포니아 (미국) 담수 시스템에서 처리 된 하수 폐수 및 지표수의 샘플은, 고상 추출을 사용하여 추출하고, 표준화 된 프로토를 사용하여 내분비 활동을 분석 하였다안부. 배경 및 엔드 포인트 별 기준 화학 물질에 대한 용량 – 반응은 신뢰할 수있는 측정을 위해 필요하다고 인정 QA / QC 가이드 라인을 만났다. 표면 물 샘플에 대한 생물 검정 심사의 반응은 크게 감지되지 않았습니다. 대조적으로, 2 차 처리 공장에서 폐수 샘플 ER 392 ng를 덱사메타손 GR에 대한 / L 및 17 ng를 17β-에스트라 디올 / L까지 추정 된 생물 검정 등가 농도 (BEQs)로, 가장 높은 측정 활동을했다. 급 유출 샘플에 대한 생물 검정 응답은 고도 처리 후 내분비 활성 화학 물질의 낮은 잔류를 나타내는 보조 폐수를 측정보다 낮았다. 이 프로토콜은 시판 활용 체외 전이 활성화 생물 검정에, 분할 체포 셀 "키트"물에 내분비 활동에 대한 선별 적용 할 수 있음을 보여 주었다.
Introduction
현재 수질 모니터링은 정확하고 정밀 야생 동물 및 인체 노출 프록시로 화학적 오염 물질의 발생을 측정하는 능력을 전제한다. 그러나,이 화학 물질 별 화학 물질 모니터링 및 평가 패러다임은 우리가 직면 끊임없이 변화하는 화학 우주와 보조를 맞출 수 없습니다. 우리가 운명 합성 및 천연 화학 물질의 효과에 대한 자세한 내용은, 우리는 생물학적 영향을 예상 다루도록 측정 도구를 검색을 계속하고, 동시에 그 화학 물질의 생산, 사용 및 환경 입력의 변화에 면역이다. 이러한 도구는 알 수 없거나 새로운 화학 물질 및 변환 제품은 우리의 관심을받을 자격이 있는지 이해에 특히 적합하다. 또한, 물에 존재하는 화학 물질의 복잡한 혼합물이 잘못 개별 화학 물질 모니터링에 의해 해결된다. 따라서, 우리는 더 나은 주소로 지표수 그쪽에서 이러한 문제를 기존의 모니터링 도구 상자를 현대화의 도전에 직면t이 처리 된 폐수 유출 및 도시 / 강우 유출수의 방전을받을 수 있습니다.
최근, 생물 분석 기법 수질 평가 스크리닝 도구로서 가능성을 보여 주었다. 알려진 통해 작용하는 화학 물질에 반응 특히, in'vitro 생물 검정에서, 행동 1,2의 특정 모드는 환경 모니터링 지역 3 큰 관심이다. 다수의 연구는 음주, 표면 및 폐수 4 -6의 내분비 활동을 정량화하는 체외 생물 검정에 사용하고있다. 또한, 생물 검정의 수가 분자 개시 이벤트 (예, 수용체 활성화) 잠재적으로 불리한 결과 경로를 통해 악영향 연결될 수 -7,8- 분석 대상.
수질 평가를위한 bioscreening의 진화에 대해 평가 된 시험 관내 생물 검정 엔드 포인트에서 다른 수백, 상대적으로 신속하고있다 그들의유틸리티 9,10. 현재 생물 검정의 소수는 수질 5,6-를 구별하는 능력을 보여주는 반면 (실험실 내에서) 양호한 측정 정밀도를 달성하는 것으로 나타났다. 특히 처리 된 폐수 유출의 경우, 에스트로겐과 글루코 코르티코이드 스테로이드의 발생은 성공적이었다 체외 전이 활성화 분석 (11, 12)에서 사용하기를 차지했다. 누구의 세포 라인 독점 (때문에 널리 사용되지 않음)입니다 그러나 지금까지 대부분의 연구가 고용 한 생물 검정은, 지속적인 관리 및 조작, 또는 두 가지 모두를 필요로한다. 그 결과, 능력은 사회가 장애 된 남아있는 물 자원이 선별 기술을 전송하는 궁극적 프로토콜을 표준화 간 실험실 교정 연습을 수행하고 있습니다.
미국 ToxCast 프로그램을 통해 심사 체외 생물 검정 중 적어도 하나의 공급 업체는 "동결과 해동을 사용하기 쉬운 13 상업적으로 사용할 수 있습니다4; 형식. 이러한 분할 셀 구속 "키트"는 처리 (14)의 서로 다른 레벨을 나타내는 물로부터 추출 된 화학 물질의 활성을 측정하는 강력한 것으로 나타났다. 공급 프로토콜은 개별 화학 물질 또는 이들의 혼합물의 생활 성을 스크리닝 할 수 있지만 이들이 물 샘플에 적용하기 전에, 그들 중 일부는 변경이 필요하다. 처리 된 폐수 유출 (15), 우수 유출 (16), 수신 물은 17, 18 그리고 최근 재활용 물 (19, 20) 수질 커뮤니티에 관심있는 수성 매질의 주요 예입니다.
이 연구는 시판 사용하여 물 샘플에서 내분비 활동을 측정하는 하나의 표준화 된 프로토콜을 제시 분할 체포 체외 전이 활성화 생물 검정에. 우리는 TW에 대한 응답의 배경, 복용량 응답 성 및 반복성의 포괄적 인 평가를 통해 프로토콜의 견고 함을 보여 주었다특히 관심의 에스트로겐과 글루코 코르티코이드 수용체의 전이 활성화 (ER 및 GR, 각각)의 오 엔드 포인트. 이 프로토콜은 캘리포니아에서 담수 시스템에서 처리 된 폐수 유출 및 지표수의 화면 샘플에 적용 하였다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이러한 17β-에스트라 디올 (E2), NG /의 L 농도 23, 24에서 이러한 화학 물질에 대한 보증 심사 등의 환경 에스트로겐의 잘 문서화 힘. 본 연구에서는 폐수 유출 물에 대한 ER 응답 (BEQ 범위 : 2.3-17 ng의 E2 / L)이 E2 / L NG 4 0.5 <지표수 (대한 BEQs 반면, 호주 WWTPs 20 차 유출에 대해보고보다 다소 높았다 ) E2 NG 11 / L) (16)에 다른 표면과 우수 (<1에 대해보고 된 범위 내에 있었다. 표면 ?…
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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