Use of Caenorhabditis elegans based assays as an alternative strategy in toxicity testing

Abstract

In vivo models are an essential working tool in the biomedicine laboratory. Specially, they are important for obtaining complete biological responses to certain stimuli or substances, which needs to be evaluated as a whole complete organism. Toxicology particularly is a demanding field of new models, which needs to administer investigators, reliable results in a short period of time. The use in investigations of the nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans) was first boosted and developed by Sydney Brenner. It is a small invertebrate animal (round worm), used extensively in basic biological investigations, and reaching a great popularity as an in vivo model. Their genome is already annotated, and shows an unexpected range of homology between their genes and the human genome, consequently, constituting a very appropriate model by their facility of cultivation and management inside the lab. At the present work, it was developed an evaluation toxicity test of organophosphate pesticides on the model C. elegans. Two kinds of organophosphates present in pesticides were evaluated, chlorpyrifos-oxon and profenofos,for both in vivo (C. elegans) and in vitro (enzymatic assays with the human recombinant protein), sharing the EC!" and IC!" obtained values. For the in vivo test, the WMicrotracker One was used , a machine which allows reading of the effects of a treatment applied on the nematode’s locomotion and other parameters.

Los modelos in vivo son una herramienta de trabajo esencial en el laboratorio de biomedicina. En particular son imprescindibles para obtener respuestas biológicas completas a ciertos estímulos o sustancias, que deben evaluarse en el contexto de un organismo completo. La toxicología en particular es un campo que demanda continuamente de nuevos modelos, los cuales deben proporcionar a los investigadores resultados confiables en un corto periodo de tiempo. El uso en investigación del nematodo Caenorhabditis elegans (C. elegans) fue promovido y desarrollado por Sydney Brenner. Es un invertebrado pequeño (gusano redondo) utilizado extensamente en la investigación biológica básica, que está alcanzando una gran popularidad como modelo in vivo. Su genoma está extensamente anotado, y muestra una inesperada homología de muchos de sus genes con los genes humanos, constituyendo por ello un modelo muy apropiado por su facilidad de cultivo y manejo. En el presente trabajo, se desarrolladó un test de evaluación de la toxicidad de pesticidas organofosforados en el modelo de C. elegans. Se han testado dos tipos de organofosfatos presentes en pesticidas, clorpirifós-oxon y profenofos, tanto in vivo (C. elegans) como in vitro (ensayos enzimáticos con acetilcolinesterasa recombinante humana), comparándose los valores de IC!" y EC!" obtenidos. Para el test in vivo se utilizó el WMicrotraker One, instrumento que permite medir los efectos del tratamiento aplicado sobre la locomoción del nematodo y otros parámetros.