2023年8月16日 —— 美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的研究人員近日開發(fā)了一種新型設(shè)備——WMicrotracker，用于快速評估化學(xué)物質(zhì)對秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）自發(fā)運(yùn)動(dòng)活動(dòng)（SLA）的影響。這一設(shè)備結(jié)合了先進(jìn)的數(shù)學(xué)模型，能夠高效檢測化學(xué)物質(zhì)的急性毒性效應(yīng)，為毒性測試提供了一種快速、可靠且經(jīng)濟(jì)的解決方案。

WMicrotracker：毒性測試的新利器

WMicrotracker是一種基于紅外光束中斷檢測技術(shù)的設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測秀麗隱桿線蟲在多孔板中的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)。通過16小時(shí)的測試，研究人員可以評估化學(xué)物質(zhì)對線蟲運(yùn)動(dòng)行為的影響，從而快速篩選出潛在的毒性物質(zhì)。該設(shè)備不僅適用于毒性測試，還可用于藥物篩選、基因功能研究等領(lǐng)域。

16小時(shí)快速測試，高效篩選毒性物質(zhì)

傳統(tǒng)的毒性測試方法通常耗時(shí)且成本高昂，而WMicrotracker能夠在16小時(shí)內(nèi)完成對化學(xué)物質(zhì)的急性毒性評估。研究人員通過數(shù)學(xué)模型對線蟲的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確捕捉化學(xué)物質(zhì)引起的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)變化，如過度活躍或活動(dòng)抑制。這種快速測試方法不僅節(jié)省了時(shí)間和成本，還減少了對哺乳動(dòng)物的依賴，符合當(dāng)前減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的倫理趨勢。

數(shù)學(xué)模型助力毒性評估

為了更準(zhǔn)確地分析線蟲的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，研究人員開發(fā)了一種全新的數(shù)學(xué)模型。該模型能夠平滑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的噪聲，并估計(jì)出化學(xué)物質(zhì)引起的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)變化的趨勢。通過模型參數(shù)，研究人員可以量化化學(xué)物質(zhì)的毒性效應(yīng)，如過度活躍的峰值高度（P）、過度活躍期的持續(xù)時(shí)間（tH）以及活動(dòng)抑制的最低值（d）。這些參數(shù)為化學(xué)物質(zhì)的毒性排名提供了科學(xué)依據(jù)。

應(yīng)用案例：咖啡因與汞化合物的毒性評估

在研究中，研究人員使用咖啡因作為模型刺激物，評估了WMicrotracker的靈敏度。結(jié)果顯示，咖啡因在低濃度下引起了線蟲的短暫過度活躍，隨后恢復(fù)到基線水平。相比之下，氯化汞（HgCl?）和甲基汞（meHgCl）則引起了線蟲的早期過度活躍，隨后出現(xiàn)顯著的活動(dòng)抑制。這種“逃逸反應(yīng)”模式為研究人員提供了新的毒性評估視角。

未來展望：推動(dòng)毒性測試的革新

 
WMicrotracker設(shè)備的開發(fā)標(biāo)志著毒性測試領(lǐng)域的一次重要進(jìn)步。通過結(jié)合先進(jìn)的數(shù)學(xué)模型和自動(dòng)化設(shè)備，研究人員能夠更高效地評估化學(xué)物質(zhì)的毒性效應(yīng)，減少對動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的依賴。未來，隨著更多化學(xué)物質(zhì)的測試和驗(yàn)證，WMicrotracker有望成為毒性測試的標(biāo)準(zhǔn)工具之一，推動(dòng)毒性測試向更快速、更經(jīng)濟(jì)、更倫理的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

Hunt, P. R., Welch, B., Camacho, J., Bushana, P. N., Rand, H., Sprando, R. L., & Ferguson, M. (2023). The worm Adult Activity Test (wAAT): A de novo mathematical model for detecting acute chemical effects in Caenorhabditis elegans. Journal of Applied Toxicology, 1–17.
 

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