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在卡通片中，發光的粘液表示水中存在有害物質。現在，生活模仿藝術：一家法國生物技術公司創造了一種轉基因蝌蚪，當它遇到水中干擾甲狀腺功能的化學汙染物時會發出熒光。這項測試有望揭示一類內分泌干擾汙染物，汙染監管機構已將這些汙染物納入重點關注範圍。
本月，總部位於法國的WatchFrog公司開始了其首個備受矚目的試驗，以在環境和工業部的支援下，測試巴黎附近一家醫院的廢水。經濟合作與發展組織（OECD）也在評估這項甲狀腺測試，而美國環境保護署（EPA）已在使用它。
對活生物體進行的體內測試比傳統的化學分析更具揭示性。它們不針對特定的化合物，而是可以突出顯示任何干擾關鍵器官或生命系統的有毒化學物質或混合物。然而，直到最近，針對內分泌干擾物的體內測試都是在完全長成的動物身上進行的，這意味著該過程緩慢，需要數年才能開發出來，並需要數週才能執行。而且成本也很高——每次執行成本為 6 萬至 10 萬歐元。
這些障礙讓 WatchFrog 公司遙遙領先。該公司的創新之處在於結合了兩個世界的優點：“體內測試的規模達到了體外測試的水平，”執行長格雷戈裡·萊姆金說。WatchFrog 公司三毫米長的非洲爪蟾蝌蚪是生理學實驗室中的常見物種，它們足夠小，可以放入標準實驗室裝置中。“我們的測試成本降低了 10 到 20 倍，”萊姆金說，並且可以在 24 到 48 小時內提供結果。
監管機構對此感到擔憂，因為越來越多的證據表明，某些合成化學物質——包括殺蟲劑、除草劑、熏蒸劑、殺菌劑、洗滌劑、樹脂和增塑劑中發現的那些——可能會擾亂人體的內分泌系統，該系統透過釋放激素或天然化學信使來控制許多重要功能。化學物質可以透過模仿激素、阻斷其受體或改變激素水平來擾亂訊號。
例如，甲狀腺激素會影響大腦發育、新陳代謝和衰老。它們在兩棲動物變態中也至關重要。* 沒有甲狀腺激素，蝌蚪就不會變成青蛙。
WatchFrog 公司的聯合創始人芭芭拉·德梅內克斯將這項科學轉化為毒理學測試。* 她將一種標記物——一種水母蛋白基因，該基因在綠色熒光下發光——與一段 DNA 序列結合起來，這段 DNA 序列在甲狀腺激素存在的情況下會開啟綠色熒光蛋白。該系統顯示了甲狀腺激素（或模仿它們的汙染物）誘導變態發生的位置和時間。當激素功能受到干擾時，它還會揭示這些過程的缺失。
WatchFrog 公司的競爭對手正在推進類似的測試，使用熒光魚來檢測雌激素干擾物。* 雌激素影響雌性生殖行為的發育，包括產卵。*
許多魚類在其一生中可以自然地改變性別，這是一種最大化有性繁殖的適應。個體魚類具有雄性或雌性的遺傳傾向，但這可以被激素訊號傳遞所覆蓋。與其他魚類模型不同，青鱂清楚地顯示了性別的遺傳決定；雄性有 Y 染色體。研究人員因此可以針對魚類的遺傳傾向來衡量雌激素或雄激素的影響。
當轉基因魚遇到阻止它們產卵或改變性別的化學物質時，它們會發光。
總部位於香港的維港生物科技公司已將使用稻田青鱂（一種亞洲魚類，更廣為人知的名稱是青鱂）胚胎的測試商業化。聯合創始人兼首席技術官薛平陳說，該產品現在已得到廣泛應用。“我們的測試已被廣泛用於……衡量各種消費產品的雌激素活性，包括化妝品和護膚品、藥品和保健補充品、奶粉、肉類、海鮮等等，”她說。維港生物科技還開發了一種針對斑馬魚（Danio rerio）的二噁英測試。
這也是 WatchFrog 公司正在瞄準的市場。該公司與日本岡崎國家基礎生物學研究所的環境內分泌學教授井口泰泉和京都大學應用生物科學助理教授木下真人合作，他們創造了一種成年的青鱂實驗室測試。WatchFrog 公司調整了該模型，使其適用於更堅固的青鱂品種，這種品種更適合商業測試，並使用魚苗來加速該過程。WatchFrog 公司還擁有一種針對雄激素干擾物的測試，這些干擾物會影響雄性性分化。
這些測試的市場正在增長。歐盟委員會已將內分泌干擾物確定為嚴重的汙染物，需要在其化學品註冊、評估、授權和限制 (REACH) 法規及其水框架指令下進行監測和限制。但是這兩項法律都缺乏關鍵細節。“他們沒有說明什麼是內分泌干擾物，也沒有說明如何測試它，”萊姆金說。由於這一疏漏，WatchFrog 公司正將其測試目標定為經合組織指南，該指南將激素干擾物定義為可能擾亂魚類產卵或改變性別的能力，或阻止蝌蚪變態的化學物質。
美國環境保護署（EPA）已在使用 WatchFrog 公司的蝌蚪模型。為了確定數千種化學物質中哪些需要進行毒性測試，該機構的ToxCast 計劃使用計算工具和高通量測試來識別可能危險的化學物質型別的特徵。美國環保署隨後使用 WatchFrog 公司的蝌蚪測試作為中間步驟，以發現哪些可疑化學物質需要進行昂貴的、耗時的毒理學測試，美國環保署國家計算毒理學中心代理副主任凱文·克羅夫頓說。
美國環保署的另一個專案 Pathfinder 正在幫助 WatchFrog 公司將其測試自動化，以便在現場使用。Pathfinder 資助開發針對環境和人類健康挑戰的技術。它幫助 WatchFrog 公司開發了 FrogBox，這是一種唱片轉盤大小的裝置，它使用裝有蝌蚪的墨盒進行連續流通監測。
一個目標應用是水處理中心的流出物。處理可以消除目標化學物質，但可能會產生有害的副產品。FrogBox 持續監測水流的能力將使其能夠記錄汙染物水平的每小時、每日、每週或季節性變化。
巴黎郊外的那家醫院是一個典型的目標客戶。這個為期兩到三年的 140 萬歐元的專案將確定哪些廢水流可以得到更好的處理。其想法是在醫院建立一個移動實驗室。
正如在法國一樣，美國的情況也是如此。蝌蚪和魚苗是“小小的哨兵動物”，克羅夫頓說。“如果你看到訊號，那就意味著，哎呀，我們最好在這裡再看一看。”
* 編者注（2013 年 2 月 12 日）：這些句子在釋出後經過編輯，目的是更正或澄清原始內容。