發(fā)育毒性測試是為了評估化學物質對人類發(fā)育的潛在不良影響。發(fā)育毒性包括從受孕前到產前、產后發(fā)育以及性成熟過程中發(fā)生的各種不良影響。目前有多種批準的測試指南用于評估哺乳動物發(fā)育毒性的不同方面，但這些測試都很昂貴、耗時且涉及動物福利問題。從線蟲到人類，許多與胚胎和幼兒發(fā)育關鍵的基本途徑和過程在基因上是保守的。由于有機體發(fā)育的復雜性，通過體外評估毒物對所有可能的發(fā)育靶點的影響是具有挑戰(zhàn)性的，但也為小型非哺乳動物模型動物在替代發(fā)育毒性測試中發(fā)揮作用提供了機會。將毒性測試使用小型模型生物（如秀麗隱桿線蟲）添加到人類細胞體外測試中，可以增加細胞和組織復雜性水平，模擬較晚的發(fā)育過程，評估無法完全模擬使用當前體外微生理系統(tǒng)的有機體生長速率和行為等頂/-級終點。發(fā)育毒性的四個主要表現(xiàn)是生長速度改變、功能缺陷、結構異常和死亡。生長遲緩是常用的監(jiān)管目的的終點，暴露于毒物后體重減輕可能表明其他發(fā)育終點的變化。

小型模式生物如秀麗隱桿線蟲被用于進行發(fā)育毒性測試有以下優(yōu)勢：
1. 遺傳途徑的保守性：秀麗隱桿線蟲與人類之間存在許多遺傳途徑的保守性，包括與器官發(fā)育、神經(jīng)功能、對毒性化學物質的反應以及疾病過程相關的途徑。這意味著通過對秀麗隱桿線蟲進行發(fā)育毒性測試，可以獲得對人類發(fā)育的一些重要方面的信息。
2. 發(fā)育過程的建模：秀麗隱桿線蟲從孵化到產卵成蟲只需要3天，這使得它們的發(fā)育過程相對較短，可以更快地獲得發(fā)育毒性的結果。此外，秀麗隱桿線蟲的發(fā)育過程在某些方面與哺乳動物類似，因此可以用作預測口服毒性測試的模型。
3. 組織和細胞復雜性的增加：相對于體外細胞試驗，使用秀麗隱桿線蟲等小型模式生物可以提供更高級別的細胞和組織復雜性。這對于評估發(fā)育過程中的各種不同方面是非常重要的。
4. 評估整體發(fā)育終點：秀麗隱桿線蟲等小型模式生物可以評估整體發(fā)育終點，如生長速率和行為等，這些是目前的體外微生理系統(tǒng)無法完全模擬的。綜上所述，使用小型模式生物如秀麗隱桿線蟲進行發(fā)育毒性。

線蟲的發(fā)展和活動測試（wDAT）測量了線蟲的發(fā)育里程碑獲得時間和特定階段的自發(fā)運動活動（SLA）。此前，wDAT確定了哺乳動物發(fā)育毒物砷、鉛和汞對C. clegans的發(fā)育遲緩和SLA水平的影響。5-氟尿嘧啶（5FU）、環(huán)磷酰胺（CP）、羥基脲（HU）和利巴韋林（RV）是致畸物，也會導致發(fā)育中的哺乳動物生長遲緩。至少在對這些化學物質中的每一種進行的一些研究中，在哺乳動物接觸這些化學物質時，胎兒體重的減輕程度低于那些具有致畸作用的化學物質，這表明在一個小的替代全動物模型中篩選發(fā)育遲緩可以作為一個一般的毒性終點，以確定化學物質，以便進一步測試更具體的不良發(fā)育結果。與哺乳動物的發(fā)育影響一致，5FU、HU和RV與wDAT的發(fā)育遲緩有關。與發(fā)育遲緩相關的暴露導致5FU和HU的低活動，但RV的輕度多活動。CP是一種前藥，需要細胞色素p450的生物活化才能產生治療和毒性作用。在一些體外試驗中，CP測試為假陰性，并且在wDAT中也是假陰性。這些結果表明，wDAT有可能識別出一些發(fā)育毒性物質，并且未知的wDAT陽性結果可能需要在哺乳動物中進一步測試。采用更大的陽性和陰性對照組進行進一步評估，將有助于確定秀麗隱桿線蟲wDAT測定法在毒性測試電池或發(fā)育毒性評估證據(jù)權重方法中的適用性和實用性。沒有一種測試方法可以完全模擬毒性對人類發(fā)育的影響，相反整合和翻譯來自各種模型和來源的數(shù)據(jù)被認為是最有效的。

為了進行完整的研究，在同一WMicrotracker設備中重復了四次wDAT，改變了對角線給藥模式，以便在研究中每種條件下每個孔僅使用一次，以考慮傳感器放置和孔在跟蹤器內的對齊方面的細微差異。

每個wDAT 實驗包括兩個12 孔板中的每個板的一個水對照組和三個暴露條件，在并排的WMicrotracker中進行評估，持續(xù)3 天，每種暴露條件在3 個孔中重復。在WMicrotracker運行軟件中選擇了30 分鐘的增量時間。原始WMicrotracker輸出數(shù)據(jù)的Excel 文件包含在補充材料中。為避免峰值時間基于噪聲的選擇，在每個時間點使用連續(xù)七次讀數(shù)的平均值對所得曲線進行平滑處理。報告的值為相對于匹配對照的相對值，包括達到峰值的時間和峰值高度。使用學生t 檢驗值來計算統(tǒng)計學意義，并如前所述（Hunt 等人，2018 年），將具有生物學意義的最小變化設定為≥for發(fā)育時間點和≥10%的自主運動活動變化。wDAT 僅量化這兩個終點，但在測試結束時，會記錄對顯微鏡觀察到的培養(yǎng)基外觀和暴露組形態(tài)的注釋。雖然wDAT 本身并不評估死亡率，但在超出范圍發(fā)現(xiàn)實驗的濃度下評估時，未發(fā)現(xiàn)死亡現(xiàn)象。

蠕蟲發(fā)育與活動測試（wDAT）是一種快速毒性測試，使用相對廉價的平臺。在本研究中，對wDAT 檢測具有已知發(fā)育影響的可溶性化學物質的能力進行了評估。在研究結束時揭開盲法，發(fā)現(xiàn)四種盲法化學物質是畸胎原，在嚙齒動物中，母體暴露時還會降低胎兒體重，而其中一種常用于發(fā)育研究中的陰性對照。5-氟尿嘧啶、尿素和利巴韋林會改變秀麗隱桿線蟲的發(fā)育時間表和特定階段的自發(fā)運動活動。前藥環(huán)磷酰胺在wDAT 中呈假陰性。D-甘露醇在wDAT 中也沒有效果。wDAT 正確識別了四個陽性對照中的三個以及陰性對照。因此，wDAT 有可能有助于發(fā)育毒性的證據(jù)權重評估；然而，還需要進行更多的測試來確定其在監(jiān)管背景下的適用用途。
 

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