甲状腺ホルモン作用指標マウスによる内分泌かく乱化学効果のin vivo特性評価

甲状腺ホルモン(TH)シグナル伝達は、細胞代謝の基本的な調節因子であり、成人期の正常な発達と最適な組織機能に不可欠です¹。組織内では、TH作用は複雑な分子機構によって細かく制御されており、局所的なTHレベルの組織特異的な維持を可能にします。循環THレベルからの異なる組織のこの自律性は非常に重要です^2,3,4。

多くの化学物質は内分泌機能を破壊する可能性があり、汚染物質として環境中に見られます。これらの分子が廃水や農業生産を通じて食物連鎖に入り、それによって家畜や人間の健康に影響を与える可能性があるという懸念が高まっています^5,6,7。

この問題に取り組む上での大きな課題の1つは、認可された分子とすでに禁止されているが依然として存在し続けている分子の両方を含む、関与する化合物の数が非常に多いことです。近年、さまざまな化学物質の破壊的可能性をスクリーニングおよび特定するための試験システムを開発するために多大な努力が払われています^8,9,10,11。これらの分析法は、数千の化合物のハイスループットスクリーニングと潜在的な脅威の特定に優れていますが、ヒトへの曝露の危険性を確立するには、これらの分子の特定の in vivo 効果の詳細な分析が不可欠です。したがって、内分泌かく乱化学物質(EDC)の研究と特性評価には、多面的なアプローチが必要です。

TH調節の文脈では、EDC曝露の組織特異的な影響を理解するには、局所的なTH作用を定量化する必要があります。この目的のためにいくつかのin vivoモデルが開発されていますが、そのほとんどは出力尺度として内因性マーカーに依存しています。生理学的であるにもかかわらず、これらのマーカーは直接的および間接的な多くの調節メカニズムの影響を受けるため、その解釈はより困難になります。したがって、組織レベルでのTH調節に対するEDCの影響を特徴付けることは、依然として重要な課題です^12,13。

組織特異的なTHシグナル伝達を測定するという課題に対処するために、甲状腺ホルモン作用指標(THAI)マウスモデルが最近開発されました。このモデルにより、内因性条件下での局所的なTH作用の変化を具体的に定量化することができます。ルシフェラーゼ導入遺伝子をマウスゲノムに導入したが、マウスゲノムはTH作用¹⁴による調節に非常に敏感である。このモデルは、局所組織THシグナル伝達の変化を定量化する必要があるさまざまな研究課題への回答に有効性を実証しています^{14、15、16、17、18}。

THAIモデルの潜在的な用途の1つとして、THシグナル伝達に対するEDCの組織特異的効果の特性評価が認められています。このモデルは最近、THシグナル伝達に対するテトラブロモビスフェノールAとジクラズリルの組織特異的効果を調査するために採用され、成功を収めている¹⁵。ここでは、TH機能を破壊するEDCを特徴付けるためのテストシステムとして、THAIモデルで in vivo イメージング技術を利用するためのベースラインプロトコルを示します。この方法は、ルシフェリン-ルシフェラーゼ反応の生物発光性を利用します。基本的に、トランスジェニック発現したルシフェラーゼ酵素は、投与されたルシフェリンの酸化を触媒し、組織内のルシフェラーゼの量に比例した発光を生成します(図1)。その結果、測定された生物学的応答はルシフェラーゼ活性であり、これは局所的なTH作用の適切な尺度として検証されている¹⁴。THAIモデルは、事実上すべての組織におけるTH作用の定量化に適用可能であるが、 in vivo イメージングは、主に小腸におけるTH作用(腹側イメージング)と肩甲骨間褐色脂肪組織(BAT、背側イメージング)に焦点を当てている¹⁴。

in vivoイメージング技術の大きな利点は、測定のために動物を犠牲にする必要がないことです。これにより、研究者は縦断的および追跡実験を自己対照研究として設計することができ、被験者間のバイアスと使用される動物の数を減らすことができます。この側面はEDCの特性評価において特に重要であり、この目的のための分析法の強度と汎用性は以前に実証されています^14,15。