Exploring the biological domain of the neural embryonic stem cell test (ESTn): Morphogenetic regulators, Hox genes and cell types, and their usefulness as biomarkers for embryotoxicity screening

The embryonic Stem cell Test (EST) is a validated assay for testing embryotoxicityin vitro. The total duration of this protocol is 10 days, and its main end-point is based on histological determinations. It is suggested that improvements on EST must be focused toward molecular end-points and, if possible, to reduce the total assay duration. Five days of exposure of D3 cells in monolayers under spontaneous differentiation to 50 ng/mL of the strong embryotoxic 5-fluorouracil or to 75 μg/mL of the weak embryotoxic 5,5-diphenylhydeantoin caused between 20 and 74% of reductions in the expression of the following genes:Pnpla6,Afp,Hdac7,Vegfa, andNes. The exposure to 1 mg/mL of nonembryotoxic saccharin only caused statistically significant reductions in the expression ofNes. These exposures reduced cell viability of D3 cells by 15, 28, and 34%. We applied these records to the mathematical discriminating function of the EST method to find that this approach is able to correctly predict the embryotoxicity of all three above-mentioned chemicals. Therefore, this work proposes the possibility of improve EST by reducing its total duration and by introducing gene expression as biomarker of differentiation, which might be very interesting forin vitrorisk assessment embryotoxicity.

Download Full-text

Znanstvena istraživanja u 21. stoljeću - etički aspekti uporabe laboratorijskih životinja i alternativni modeli

Veterinarska stanica ◽

10.46419/vs.53.5.4 ◽

2022 ◽

Vol 53 (5) ◽

Author(s):

Ivana Kmetič ◽

Monika Roller ◽

Marina Miletić ◽

Teuta Murati

Keyword(s):

Stem Cell ◽

Embryonic Stem Cell ◽

Embryo Culture ◽

Embryonic Stem ◽

Whole Embryo Culture ◽

Cell Test

U toksikološkim istraživanjima uz uporabu klasičnih (in vivo) istraživanja, primjenjuju se alternativni test sustavi. Korištenje laboratorijskih životinja, embrija, humanog i animalnog tkiva, kultura stanica i fetalnog seruma u istraživanjima smatra se etički problematičnim te se ograničava zakonima, pravilnicima i praksom. Razmatranjem načina kojima bi se neetičnost mogla izbjeći, došlo je do razvoja “3R” načela (akronim za tri pristupa koja bi se trebala provoditi pri istraživanjima na laboratorijskim životinjama), a to su: smanjenje/racionalizacija uporabe laboratorijskih životinja (engl. Reduction), načelo njihove zamjene (engl. Replacement) i poboljšanje uvjeta uzgoja, smještaja i skrbi za životinje (engl. Refinement). Većina je alternativnih testova toksičnosti još uvijek u postupku validacije. Pojedini in vitro testovi za istraživanja embriotoksičnosti (etički posebno osjetljivo područje) koja su priznala nadležna regulatorna tijela, su EST (engl. Embryonic Stem cell Test), WEC (engl. Whole- Embryo Culture) i MM (engl. MicroMass) test. Standardizacija protokola i uvođenje novih in vitro modela predstavlja važan segment napretka u toksikološkim istraživanjima. Znanstvena budućnost tu vidi mogućnost razvoja i implementacije načela etičnosti u istraživanja primjenjujući sustave koji će promišljeno i bez korištenja živih organizama dijelom nadomjestiti metode u biomedicini, veterinarskoj medicini, biotehnologiji i užem smislu - toksikologiji i farmakologiji.

Download Full-text