Quality improvement bioassay procedure in specialized laboratories
Abstract
Обоснование. В методологии биотестирования остаются проблемными вопросы поиска целевых биотестов, количества оцениваемых тест-функций организмов, а также поддержания чувствительности тест-культуры в диапазоне, заданном методикой.
Целью исследования было обобщение научных подходов, способствующих повышению качества процедур биотестирования и их результатов: выбор наиболее подходящих методик, поддержание качества лабораторной культуры, реализация системного биотестирования с использованием нескольких конечных точек одного организма.
Методы исследования. В течение 2006-2024 гг. велись научно-исследовательские работы в лаборатории биотестирования Вятского государственного университета (г. Киров, Россия), по результатам которых далее были предложены научно обоснованные подходы повышения качества процедур биотестирования.
Результаты. В работе предложены три направления повышения качества процедур биотестирования для специализированных лабораторий. Алгоритм выбора метода биотестирования должен основываться на определении чувствительности доступных методов анализа. Подход работает, когда известны основные загрязнители (приоритетные токсиканты). Кроме того, рекомендуется проводить регулярный внутрилабораторный контроль качества тест-культуры, включающий оценку чувствительности организмов к эталонному токсиканту и набор показателей жизнедеятельности. Для многоклеточных организмов это средняя продолжительность жизни, начало размножения, суточный прирост смертности и т.д.; для одноклеточных – прирост биомассы или количества клеток. Затем, для прогноза воздействие загрязнения на окружающую среду, рекомендуется оценить несколько конечных точек воздействия на один стандартизированный вид.
Выводы. Реализация концепции «обоснованный выбор методов + качество тест-культуры + оценка спектра реакций организма» позволит сэкономить трудовые и временные ресурсы, получить воспроизводимые результаты, что особенно важно в условиях длительного экологического мониторинга.
EDN: WVTHLI
Downloads
References
Олькова, А. С. (2018). Актуальные направления развития методологии биотестирования водных сред. Вода и экология: проблемы и решения, 2(74), 40-50. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2018.20.2.40-50 EDN: https://elibrary.ru/XUAMAP
Олькова, А. С. (2020). Разработка стратегии биотестирования водных сред с учетом многофакторности ответных реакций тест-организмов: Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. Владимир: Владимирский государственный университет, 359 с. EDN: https://elibrary.ru/IRBGXV
Capela, R., Garric, J., Castro, L. F. C., & Santos, M. M. (2020). Embryo bioassays with aquatic animals for toxicity testing and hazard assessment of emerging pollutants: A review. Science of The Total Environment, 705, 135740. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135740 EDN: https://elibrary.ru/VKMEUG
Finlayson, K. A., van de Merwe, J. P., & Leusch, F. D. L. (2022). Review of ecologically relevant in vitro bioassays to supplement current in vivo tests for whole effluent toxicity testing - Part 2: Non-apical endpoints. Science of The Total Environment, 851(1), 158094. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158094 EDN: https://elibrary.ru/HAVIHT
Frydrych, A., & Jurowski, K. (2024). Toxicity of minoxidil - Comprehensive in silico prediction of main toxicity endpoints: Acute toxicity, irritation of skin and eye, genetic toxicity, health effect, cardiotoxicity and endocrine system disruption. Chemico-Biological Interactions, 393, 110951. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2024.110951 EDN: https://elibrary.ru/QSHBMY
Ji, X., Challis, J. K., & Brinkmann, M. (2022). A critical review of diffusive gradients in thin films technique for measuring organic pollutants: Potential limitations, application to solid phases, and combination with bioassays. Chemosphere, 287(3), 132352. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132352 EDN: https://elibrary.ru/HMGVHW
Johnson, M., Finlayson, K., van de Merwe, J. P., & Leusch, F. D. L. (2024). Adaption and application of cell-based bioassays to whole-water samples. Chemosphere, 361, 142572. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142572 EDN: https://elibrary.ru/MNOIBS
Olkova, A. S., Kantor, G. Y., Kutyavina, T. I., & Ashikhmina, T. Y. (2018). The importance of maintenance conditions of Daphnia magna Straus as a test organism for ecotoxicological analysis. Environmental Toxicology and Chemistry, 37(2), 376-384. https://doi.org/10.1002/etc.3956 EDN: https://elibrary.ru/XXDRQD
Pronk, T. E., Hoondert, R. P. J., Kools, S. A. E., Kumar, V., & de Baat, M. L. (2024). Bioassay predictive values for chemical health risks in drinking water. Environment International, 188, 108733. https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108733 EDN: https://elibrary.ru/LYZOUG
Rakaj, A., Morroni, L., Grosso, L., Fianchini, A., Pensa, D., Pellegrini, D., & Regoli, F. (2021). Towards sea cucumbers as a new model in embryo-larval bioassays: Holothuria tubulosa as test species for the assessment of marine pollution. Science of The Total Environment, 787, 147593. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147593 EDN: https://elibrary.ru/XISBXM
Rider, C. V. (2024). Toxicology and Risk Assessment of Combined Chemicals and Nonchemical Stressors. Reference Module in Biomedical Sciences, Amsterdam: Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-95488-4.00072-3
Sabotič, J., Bayram, E., Ezra, D., Gaudêncio, S. P., Haznedaroğlu, B. Z., Janež, N., Ktari, L., Luganini, A., Mandalakis, M., Safari, I., Simes, D., Strode, E., Toruńska-Sitarz, A., Varamogianni-Mamatsi, D., Varese, G. C., & Vasquez, M. I. (2024). A guide to the use of bioassays in exploration of natural resources. Biotechnology Advances, 71, 108307. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2024.108307 EDN: https://elibrary.ru/AHXUML
Sysolyatina, M. A., & Olkova, A. S. (2023). Potentization of the Toxic Effect of Copper in the Presence of Lanthanum in Bioassays for Daphnia magna Straus (Cladocera, Crustacea). Biology Bulletin, 50(10), 2677-2680. https://doi.org/10.1134/S1062359023100163 EDN: https://elibrary.ru/CJUPJD
References
Olkova, A. S. (2018). Current trends in the development of the methodology of aquatic media biotesting. Water and Ecology: Problems and Solutions, 2(74), 40-50. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2018.20.2.40-50 EDN: https://elibrary.ru/XUAMAP
Olkova, A. S. (2020). Development of a biotesting strategy for aquatic environments taking into account the multifactorial nature of test organism responses (Doctoral dissertation). Vladimir: Vladimir State University. 359 p. EDN: https://elibrary.ru/IRBGXV
Capela, R., Garric, J., Castro, L. F. C., & Santos, M. M. (2020). Embryo bioassays with aquatic animals for toxicity testing and hazard assessment of emerging pollutants: A review. Science of The Total Environment, 705, 135740. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135740 EDN: https://elibrary.ru/VKMEUG
Finlayson, K. A., van de Merwe, J. P., & Leusch, F. D. L. (2022). Review of ecologically relevant in vitro bioassays to supplement current in vivo tests for whole effluent toxicity testing - Part 2: Non-apical endpoints. Science of The Total Environment, 851(1), 158094. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158094 EDN: https://elibrary.ru/HAVIHT
Frydrych, A., & Jurowski, K. (2024). Toxicity of minoxidil - Comprehensive in silico prediction of main toxicity endpoints: Acute toxicity, irritation of skin and eye, genetic toxicity, health effect, cardiotoxicity and endocrine system disruption. Chemico-Biological Interactions, 393, 110951. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2024.110951 EDN: https://elibrary.ru/QSHBMY
Ji, X., Challis, J. K., & Brinkmann, M. (2022). A critical review of diffusive gradients in thin films technique for measuring organic pollutants: Potential limitations, application to solid phases, and combination with bioassays. Chemosphere, 287(3), 132352. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132352 EDN: https://elibrary.ru/HMGVHW
Johnson, M., Finlayson, K., van de Merwe, J. P., & Leusch, F. D. L. (2024). Adaption and application of cell-based bioassays to whole-water samples. Chemosphere, 361, 142572. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.142572 EDN: https://elibrary.ru/MNOIBS
Olkova, A. S., Kantor, G. Y., Kutyavina, T. I., & Ashikhmina, T. Y. (2018). The importance of maintenance conditions of Daphnia magna Straus as a test organism for ecotoxicological analysis. Environmental Toxicology and Chemistry, 37(2), 376-384. https://doi.org/10.1002/etc.3956 EDN: https://elibrary.ru/XXDRQD
Pronk, T. E., Hoondert, R. P. J., Kools, S. A. E., Kumar, V., & de Baat, M. L. (2024). Bioassay predictive values for chemical health risks in drinking water. Environment International, 188, 108733. https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108733 EDN: https://elibrary.ru/LYZOUG
Rakaj, A., Morroni, L., Grosso, L., Fianchini, A., Pensa, D., Pellegrini, D., & Regoli, F. (2021). Towards sea cucumbers as a new model in embryo-larval bioassays: Holothuria tubulosa as test species for the assessment of marine pollution. Science of The Total Environment, 787, 147593. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147593 EDN: https://elibrary.ru/XISBXM
Rider, C. V. (2024). Toxicology and Risk Assessment of Combined Chemicals and Nonchemical Stressors. Reference Module in Biomedical Sciences, Amsterdam: Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-95488-4.00072-3
Sabotič, J., Bayram, E., Ezra, D., Gaudêncio, S. P., Haznedaroğlu, B. Z., Janež, N., Ktari, L., Luganini, A., Mandalakis, M., Safari, I., Simes, D., Strode, E., Toruńska-Sitarz, A., Varamogianni-Mamatsi, D., Varese, G. C., & Vasquez, M. I. (2024). A guide to the use of bioassays in exploration of natural resources. Biotechnology Advances, 71, 108307. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2024.108307 EDN: https://elibrary.ru/AHXUML
Sysolyatina, M. A., & Olkova, A. S. (2023). Potentization of the Toxic Effect of Copper in the Presence of Lanthanum in Bioassays for Daphnia magna Straus (Cladocera, Crustacea). Biology Bulletin, 50(10), 2677-2680. https://doi.org/10.1134/S1062359023100163 EDN: https://elibrary.ru/CJUPJD
Copyright (c) 2025 Anna S. Olkova
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
