Identifying germ cell mutagens using OECD test guideline 488 (transgenic rodent somatic and germ cell gene mutation assays) and integration with somatic cell testing

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dc.contributor.author

Marchetti, Francesco

Aardema, Marilyn J.

Beevers, Carol

van Benthem, Jan

Godschalk, Roger

Williams, Andrew

Yauk, Carole L.

Young, Robert

Douglas, George R.

dc.date.accessioned

2024-04-15T14:42:16Z

dc.date.available

2024-04-15T14:42:16Z

dc.date.issued

2018-05-29

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), that allow the detection of mutations (changes in the sequence of the DNA) in any tissue in the body. The guideline recommends a common protocol for detecting mutations in both somatic (non-reproductive) and germ (reproductive) cells. However, recent data suggests that this protocol is unreliable for detecting mutations in germ cells. Thus, Health Canada scientists together with scientists from other international governments, academia and industry, have reviewed the available data on the induction of mutations in relation to sperm (the male germ cell) development together with modelling of spermatogenesis (the process that produces the sperm) to identify the optimal experimental design for detecting mutations in germ cells. Results indicate that an alternative design in TG 488 offers a better compromise for the simultaneous assessment of mutagenicity in both cell types. Furthermore, recommendations are provided to guide the experimental design used to generate germ cell mutagenicity data and update TG 488. This work contributes to reducing the number of laboratory animals that are used for research purposes by developing an optimal approach for the comprehensive evaluation of the mutagenicity of environmental chemicals in somatic cells and germ cells to impact their risk assessment and guide subsequent regulatory decisions.

dc.description.abstract - en

The Organisation for Economic Co-operation and Development Test Guideline 488 (TG 488) provides recommendations for assessing germ cell and somatic cell mutagenicity using transgenic rodent (TGR) models. However, important data gaps exist for selecting an optimal approach for simultaneously evaluating mutagenicity in both cell types. It is uncertain whether analysis of germ cells from seminiferous tubules (hereafter, tubule germ cells) or caudal sperm within the recommended design for somatic tissues (i.e., 28 days of exposure plus three days of fixation time, 28 + 3d) has enough sensitivity to detect an effect as compared with the analysis of sperm within the recommended design for germ cells (i.e., 28 + 49d and 28 + 70d for mouse and rat, respectively). To address these data gaps, the Germ Cell workgroup of the Genetic Toxicology Technical Committee of the Health and Environmental Sciences Institute reviewed the available TGR mutagenicity data in male germ cells, and, characterized the exposure history of tubule germ cells for different sampling times to evaluate its impact on germ cell mutagenicity testing using TG 488. Our analyses suggest that evaluating mutant frequencies in: i) sperm from the cauda epididymis at 28 + 3d does not provide meaningful mutagenicity data; ii), tubule germ cells at 28 + 3d provides reliable mutagenicity data only if the results are positive; and iii) tubule germ cells at 28 + 28d produces reliable positive and negative results in both mice and rats. Thus, the 28 + 28d regimen may provide an approach for simultaneously assessing mutagenicity in somatic tissues and germ cells from the same animals. Further work is required to support the 28 + 28d protocol for tissues other than slowly proliferating tissues as per current TG 488. Finally, recommendations are provided to guide the experimental design for germ cell mutagenicity data for regulatory submission, as well as other possible approaches to increase the reliability of the TGR assay.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

La ligne directrice des tests 488 (TG 488) de l'Organisation de coopération et de développement économiques fournit des recommandations pour évaluer la mutagénicité des cellules germinales et des cellules somatiques à l'aide de modèles de rongeurs transgéniques (TGR). Cependant, il existe d’importantes lacunes dans les données pour sélectionner une approche optimale permettant d’évaluer simultanément la mutagénicité dans les deux types de cellules. Il n'est pas certain que l'analyse des cellules germinales des tubules séminifères (ci-après, cellules germinales des tubules) ou du sperme caudal dans le cadre du modèle recommandé pour les tissus somatiques (c'est-à-dire 28 jours d'exposition plus trois jours de temps de fixation, 28+3 jours) a une sensibilité suffisante pour détecter un effet par rapport à l’analyse du sperme dans le cadre de la conception recommandée pour les cellules germinales (c’est-à-dire 28+49j et 28+70d pour la souris et le rat, respectivement). Pour combler ces lacunes dans les données, le groupe de travail sur les cellules germinales du comité technique de toxicologie génétique de l'Institut des sciences de la santé et de l'environnement a examiné les données disponibles sur la mutagénicité des TGR dans les cellules germinales mâles et a caractérisé l'historique d'exposition des cellules germinales des tubules pour différentes périodes d'échantillonnage afin d'évaluer son impact sur les tests de mutagénicité des cellules germinales utilisant TG 488. Nos analyses suggèrent que l'évaluation des fréquences de mutants dans : i) les spermatozoïdes de la queue de l'épididyme à 28+3 jours ne fournit pas de données de mutagénicité significatives ; ii), les cellules germinales des tubules à 28+3 jours fournissent des données de mutagénicité fiables uniquement si les résultats sont positifs ; et iii) les cellules germinales des tubules à 28+28 jours produisent des résultats positifs et négatifs fiables chez les souris et les rats. Ainsi, le régime 28+28d peut fournir une approche pour évaluer simultanément la mutagénicité dans les tissus somatiques et les cellules germinales des mêmes animaux. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour soutenir le protocole 28+28d pour les tissus autres que les tissus à prolifération lente, conformément à la TG 488 actuelle. Enfin, des recommandations sont fournies pour guider la conception expérimentale des données de mutagénicité des cellules germinales à soumettre aux autorités réglementaires, ainsi que d'autres approches possibles pour augmenter la fiabilité du test TGR.v

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 modifiées, appelées rongeurs transgéniques (TGR), qui permettent la détection de mutations (changements dans la séquence de l'ADN) dans n'importe quel tissu du corps. La ligne directrice recommande un protocole commun pour détecter les mutations dans les cellules somatiques (non reproductrices) et germinales (reproductrices). Cependant, des données récentes suggèrent que ce protocole n’est pas fiable pour détecter des mutations dans les cellules germinales. Ainsi, les scientifiques de Santé Canada, en collaboration avec des scientifiques d'autres gouvernements internationaux, du milieu universitaire et de l'industrie, ont examiné les données disponibles sur l'induction de mutations liées au développement du sperme (la cellule germinale mâle) ainsi que la modélisation de la spermatogenèse (le processus qui produit le sperme). ) pour identifier le modèle expérimental optimal pour détecter les mutations dans les cellules germinales. Les résultats indiquent qu'une conception alternative dans le TG 488 offre un meilleur compromis pour l'évaluation simultanée de la mutagénicité dans les deux types de cellules. De plus, des recommandations sont fournies pour guider la conception expérimentale utilisée pour générer des données sur la mutagénicité sur les cellules germinales et mettre à jour la TG 488. Ce travail contribue à réduire le nombre d'animaux de laboratoire utilisés à des fins de recherche en développant une approche optimale pour l'évaluation complète de la mutagénicité. des produits chimiques environnementaux dans les cellules somatiques et les cellules germinales pour avoir un impact sur leur évaluation des risques et guider les décisions réglementaires ultérieures.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2018.05.021

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2326

dc.language.iso

en

dc.publisher

Elsevier

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

dc.title - en

Identifying germ cell mutagens using OECD test guideline 488 (transgenic rodent somatic and germ cell gene mutation assays) and integration with somatic cell testing

dc.type - en

Article

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