Reginald DaveyRecenzoval Dr. Mary Cooke, Ph.D.

Vědecký výzkum v oblastech, jako je vývoj léčiv a potravinářský průmysl, vyžaduje přísné testování nových chemických sloučenin s cílem určit jejich bezpečnost pro volný trh a použití u lidí.

Jedním z důležitých testů je testování potenciálních genotoxických účinků látky. Tento článek poskytne přehled o tomto tématu a vysvětlí, proč je tak důležité, aby se toto testování provádělo.

Obrázek: CA-SSIS/.com

Co je genotoxicita?

V genetice je genotoxicita termín, který popisuje vlastnosti chemických látek týkající se jejich schopnosti způsobit poškození genetického materiálu. To může vést k mutacím a případně k různým typům rakoviny.

Genotoxicita je podobná mutagenitě a lze ji s ní zaměnit s tím rozdílem, že všechny mutagenní látky jsou genotoxické, zatímco naopak ne všechny genotoxické látky jsou mutagenní.

Genotoxicita může vést k nepřímým nebo přímým účinkům na DNA včetně indukce mutací, aktivace chybně načasovaných událostí a přímého poškození DNA, které vede k mutacím. Způsobuje přímé, dědičné změny, které mohou být předány budoucím generacím buněk.

Pokud by je organismus za normálních okolností zmírnil prostřednictvím opravy DNA nebo procesu apoptózy (řízené buněčné smrti), nemusí být poškození vždy napraveno, což vede k mutagenezi.

Genotoxiny mohou zahrnovat chemické látky a záření. V závislosti na jejich účincích v organismu lze genotoxiny rozdělit takto:

• Karcinogeny (látky způsobující rakovinu)
• Mutageny (látky způsobující mutace)
• Teratogeny (látky způsobující vrozené vady)

Existují dva různé účinky genotoxické látky v eukaryotickém organismu podle toho, který typ buňky je zasažen. V somatických buňkách může genetické poškození vést k malignitě (rakovině), zatímco v zárodečných buňkách může dojít k dědičným mutacím vedoucím k vrozeným vadám.

Běžná poškození způsobená genotoxickými látkami zahrnují jednořetězcové a dvouřetězcové zlomy DNA, strukturální a numerické chromozomální aberace, bodové mutace a ztrátu excizní opravy. Má-li být zajištěna bezpečnost veřejnosti, je znalost potenciálních účinků chemických látek nezbytná.

Zkoušení genotoxicity:

Vyhodnocení účinků genotoxicity různých materiálů určených k použití jako složky léčiv je životně důležité. Například chrom, který je přechodným kovem, může způsobit poškození DNA, které může vést ke karcinogenezi.

Pyrrolizidinové alkaloidy jsou látky, které se vyskytují u rostlinných druhů, ale jsou toxické pro zvířata včetně člověka. Téměř polovina všech PA je klasifikována jako genotoxická a mnohé z nich jsou tumorigenní. Mnoho chemických látek má potenciál být genotoxických, a tím i mutagenních.

K testování genotoxicity látky lze použít mnoho různých technik. Mohou to být buď testy in-vivo, nebo in-vitro a patří mezi ně:

• Amesův test – tato běžně používaná technika využívá více bakteriálních kmenů Salmonella typhimurium k porovnání různých genetických změn a posouzení genotoxicity látky. Bakterie jsou inkubovány s histidinem, který potřebují, ale nedokáží ho vyrobit. Všechny kmeny, které na konci testu zůstanou naživu, proto zmutují tak, aby syntetizovaly histidin, což naznačuje, že chemická látka je potenciálně genotoxická. Tato technika je užitečná pro identifikaci frameshiftů a bodových mutací.
• Comet Assay (Single-cell gel electrophoresis) – Další běžně používaná technika, která měří zlomy vláken DNA v buňkách. Buňky jsou vloženy do agarózy a jsou lyzovány detergenty a vysokým obsahem soli. Vznikají struktury podobné kometám (odtud název) s poškozenými vlákny DNA obsahujícími dvouřetězcové zlomy, které migrují směrem k anodě. Tato technika je výhodná, protože dokáže detekovat nízké úrovně poškození DNA a jedná se o relativně jednoduchý a levný postup, který poskytuje rychlé výsledky. Kometová zkouška však neodhaluje základní mechanismus genotoxického účinku chemické látky.
• Mikronukleový test (MN) – Jedná se o toxikologickou techniku, která je všeobecně uznávána jako jeden z nejspolehlivějších a nejúspěšnějších testů pro genotoxické studie. Mikrojádro je nepravidelné jádro obsahující chromozomální fragmenty, které vznikají během anafáze mitózy nebo meiózy během buněčné replikace. Studiem počtu mikrojader vzniklých v buňkách, které byly vystaveny analyzované chemické látce, lze vyhodnotit potenciální genotoxické a mutagenní vlastnosti.

Mnoho studií genotoxicity používá více testovacích metod ve vzájemné kombinaci, aby se vytvořil úplný obraz genotoxického potenciálu chemické látky.

Thalidomid: příklad potřeby důkladného testování genotoxicity

Testování potenciálních nežádoucích účinků nových a neotřelých léčiv je životně důležité pro zajištění bezpečnosti veřejnosti. Jedním ze známých historických případů, kterému se dalo předejít, kdyby bylo provedeno řádné testování genotoxicity, je případ thalidomidu, sedativního léku objeveného v 50. letech 20. století, který byl předepisován těhotným ženám na zmírnění nevolnosti, ale u tisíců dětí po celém světě způsobil závažné abnormality plodu včetně defektů končetin a absence normálních ústí trávicího traktu.

Ačkoli se jednalo o tragickou kapitolu, vedla k přijetí přísnějších testovacích postupů a řady předpisů pro farmaceutický průmysl.

To posiluje potřebu takového testování k zajištění bezpečnosti veřejnosti při uvádění nového léku na trh a řádného screeningu genotoxických vlastností chemických látek, které mohou být uvolněny k použití v různých průmyslových odvětvích.

Další četba

• Všechen obsah o genetice
• Co je to genetika?
• Historie genetiky
• Genetika a genová exprese
• Genetické změny

.

Napsal

Reginald Davey

Reg Davey je copywriter a redaktor na volné noze se sídlem v Nottinghamu ve Spojeném království. Psaní pro News Medical představuje spojení různých zájmů a oborů, o které se v průběhu let zajímal a kterým se věnoval, včetně mikrobiologie, biomedicínských věd a environmentálních věd.

Citace

.