CN110438195A - 一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法,本发明通过小鼠胚胎成纤维细胞饲养层的制备、小鼠胚胎干细胞的培养和氢醌对小鼠胚胎干细胞的毒性作用三个步骤,通过计算IC503T3、ID50和IC50ES来判断氢醌对小鼠胚胎干细胞的毒性作用,本发明一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法,可以有效的检测氢醌的胚胎毒性,本方法可以进一步推断氢醌为强胚胎毒性化合物,为进一步评价氢醌的安全性提供了研究数据,具有良好的社会经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学品胚胎毒性预测模型及其建立方法,具体涉及一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法。
背景技术
氢醌又称对苯二酚,是苯在生物体内的重要代谢产物之一,可造成肝、肾、造血系统和中枢神经系统的损伤并导致肿瘤的形成。氢醌也是黑色素合成限速酶酪氨酸酶(TYP)的抑制剂,能抑制TYP催化酪氨酸转化为黑色素,因此被广泛用作化妆品的增白剂。体外实验结果显示,氢醌具有明确的细胞毒性和遗传毒性,可引起肝、肾、骨髓和外周血淋巴细胞的DNA损伤和染色体断裂,鉴于氢醌的毒性作用,欧盟与我国已禁止在化妆品中添加氢醌。但是由于氢醌价格低廉、易于获取,常被不法商贩添加于祛斑美白化妆品中。
发明内容
为了解决上述问题,本发明应用已通过欧洲替代方法验证中心验证的胚胎干细胞实验模型,对氢醌的胚胎毒性进行预测,为积累更多安全性资料,合理地开发和利用氢醌提供科学依据,本发明的具体内容如下:
本发明的目的在于提供一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法,其技术点在于:所述的氢醌的胚胎毒性的检测方法步骤如下:
S1小鼠胚胎成纤维细胞饲养层的制备:处死孕期小鼠,无菌条件下取出小鼠胚胎,从胚胎中分离小鼠胚胎成纤维细胞,将所述的鼠胚胎成纤维细胞接种于培养瓶中培养、扩增,经过γ射线照射,冻存于液氮中,置于6孔板中保存备用;
S2小鼠胚胎干细胞的培养:从液氮中取出小鼠ES-E14TG2a复苏,接种于步骤S1中已铺好成纤维细胞饲养层的6孔板中,采用ESC常规培养基进行培养。2~3d后,小鼠胚胎干细胞克隆达60~70%融合时传代;
S3氢醌对小鼠胚胎干细胞的毒性作用:将氢醌从1mg/mL开始,依次按1:10进行梯度稀释,设7个检测浓度,分别进行细胞毒性和分化抑制实验,获得各个试验的检测终点,对小鼠胚胎干细胞进行毒性评价。
在本发明的有的实施例中,所述的步骤S1中孕期小鼠的孕期为12~13天,所述的小鼠为8~10周龄的昆明小鼠,所述的成纤维细胞接种于面积为70~80cm2的培养瓶中,所述的γ射线的辐射剂量为30~40Gy。
在本发明的有的实施例中,所述的步骤S2中的ESC常规培养基是由H-DEME基础培养基作为基础液,然后往基础液中添加10wt%的胎牛血清、1wt%的双抗、2mmol/L的谷氨酰胺、1wt%的非必需氨基酸和0.1mmol/L疏基乙醇。
在本发明的有的实施例中,所述的双抗为50U/mL的青霉素和50μg/mL链霉素的混合物。
在本发明的有的实施例中,所述的步骤S3细胞毒性试验为:将小鼠胚胎干细胞跟3T3细胞按细胞密度1×104/mL接种于96孔板,进行孵育培养,然后将其置于含有氢醌的培养基中培养,于第10天用相差显微镜观察细胞形态,四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测细胞活性,绘制出浓度活性曲线,计算出氢醌对小鼠胚胎干细胞的半数生长抑制浓度IC50值。
在本发明的有的实施例中,所述的步骤S3分化抑制实验为:将氢醌溶解于小鼠胚胎干细胞分化培养基,然后稀释成7个浓度梯度的检测培养液,用胰酶消化小鼠胚胎干细胞,然后置于培养箱中培养10天,10天后,光镜下观察并计数每个培养基含有心肌细胞搏动的孔数,绘制浓度活性曲线,计算出半数分化抑制浓度ID50值。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法,可以有效的检测氢醌的胚胎毒性,本方法可以进一步推断氢醌为强胚胎毒性化合物,为进一步评价氢醌的安全性提供了研究数据,具有良好的社会经济效益。
具体实施方式
受试物细胞毒性实验:将3T3细胞和小鼠胚胎干细胞按细胞密度1×104/mL接种于96孔板,每孔50μL;5%CO2和37℃孵育2h,细胞贴壁后,加入150μL含7个浓度梯度受试物的检测培养基,于第3天和第5天换液,每孔200μL;第10天,相差显微镜下观察细胞形态,四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测细胞活性,采用酶标仪检测550~570nm处吸光度值,绘制浓度-反应曲线,计算出受试物对小鼠胚胎干细胞和3T3细胞的半数生长抑制浓度值IE50。
受试物对小鼠胚胎干细胞的分化抑制:将受试物溶于小鼠胚胎干细胞分化培养基中,制备成7个浓度梯度的检测培养基,其浓度设置与细胞毒性相同,胰酶消化小鼠胚胎干细胞,采用含不同浓度受试物的检测培养基重悬小鼠胚胎干细胞,制备成单细胞悬液,调整细胞密度为3.75×104/mL,将单细胞悬液以每滴20μL滴于100mm×20mm组织培养皿内盖上,加5~10mL磷酸盐缓冲液于培养皿中,置于5%CO2饱和湿度培养箱,37℃,悬滴培养3d。3d后,倒置显微镜观察,每个悬滴中一个拟胚体。倾斜培养盖约45°将胚体冲到底部,转移至60mm细菌培养皿,放入5%CO2饱和湿度培养箱,37℃,悬浮培养2d,第5天,吸取1mL含不同浓度受试物的检测培养基于明胶包被的24孔板内,将EB移至24孔板,每孔加入1个胚体,置于5%CO2饱和湿度培养箱,37℃,培养5d。第10天,光镜下观察并计数每个培养板含心肌细胞搏动的孔数。溶剂对照组24孔板中含心肌细胞搏动的孔数设为100%,各浓度组搏动孔数与溶剂对照组相比得出各浓度组的百分率,绘制浓度-反应曲线。根据浓度-反应曲线计算对照与受试化合物半数分化抑制浓度ID50值。
小鼠胚胎干细胞的预测模型:小鼠胚胎干细胞的预测模型是利用小鼠胚胎干细胞的3个反应终点(IC503T3、IC50ES、ID50ES)对检测物质的胚胎毒性进行判断。通过比较3个线性判别函数的大小,对胚胎毒性进行分类。3个线性判别函数如下:
Ⅰ:5.96lg(IC503T3)+3.500lg[(IC503T3-ID50)/IC503T3]-15.27
Ⅱ:3.651lg(IC503T3)+2.394lg(IC50ES)-2.033[(IC503T3-ID50)/IC503T3]-6.85
Ⅲ:-0.125lg(IC503T3)-1.917lg(IC50ES)+1.500[(-IC503T3-ID50)/IC503T3]-2.67
受试物胚胎毒性分类标准:1类:无胚胎毒性,如Ⅰ>Ⅱ且Ⅰ>Ⅲ;2类:弱胚胎毒性,如Ⅱ>Ⅰ且Ⅱ>Ⅲ;3类:强胚胎毒性,如Ⅲ>Ⅰ且Ⅲ>Ⅱ。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征,从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明的一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法步骤如下:
S1小鼠胚胎成纤维细胞饲养层的制备:处死9周龄、孕期为12.5天的昆明小鼠,无菌条件下取出小鼠胚胎,从胚胎中分离小鼠胚胎成纤维细胞,将所述的鼠胚胎成纤维细胞接种于面积为75cm2培养瓶中培养、扩增,经过辐射剂量为35Gy的γ射线照射,冻存于液氮中,置于6孔板中保存备用;
S2小鼠胚胎干细胞的培养:从液氮中取出小鼠ES-E14TG2a复苏,接种于步骤S1中已铺好成纤维细胞饲养层的6孔板中,采用ESC常规培养基进行培养。2.5d后,小鼠胚胎干细胞克隆达65%融合时传代;
S3氢醌对小鼠胚胎干细胞的毒性作用:将氢醌从1mg/mL开始,依次按1:10进行梯度稀释,设7个检测浓度,按照上述方法分别进行细胞毒性和分化抑制实验,获得各个试验的检测终点,对小鼠胚胎干细胞进行毒性评价。
其中,步骤S2中的ESC常规培养基是由H-DEME基础培养基作为基础液,然后往基础液中添加10wt%的胎牛血清、1wt%的双抗、2mmol/L的谷氨酰胺、1wt%的非必需氨基酸和0.1mmol/L疏基乙醇。
其实,上述的双抗为50U/mL的青霉素和50μg/mL链霉素的混合物。
实施例2
本发明的一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法步骤如下:
S1小鼠胚胎成纤维细胞饲养层的制备:处死8周龄、孕期为12天的昆明小鼠,无菌条件下取出小鼠胚胎,从胚胎中分离小鼠胚胎成纤维细胞,将所述的鼠胚胎成纤维细胞接种于面积为70cm2培养瓶中培养、扩增,经过辐射剂量为30Gy的γ射线照射,冻存于液氮中,置于6孔板中保存备用;
S2小鼠胚胎干细胞的培养:从液氮中取出小鼠ES-E14TG2a复苏,接种于步骤S1中已铺好成纤维细胞饲养层的6孔板中,采用ESC常规培养基进行培养。2d后,小鼠胚胎干细胞克隆达60%融合时传代;
S3氢醌对小鼠胚胎干细胞的毒性作用:将氢醌从1mg/mL开始,依次按1:10进行梯度稀释,设7个检测浓度,按照上述方法分别进行细胞毒性和分化抑制实验,获得各个试验的检测终点,对小鼠胚胎干细胞进行毒性评价。
其中,步骤S2中的ESC常规培养基是由H-DEME基础培养基作为基础液,然后往基础液中添加10wt%的胎牛血清、1wt%的双抗、2mmol/L的谷氨酰胺、1wt%的非必需氨基酸和0.1mmol/L疏基乙醇。
其实,上述的双抗为50U/mL的青霉素和50μg/mL链霉素的混合物。
实施例3
本发明的一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法步骤如下:
S1小鼠胚胎成纤维细胞饲养层的制备:处死10周龄、孕期为13天的昆明小鼠,无菌条件下取出小鼠胚胎,从胚胎中分离小鼠胚胎成纤维细胞,将所述的鼠胚胎成纤维细胞接种于面积为80cm2培养瓶中培养、扩增,经过辐射剂量为40Gy的γ射线照射,冻存于液氮中,置于6孔板中保存备用;
S2小鼠胚胎干细胞的培养:从液氮中取出小鼠ES-E14TG2a复苏,接种于步骤S1中已铺好成纤维细胞饲养层的6孔板中,采用ESC常规培养基进行培养。2~3d后,小鼠胚胎干细胞克隆达60~70%融合时传代;
S3氢醌对小鼠胚胎干细胞的毒性作用:将氢醌从1mg/mL开始,依次按1:10进行梯度稀释,设7个检测浓度,按照上述方法分别进行细胞毒性和分化抑制实验,获得各个试验的检测终点,对小鼠胚胎干细胞进行毒性评价。
其中,步骤S2中的ESC常规培养基是由H-DEME基础培养基作为基础液,然后往基础液中添加10wt%的胎牛血清、1wt%的双抗、2mmol/L的谷氨酰胺、1wt%的非必需氨基酸和0.1mmol/L疏基乙醇。
其实,上述的双抗为50U/mL的青霉素和50μg/mL链霉素的混合物。
由实施例1~3计算可得氢醌的IC503T3为5.97±0.48μg/mL,IC50ES为2.57±0.1μg/mL,ID50ES为3.77±0.31μg/mL。
对比例1
5-氟尿嘧啶细胞毒性实验:将3T3细胞和小鼠胚胎干细胞按细胞密度1×104/mL接种于96孔板,每孔50μL;5%CO2和37℃孵育2h,细胞贴壁后,加入150μL含7个浓度梯度5-氟尿嘧啶的检测培养基,于第3天和第5天换液,每孔200μL;第10天,相差显微镜下观察细胞形态,四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测细胞活性,采用酶标仪检测550~570nm处吸光度值,绘制浓度-反应曲线,计算出5-氟尿嘧啶对小鼠胚胎干细胞和3T3细胞的半数生长抑制浓度值IE50。
5-氟尿嘧啶对小鼠胚胎干细胞的分化抑制:将5-氟尿嘧啶溶于小鼠胚胎干细胞分化培养基中,制备成7个浓度梯度的检测培养基,其浓度设置与细胞毒性相同,胰酶消化小鼠胚胎干细胞,采用含不同浓度5-氟尿嘧啶的检测培养基重悬小鼠胚胎干细胞,制备成单细胞悬液,调整细胞密度为3.75×104/mL,将单细胞悬液以每滴20μL滴于100mm×20mm组织培养皿内盖上,加5~10mL磷酸盐缓冲液于培养皿中,置于5%CO2饱和湿度培养箱,37℃,悬滴培养3d。3d后,倒置显微镜观察,每个悬滴中一个拟胚体。倾斜培养盖约45°将胚体冲到底部,转移至60mm细菌培养皿,放入5%CO2饱和湿度培养箱,37℃,悬浮培养2d,第5天,吸取1mL含不同浓度受试物的检测培养基于明胶包被的24孔板内,将EB移至24孔板,每孔加入1个胚体,置于5%CO2饱和湿度培养箱,37℃,培养5d。第10天,光镜下观察并计数每个培养板含心肌细胞搏动的孔数。溶剂对照组24孔板中含心肌细胞搏动的孔数设为100%,各浓度组搏动孔数与溶剂对照组相比得出各浓度组的百分率,绘制浓度-反应曲线。根据浓度-反应曲线计算对照与5-氟尿嘧啶半数分化抑制浓度ID50值。
经计算5-氟尿嘧啶的IC503T3为0.264±0.047μg/mL,IC50ES为0.062±0.04μg/mL,ID50ES为0.050±0.004μg/mL。
对比例2
按照上述方法,检测青霉素G的细胞毒性和小鼠胚胎干细胞的分化抑制的检测。
经计算青霉素G的IC503T3为4.043±108.3μg/mL,IC50ES为2076.0±140.6μg/mL,ID50ES为681.1±29.0μg/mL。
经验证5-氟尿嘧啶和青霉素G的发育毒性与ECVAM的结论具有一致性,证明本实验室建立的EST模型可以准确评价化合物的发育毒性。最后应用此模型得到氢醌的3个检测终点,代入线性判别函数,得出Ⅲ>Ⅰ且Ⅲ>Ⅱ,推断其为强胚胎毒性化合物,为进一步评价氢醌的安全性提供了研究数据,具有良好的社会经济效益。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法,其特征在于:所述的氢醌的胚胎毒性的检测方法步骤如下:
S1小鼠胚胎成纤维细胞饲养层的制备:处死孕期小鼠,无菌条件下取出小鼠胚胎,从胚胎中分离小鼠胚胎成纤维细胞,将所述的鼠胚胎成纤维细胞接种于培养瓶中培养、扩增,经过γ射线照射,冻存于液氮中,置于6孔板中保存备用;
S2小鼠胚胎干细胞的培养:从液氮中取出小鼠ES-E14TG2a复苏,接种于步骤S1中已铺好成纤维细胞饲养层的6孔板中,采用ESC常规培养基进行培养;
2~3d后,小鼠胚胎干细胞克隆达60~70%融合时传代;
S3氢醌对小鼠胚胎干细胞的毒性作用:将氢醌从1mg/mL开始,依次按1:10进行梯度稀释,设7个检测浓度,分别进行细胞毒性和分化抑制实验,获得各个试验的检测终点,对小鼠胚胎干细胞进行毒性评价。
2.根据权利要求1所述的一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法,其特征在于:所述的步骤S1中孕期小鼠的孕期为12~13天,所述的小鼠为8~10周龄的昆明小鼠,所述的成纤维细胞接种于面积为70~80cm2的培养瓶中,所述的γ射线的辐射剂量为30~40Gy。
3.根据权利要求1所述的一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法,其特征在于:所述的步骤S2中的ESC常规培养基是由H-DEME基础培养基作为基础液,然后往基础液中添加10wt%的胎牛血清、1wt%的双抗、2mmol/L的谷氨酰胺、1wt%的非必需氨基酸和0.1mmol/L疏基乙醇。
4.根据权利要求3所述的一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法,其特征在于:所述的双抗为50U/mL的青霉素和50μg/mL链霉素的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法,其特征在于:所述的步骤S3细胞毒性试验为:将小鼠胚胎干细胞跟3T3细胞按细胞密度1×104/mL接种于96孔板,进行孵育培养,然后将其置于含有氢醌的培养基中培养,于第10天用相差显微镜观察细胞形态,四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测细胞活性,绘制出浓度活性曲线,计算出氢醌对小鼠胚胎干细胞的半数生长抑制浓度IC50值。
6.根据权利要求1所述的一种利用胚胎干细胞实验模型检测氢醌的胚胎毒性方法,其特征在于:所述的步骤S3分化抑制实验为:将氢醌溶解于小鼠胚胎干细胞分化培养基,然后稀释成7个浓度梯度的检测培养液,用胰酶消化小鼠胚胎干细胞,然后置于培养箱中培养10天,10天后,光镜下观察并计数每个培养基含有心肌细胞搏动的孔数,绘制浓度活性曲线,计算出半数分化抑制浓度ID50值。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111208102A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-29 | 南京邮电大学 | 一种荧光纳米传感器标记的拟胚体的制备方法及毒性筛查应用 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111208102A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-29 | 南京邮电大学 | 一种荧光纳米传感器标记的拟胚体的制备方法及毒性筛查应用 |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20191112 |