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在卡通片中，发光的粘液表示水中存在有害物质。现在，生活模仿艺术：一家法国生物技术公司创造了一种转基因蝌蚪，当它遇到水中干扰甲状腺功能的化学污染物时会发出荧光。这项测试有望揭示一类内分泌干扰污染物，污染监管机构已将这些污染物纳入重点关注范围。
本月，总部位于法国的WatchFrog公司开始了其首个备受瞩目的试验，以在环境和工业部的支持下，测试巴黎附近一家医院的废水。经济合作与发展组织（OECD）也在评估这项甲状腺测试，而美国环境保护署（EPA）已在使用它。
对活生物体进行的体内测试比传统的化学分析更具揭示性。它们不针对特定的化合物，而是可以突出显示任何干扰关键器官或生命系统的有毒化学物质或混合物。然而，直到最近，针对内分泌干扰物的体内测试都是在完全长成的动物身上进行的，这意味着该过程缓慢，需要数年才能开发出来，并需要数周才能执行。而且成本也很高——每次运行成本为 6 万至 10 万欧元。
这些障碍让 WatchFrog 公司遥遥领先。该公司的创新之处在于结合了两个世界的优点：“体内测试的规模达到了体外测试的水平，”首席执行官格雷戈里·莱姆金说。WatchFrog 公司三毫米长的非洲爪蟾蝌蚪是生理学实验室中的常见物种，它们足够小，可以放入标准实验室设备中。“我们的测试成本降低了 10 到 20 倍，”莱姆金说，并且可以在 24 到 48 小时内提供结果。
监管机构对此感到担忧，因为越来越多的证据表明，某些合成化学物质——包括杀虫剂、除草剂、熏蒸剂、杀菌剂、洗涤剂、树脂和增塑剂中发现的那些——可能会扰乱人体的内分泌系统，该系统通过释放激素或天然化学信使来控制许多重要功能。化学物质可以通过模仿激素、阻断其受体或改变激素水平来扰乱信号。
例如，甲状腺激素会影响大脑发育、新陈代谢和衰老。它们在两栖动物变态中也至关重要。* 没有甲状腺激素，蝌蚪就不会变成青蛙。
WatchFrog 公司的联合创始人芭芭拉·德梅内克斯将这项科学转化为毒理学测试。* 她将一种标记物——一种水母蛋白基因，该基因在绿色荧光下发光——与一段 DNA 序列结合起来，这段 DNA 序列在甲状腺激素存在的情况下会开启绿色荧光蛋白。该系统显示了甲状腺激素（或模仿它们的污染物）诱导变态发生的位置和时间。当激素功能受到干扰时，它还会揭示这些过程的缺失。
WatchFrog 公司的竞争对手正在推进类似的测试，使用荧光鱼来检测雌激素干扰物。* 雌激素影响雌性生殖行为的发育，包括产卵。*
许多鱼类在其一生中可以自然地改变性别，这是一种最大化有性繁殖的适应。个体鱼类具有雄性或雌性的遗传倾向，但这可以被激素信号传递所覆盖。与其他鱼类模型不同，青鳉清楚地显示了性别的遗传决定；雄性有 Y 染色体。研究人员因此可以针对鱼类的遗传倾向来衡量雌激素或雄激素的影响。
当转基因鱼遇到阻止它们产卵或改变性别的化学物质时，它们会发光。
总部位于香港的维港生物科技公司已将使用稻田青鳉（一种亚洲鱼类，更广为人知的名称是青鳉）胚胎的测试商业化。联合创始人兼首席技术官薛平陈说，该产品现在已得到广泛应用。“我们的测试已被广泛用于……衡量各种消费产品的雌激素活性，包括化妆品和护肤品、药品和保健补充品、奶粉、肉类、海鲜等等，”她说。维港生物科技还开发了一种针对斑马鱼（Danio rerio）的二恶英测试。
这也是 WatchFrog 公司正在瞄准的市场。该公司与日本冈崎国家基础生物学研究所的环境内分泌学教授井口泰泉和京都大学应用生物科学助理教授木下真人合作，他们创造了一种成年的青鳉实验室测试。WatchFrog 公司调整了该模型，使其适用于更坚固的青鳉品种，这种品种更适合商业测试，并使用鱼苗来加速该过程。WatchFrog 公司还拥有一种针对雄激素干扰物的测试，这些干扰物会影响雄性性分化。
这些测试的市场正在增长。欧盟委员会已将内分泌干扰物确定为严重的污染物，需要在其化学品注册、评估、授权和限制 (REACH) 法规及其水框架指令下进行监测和限制。但是这两项法律都缺乏关键细节。“他们没有说明什么是内分泌干扰物，也没有说明如何测试它，”莱姆金说。由于这一疏漏，WatchFrog 公司正将其测试目标定为经合组织指南，该指南将激素干扰物定义为可能扰乱鱼类产卵或改变性别的能力，或阻止蝌蚪变态的化学物质。
美国环境保护署（EPA）已在使用 WatchFrog 公司的蝌蚪模型。为了确定数千种化学物质中哪些需要进行毒性测试，该机构的ToxCast 计划使用计算工具和高通量测试来识别可能危险的化学物质类型的特征。美国环保署随后使用 WatchFrog 公司的蝌蚪测试作为中间步骤，以发现哪些可疑化学物质需要进行昂贵的、耗时的毒理学测试，美国环保署国家计算毒理学中心代理副主任凯文·克罗夫顿说。
美国环保署的另一个项目 Pathfinder 正在帮助 WatchFrog 公司将其测试自动化，以便在现场使用。Pathfinder 资助开发针对环境和人类健康挑战的技术。它帮助 WatchFrog 公司开发了 FrogBox，这是一种唱片转盘大小的设备，它使用装有蝌蚪的墨盒进行连续流通监测。
一个目标应用是水处理中心的流出物。处理可以消除目标化学物质，但可能会产生有害的副产品。FrogBox 持续监测水流的能力将使其能够记录污染物水平的每小时、每日、每周或季节性变化。
巴黎郊外的那家医院是一个典型的目标客户。这个为期两到三年的 140 万欧元的项目将确定哪些废水流可以得到更好的处理。其想法是在医院建立一个移动实验室。
正如在法国一样，美国的情况也是如此。蝌蚪和鱼苗是“小小的哨兵动物”，克罗夫顿说。“如果你看到信号，那就意味着，哎呀，我们最好在这里再看一看。”
* 编者注（2013 年 2 月 12 日）：这些句子在发布后经过编辑，目的是更正或澄清原始内容。