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信用:365体育河滨分校

研究人员在365体育河滨,是的一部分 雄心勃勃的计划 在美国环境保护局,或EPA,以消除他们的2035年贡献的动物试验:开发一种方式来测试化学品是否会利用实验室培养人体组织的肌肉骨骼先天缺陷,不能活的动物。

妮可楚nieden,分子,细胞的副教授,和系统生物学, 大卫·沃尔兹,环境毒理学副教授,是替代品监管毒性测试和化学品政策和监管两个方面的专家。他们收到$八十四万九千八百一十一人类干细胞培养成骨样组织测试,可能与胎儿生长干扰工业和环境的化学品。

影响肌肉骨骼组织的出生缺陷可以通过在杀虫剂,杀菌剂,油漆,食品添加剂等化学成份造成的。有害的化学物质必须通过测试才能被确定为进行调节。目前,该测试是在活的动物,通常啮齿动物做如鼠。

妮可楚nieden
妮可楚nieden
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在365体育河滨分校的项目,由楚nieden的带领下,会刺激人类多能干细胞,具有发育成任何类型的细胞的能力,要引导他们形成骨细胞的药剂。细胞将通过相同的发育阶段和受到相同的分子线索如人类胚胎。研究人员将暴露的细胞选择的化学品在关键时刻,然后使用先进的成像和下一代测序技术对它们进行评估。

骨细胞可以通过三种不同的途径发展。楚nieden将用已知会影响骨骼发育的具体途径,以寻找模式中的化学物质如何影响这些起源的化学物质。该模式将作为蓝图测试未知的化学物质。接下来,研究人员将测试未知的化学物质,并将它们与那些已经在动物身上进行测试,看看培养皿中如何准确,或体外测试是评估风险的化合物以前编译库。

骨形成细胞的标志特征是它们使骨基质出来叫羟磷灰石晶体不大,最终形成磷酸钙,白色的东西全部骨骼的表面上。节约成本的可视化分析可以帮助识别钙的缺陷。

“用你的眼睛观看时钙晶体呈白色,”楚nieden说。 “但是,当您查看使用相衬显微镜的文化,它反转所以正常晶体出现黑色的光。异常晶体将具有更多的灰色和白色色调。可以使用图像分析算法来测量图像黑度,以确定是否已钙正确与否形成“。

非动物试验已经司空见惯

大卫·沃尔兹
大卫·沃尔兹
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科学家们已经知道了很长一段时间,动物从人类中重要的发育和生理方面不同,而动物试验结果并不总是可靠的人。此外,动物研究是昂贵和耗时,以及越来越站不住脚了道德上的原因。非动物替代品已经发展近25年,有的已经标准。

“广大市民,环保局的公告似乎冒出来的,说:” VOLZ,他的实验室将在从楚nieden的实验室化学暴露骨细胞序列的信使RNA来寻找基因表达的变化。 “这不是一朝一夕的事。那列火车已经离站“。

VOLZ表示,EPA的科学取得成果的程序,通过它365体育河滨分校获得新授,一直在资助动物替代品的研究超过10年。

EPA的计划,到2035年结束动物试验跟进到有毒物质控制法案,或TSCA更早的变化,在1976年TSCA颁布授权EPA规范在消费产品,如清洁剂,家具,涂料,地毯中的化学物质,服装和其他消费品。根据有毒物质控制法规并不适用于化学品在食品,药品,化妆品,农药,以便在不同的法律规定。

即使TSCA后,成千上万的一切使用塑料防晒一般化学品从来没有过测试,在人类中的安全性。在2016年,国会通过了劳腾伯格化学品安全法案,修改TSCA关闭工业化学品的漏洞。法律授权美国环保署评估具有明确和可执行的最后期限现有化学品,并制定基于风险的化学评估。它提拔使用的非动物测试方法,由工业和动物保护组织寻求转会。

动物的替代品可能有限制

新的EPA计划推出各种扩大非动物测试,可以准确地预测人类发展毒性的时间紧迫。 VOLZ说,美国落后于世界各地的其他一些国家,已经大大降低了动物试验。他说,他越来越少的学生感兴趣的研究涉及动物实验交互,我们的文化向以减少动物的痛苦的愿望转变。

但既不VOLZ也不楚nieden确信动物试验都不能完全替代,由环保局备忘录,其中指出,2035后,动物试验将根据具体情况逐案批准呼应的位置。一些化学物质,例如,将不直接细胞毒性,但它们在体内代谢后成为有毒的。

“如果你的结果是化学品不与在培养皿中人类干细胞发展干扰,如何确保你能来,这不是真的发生在人类?我们必须评估,最好的办法是动物实验,”楚nieden说。 “同时,我们要做到这一点适当的方式。我们需要思考的问题,这是真的有必要吗?我们可以看看这个问题一些其他的方式?”

楚nieden认为我们需要一个分层系统,在体外试验中首先淘汰的最有毒化学品,以及用于动物试验,其中在体外试验不露的毒性。

“如果你不能完全代替用体外方法的动物试验,你至少可以减少动物的痛苦。如果你想有剧毒化学品,因为她在怀孕期间接触以及对发育中的胚胎,如果你可以使用体外测试系统中找到所有这些强大的有毒化学物质,对妈妈的影响,你会不会需要在动物测试他们,”她说。

nieden将使用新的肌肉骨骼的研究测试系统楚的早期版本已经能够确定胚胎化学品的其他组织,如心脏组织,几乎100%的准确率。