Evaluación completa de la línea germinal Química de toxicidad de los nematodos<em> Caenorhabditis elegans</em

Hay aproximadamente 87.000 productos químicos registrados para el comercio en los Estados Unidos, sin embargo, sólo un pequeño número de ellos han sido probados para potenciales efectos sobre la salud ^1. De los que han sido probados, sólo una parte se ha evaluado para los efectos de salud reproductiva debido en parte a la dificultad en la determinación de la alteración de los primeros eventos reproductivos en mamíferos, especialmente durante el desarrollo de células germinales femeninas y la diferenciación. De hecho, los primeros eventos meióticos tienen lugar durante las primeras etapas del desarrollo embrionario en mamíferos hembras y son, por tanto, de difícil acceso y recoger en números adecuados para fines de selección.

La línea germinal proporciona el vínculo crucial entre las generaciones, y su función apropiada depende de la precisa ejecución del programa intrincado de la división celular y cromosómica denomina meiosis. La disregulación del proceso de meiótica puede resultar en la reducción de la fertilidad y la producción degametos y embriones con un número anormal de cromosomas, una condición denominada aneuploidía. Errores de segregación de cromosomas en la meiosis son muy importantes para la salud humana. Las anomalías cromosómicas son comunes, con una frecuencia de 1 de cada 150 nacidos vivos, la trisomía 21, 18 y 13, así como X e Y los errores cromosómicos son los tipos más frecuentes ^2,3. Por otra parte, las malformaciones congénitas, incluidas las de origen cromosómico, son la principal causa de muerte infantil en los EE.UU. ⁴ La idea de que las influencias ambientales pueden afectar la segregación cromosómica y el comportamiento no es nuevo ^5, pero aún es poco conocido. Por tanto, es fundamental investigar cuál de los productos químicos introducidos en nuestro entorno están interfiriendo con la fertilidad humana, el desarrollo temprano y la salud reproductiva en general.

A la luz de estas limitaciones de los modelos de mamíferos, hemos desarrollado un ensayo de alto rendimiento pantalla para probar la toxicidad reproductiva en la lombriz <em> C. elegans. Hemos movilizado a varias características importantes que ofrece este sistema modelo genético de uso común, como su pequeño tamaño, bajo coste, ciclo de reproducción corto, alta proporción de células germinales y la facilidad de manipulación ^6. Los gusanos pueden ser cultivadas en placas de 96 pocillos o en cultivos líquidos de alto volumen y por su transparencia se pueden visualizar directamente en placas para la detección de los reporteros fluorescentes. El ensayo descrito a continuación se aprovecha de estas características y se aprovecha de una cepa de gusano que contiene el indicador fluorescente Pxol-1 :: GFP para detectar la interrupción de la línea germinal y la inducción de aneuploidía embrionario.

El uso de esta cepa reportero se basa generalmente en la rara aparición de machos en una población de gusanos principalmente hermafrodita. Estos machos (<0,2%) se originan naturalmente de error en la segregación del cromosoma X ^7. Sin embargo, como la interrupción de la línea germinal conduce con frecuencia a errores en la segregación de los autosomasy de heterocromosomas, que se correlaciona tanto con una incidencia elevada de machos fenotipo (X missegregation), así como la letalidad embrionaria (missegregation autosoma). Para detectar fácilmente la inducción de hombres, mientras que eludir el problema de la letalidad embrionaria, un promotor específico masculino (Xol-1) se utiliza para conducir la expresión de GFP en embriones tempranos todavía contenidos dentro del útero de la gusano. Como tal, la aparición de embriones que expresan GFP se utiliza como un indicador de la presencia de embriones aneuploides. Este método ha sido utilizado anteriormente para identificar genes implicados en el mantenimiento de la línea germinal y ^8,9 meiosis. Adaptado a la detección química, esta cepa se emplea en un medio de pantalla de alto rendimiento. Es importante destacar que la cepa informa fielmente el aneugenicidad de productos químicos y es, por tanto, relevante para puntos finales reproductivos de mamíferos ^10. El ensayo descrito aquí será particularmente útil para toxicólogos en entornos de la industria farmacéutica y química que buscanpara evaluar rápidamente la toxicidad de los productos químicos hacia los puntos finales reproductivos. Por otra parte, este ensayo se alinea plenamente con las prioridades gubernamentales destacadas en la toxicidad en el 21 informe ^{11 del} siglo XXI.