斑馬魚胚胎毒性試驗研究新策略

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【本報導由生命科學系 林豊益教授研究團隊提供】

  藥物汙染水域環境已經成為全球所關注的環保議題。這些使用在人類或動物的醫療用藥,經過排泄或是不當的拋棄後,經由醫院、養殖場、家庭排放水流入汙水處理廠。然而,大多數的藥物無法被汙水處理廠清除,其最終流入淡水環境中。在許多國家的河川中(包括台灣)已經檢出許多的藥物汙染,這些汙染物對水生生物構成潛在的危害。順鉑是一種普遍用於治療腫瘤的一線用藥,在許多國家的醫療排放水中被檢測出高濃度的順鉑,河川中也有少量的檢出。因此,順鉑對水中魚類的潛在性危害評估有迫切性的需要。本研究透過斑馬魚胚胎對順鉑毒物試驗模式,測試出會造成斑馬魚生理與功能傷害的濃度。透過本實驗室發展出的掃描式離子選擇電極技術,能於活體偵測細胞層次的功能改變。在本研究中,我們成功顯示此工具能偵測極低濃度之順鉑下的功能改變,敏感度比偵測存活率改變的方法高出五百倍。

 

 

             圖一: 以斑馬魚為模式動物了解順鉑藥物汙染物對於水生動物之亞致死影響之示意圖

 

  藥物與數種個人保養產品已被證明是重要的新興環境汙染物,近年來成為全球重視的環保議題。其中,化學藥物由於其顯著的致癌與致畸胎性,更引起學術界的重視。傳統的環境毒理評估測試是以死亡率作為指標,用來評估各種毒性汙染物的影響。然而,在動物死亡之前,一連串的生理變化已經悄悄展開。到底長期暴露於微量濃度藥物汙染物,對於水生動物的生理影響為何?有什麼工具可以幫助我們提早偵測這些微小的變化?

  除了小鼠與大鼠外,斑馬魚是最常被使用的模式動物,而且是這些模式動物中唯一的水生動物,用於測試環境毒物對於水生動物之影響,其再適合也不過。斑馬魚皮膚上的細胞直接暴露於水中,偵測水中的毒物濃度變化與表皮細胞功能的變化的相關性,可以顯示藥物汙染物對於水生動物的亞致死影響(sublethal effects)。然而,偵測「細胞」功能的變化談何容易?我們的斑馬魚實驗室已發展出獨特的掃描式離子選擇電極技術(scanning ion-selective electrode technique),能於活體偵測細胞層次的功能改變。在本研究中,我們成功顯示此工具能偵測極低濃度之順鉑下的功能改變,敏感度比偵測存活率改變的方法高出五百倍。本研究開創斑馬魚模式應用於化療藥物環境毒理領域之典範。不但如此,由於斑馬魚側線毛細胞功能類似人類內耳毛細胞,而表皮細胞功能類似人類腎小管細胞,這個動物模式可以應用於研究順鉑等化療藥物於人類產生耳毒與腎毒性之生理機轉(一),未來更可做為高通量篩選耳毒與腎毒性保護藥物之平台,潛力無窮。

 

 

Period2020 Oct 13

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