The 28 + 28 day design is an effective sampling time for analyzing mutant frequencies in rapidly proliferating tissues of MutaMouse animals

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dc.contributor.author

Marchetti, Francesco

Zhou, Gu

LeBlanc, Danielle

White, Paul A.

Williams, Andrew

Yauk, Carole L.

Douglas, George R.

dc.date.accessioned

2024-03-06T21:57:44Z

dc.date.available

2024-03-06T21:57:44Z

dc.date.issued

2021-01-28

dc.description - en

Health Canada supports the development of test guidelines for the Organisation for the Economic Co-operation and Development (OECD). These guidelines are routinely used for assessing the safety of chemicals before they come on the market. One of these guidelines (TG 488) uses genetically-modified mouse models, called transgenic rodents (TGR), to detect mutations (changes in the sequence of the DNA) in any tissue in the body. TG 488 was recently updated to improve the analysis of mutations in germ cells (ie, sperm) by recommending an experimental design of 28 days of exposure followed by tissue sampling 28 days later (ie, 28+28d). The same design is recommended for somatic tissues, such as the liver, that have low rates of cell division. However, it is unclear what is the impact of this design for somatic tissues with active cell divisions, such as the bone marrow. In this study, Health Canada scientists evaluated the persistence of mutations in the bone marrow of TGR mice after exposure to four chemicals known to induce mutations. The analysis of bone marrow of TGR mice up to 70 days after the end of the exposure showed that the number of mutations is relatively stable over the time period investigated. These results strongly suggest that the 28+28d design is an appropriate design for the comprehensive evaluation of the mutagenicity of environmental chemicals in somatic cells and germ cells to aid in their risk assessment and guide subsequent regulatory decisions. These results provide critical information for optimizing OECD TG 488 to greatly reduce the number of animals required for regulatory testing.

dc.description.abstract - en

The Organisation for Economic Co-Operation and Development Test Guideline 488 (TG 488) uses transgenic rodent models to generate in vivo mutagenesis data for regulatory submission. The recommended design in TG 488, 28 consecutive daily exposures with tissue sampling three days later (28 + 3d), is optimized for rapidly proliferating tissues such as bone marrow (BM). A sampling time of 28 days (28 + 28d) is considered more appropriate for slowly proliferating tissues (e.g., liver) and male germ cells. We evaluated the impact of the sampling time on mutant frequencies (MF) in the BM of MutaMouse males exposed for 28 days to benzo[a]pyrene (BaP), procarbazine (PRC), isopropyl methanesulfonate (iPMS), or triethylenemelamine (TEM) in dose–response studies. BM samples were collected + 3d, + 28d, + 42d or + 70d post exposure and MF quantified using the lacZ assay. All chemicals significantly increased MF with maximum fold increases at 28 + 3d of 162.9, 6.6, 4.7 and 2.8 for BaP, PRC, iPMS and TEM, respectively. MF were relatively stable over the time period investigated, although they were significantly increased only at 28 + 3d and 28 + 28d for TEM. Benchmark dose (BMD) modelling generated overlapping BMD confidence intervals among the four sampling times for each chemical. These results demonstrate that the sampling time does not affect the detection of mutations for strong mutagens. However, for mutagens that produce small increases in MF, sampling times greater than 28 days may produce false-negative results. Thus, the 28 + 28d protocol represents a unifying protocol for simultaneously assessing mutations in rapidly and slowly proliferating somatic tissues and male germ cells.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

La ligne directrice des tests 488 (TG 488) de l'Organisation de coopération et de développement économiques utilise des modèles de rongeurs transgéniques pour générer des données de mutagenèse in vivo à soumettre aux autorités réglementaires. La conception recommandée dans TG 488, 28 expositions quotidiennes consécutives avec prélèvement de tissus trois jours plus tard (28 + 3d), est optimisée pour les tissus à prolifération rapide tels que la moelle osseuse (BM). Une durée d'échantillonnage de 28 jours (28 + 28j) est considérée comme plus appropriée pour les tissus à prolifération lente (par exemple, le foie) et les cellules germinales mâles. Nous avons évalué l'impact de la durée d'échantillonnage sur les fréquences de mutants (MF) dans la BM des mâles MutaMouse exposés pendant 28 jours au benzo[a]pyrène (BaP), à la procarbazine (PRC), au méthanesulfonate d'isopropyle (iPMS) ou à la triéthylènemélamine (TEM). dans les études dose-réponse. Des échantillons de BM ont été collectés  + 3 jours,  + 28 jours, + 42 jours ou  + 70 jours après l'exposition et la MF a été quantifiée à l'aide du test lacZ. Tous les produits chimiques ont augmenté de manière significative le MF avec un pli maximum à 28 + 3d de 162,9, 6,6, 4,7 et 2,8 pour BaP, PRC, iPMS et TEM, respectivement. Les MF étaient relativement stables au cours de la période étudiée, bien qu'elles n'aient augmenté de manière significative qu'à 28   +   3 jours et 28   +   28 jours pour le TEM. La modélisation de la dose de référence (DMO) a généré des intervalles de confiance de DMO qui se chevauchent entre les quatre périodes d'échantillonnage pour chaque produit chimique. Ces résultats démontrent que la durée d’échantillonnage n’affecte pas la détection de mutations pour les mutagènes puissants. Cependant, pour les mutagènes qui produisent de légères augmentations de MF, des durées d'échantillonnage supérieures à 28 jours peuvent produire des résultats faussement négatifs. Ainsi, le protocole 28 + 28d représente un protocole unificateur pour évaluer simultanément les mutations dans les tissus somatiques à prolifération rapide et lente et les cellules germinales mâles.

dc.description.fosrctranslation - fr

Santé Canada soutient l'élaboration de lignes directrices en matière d'essais pour l'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE). Ces lignes directrices sont régulièrement utilisées pour évaluer la sécurité des produits chimiques avant leur mise sur le marché. L'une de ces lignes directrices (TG 488) utilise des modèles de souris génétiquement modifiés, appelés rongeurs transgéniques (TGR), pour détecter des mutations (changements dans la séquence de l'ADN) dans n'importe quel tissu du corps. La TG 488 a été récemment mise à jour pour améliorer l'analyse des mutations dans les cellules germinales (c'est-à-dire les spermatozoïdes) en recommandant un plan expérimental de 28 jours d'exposition suivi d'un échantillonnage de tissus 28 jours plus tard (c'est-à-dire 28+28 jours). La même conception est recommandée pour les tissus somatiques, tels que le foie, qui présentent de faibles taux de division cellulaire. Cependant, on ne sait pas exactement quel est l’impact de cette conception sur les tissus somatiques avec des divisions cellulaires actives, comme la moelle osseuse. Dans cette étude, les scientifiques de Santé Canada ont évalué la persistance de mutations dans la moelle osseuse de souris TGR après exposition à quatre produits chimiques connus pour induire des mutations. L'analyse de la moelle osseuse des souris TGR jusqu'à 70 jours après la fin de l'exposition a montré que le nombre de mutations est relativement stable sur la période étudiée. Ces résultats suggèrent fortement que le modèle 28+28d est un modèle approprié pour l'évaluation complète de la mutagénicité des produits chimiques environnementaux dans les cellules somatiques et les cellules germinales afin de faciliter leur évaluation des risques et d'orienter les décisions réglementaires ultérieures. Ces résultats fournissent des informations essentielles pour optimiser la ligne directrice 488 de l'OCDE afin de réduire considérablement le nombre d'animaux requis pour les tests réglementaires.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1007/s00204-021-02977-6

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2016

dc.language.iso

en

dc.publisher

Springer

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

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The 28 + 28 day design is an effective sampling time for analyzing mutant frequencies in rapidly proliferating tissues of MutaMouse animals

dc.type - en

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