Tieteellinen tutkimus muun muassa lääkekehityksessä ja elintarviketeollisuudessa edellyttävät uusien kemiallisten yhdisteiden tinkimätöntä testausta, jotta voidaan määritellä, miten turvallisia uudet kemialliset aineet ovat vapailla markkinoilla ja ihmisillä käytettäväksi.

Yksi elintärkeä testi on aineen mahdolliset genotoksiset vaikutukset. Tässä artikkelissa luodaan yleiskatsaus aiheeseen ja siihen, miksi sen testaaminen on niin tärkeää.

Image Credit: CA-SSIS/.com

Mitä on genotoksisuus?

Genetiikassa genotoksisuus on termi, joka kuvaa kemiallisten aineiden ominaisuuksia, jotka liittyvät niiden kykyyn vahingoittaa perintöainesta. Tämä voi johtaa mutaatioihin ja mahdollisesti erilaisiin syöpätyyppeihin.

Genotoksisuus on samankaltainen kuin mutageenisuus ja se voidaan sekoittaa mutageenisuuteen, paitsi että kaikki mutageeniset aineet ovat genotoksisia, kun taas päinvastoin kaikki genotoksiset aineet eivät ole mutageenisia.

Genotoksisuus voi johtaa epäsuoriin tai suoriin vaikutuksiin dna:han, mukaan lukien mutaatioiden indusoituminen, virheellisesti ajoitetut tapahtumat ja suorat dna:n vauriot, jotka aiheuttavat mutaatiota. Se aiheuttaa suoria, periytyviä muutoksia, jotka voivat siirtyä tuleviin solusukupolviin.

Mikäli elimistö normaalisti lieventäisi tätä DNA:n korjauksen tai apoptoosin (kontrolloidun solukuoleman) prosessin avulla, vaurioita ei välttämättä aina saada korjattua, mikä johtaa mutageenisyyteen.

Genotoksiineihin voivat kuulua kemialliset aineet ja säteily. Riippuen niiden vaikutuksista organismissa genotoksiinit voidaan luokitella seuraavasti:

• Karsinogeenit (syöpää aiheuttavat aineet)
• Mutageenit (mutaatioita aiheuttavat aineet)
• Teratogeenit (synnynnäisiä epämuodostumia aiheuttavat aineet)

Genotoksisella aineella on kaksi erilaista vaikutustapaa eukaryoottisessa organismissa riippuen siitä, minkälaiseen solutyyppiin se vaikuttaa. Somaattisissa soluissa geneettinen vaurio voi johtaa pahanlaatuisuuteen (syöpään), kun taas sukusoluissa voi esiintyä periytyviä mutaatioita, jotka johtavat synnynnäisiin epämuodostumiin.

Yleisiä genotoksisten aineiden aiheuttamia vaurioita ovat mm. DNA:n yksi- ja kaksoissäikeiden katkeamiset, rakenteelliset ja numeeriset kromosomipoikkeavuudet, pistemutaatiot ja eksisiointikorjauksen menetys. Tieto kemikaalin mahdollisista vaikutuksista on elintärkeää, jos yleinen turvallisuus halutaan taata.

Genotoksisuuden testaus:

Lääkekomponentteina käytettävien eri materiaalien genotoksisuusvaikutusten arviointi on elintärkeää. Esimerkiksi kromi, joka on siirtymämetalli, voi aiheuttaa DNA-vaurioita, jotka voivat johtaa karsinogeneesiin.

Pyrrolizidiinialkaloidit ovat aineita, joita esiintyy kasvilajeissa mutta jotka ovat myrkyllisiä eläimille, myös ihmisille. Lähes puolet kaikista PA-yhdisteistä luokitellaan genotoksisiksi ja monet niistä ovat tuumorigeenisiä. Monilla kemikaaleilla on potentiaalia olla genotoksisia ja sitä kautta mutageenisia.

Aineen genotoksisuuden testaamiseen voidaan käyttää monia eri tekniikoita. Ne voivat olla joko in vivo tai in vitro -testejä, ja niihin kuuluvat:

• Ames Assay – Tässä yleisesti käytetyssä tekniikassa käytetään useita Salmonella typhimurium -bakteerikantoja erilaisten geneettisten muutosten vertailuun ja aineen genotoksisuuden arviointiin. Bakteereja inkuboidaan histidiinin kanssa, jota ne tarvitsevat mutta eivät pysty tuottamaan. Kaikki testin lopussa eloon jäävät kannat ovat siis mutatoituneet syntetisoimaan histidiiniä, mikä osoittaa, että kemikaali on mahdollisesti genotoksinen. Tämä tekniikka on hyödyllinen frameshift- ja pistemutaatioiden tunnistamiseen.
• Comet Assay (Single-cell gel electrophoresis) – Toinen yleisesti käytetty tekniikka, jolla mitataan DNA-juostekatkoksia soluissa. Solut upotetaan agaroosiin ja lysoidaan detergenteillä ja korkealla suolapitoisuudella. Muodostuu komeetan kaltaisia rakenteita (tästä nimi), joissa vahingoittuneet DNA-juosteet, jotka sisältävät kaksoisjuostekatkoksia, vaeltavat kohti anodia. Tämä tekniikka on edullinen, koska sillä voidaan havaita alhaiset DNA-vauriot, ja se on suhteellisen yksinkertainen ja halpa menetelmä, jolla saadaan nopeita tuloksia. Komeettatesti ei kuitenkaan paljasta kemikaalin genotoksisen vaikutuksen taustalla olevaa mekanismia.
• Mikronukleuskoe (MN) – Tämä on toksikologinen tekniikka, joka on laajalti tunnustettu yhdeksi luotettavimmista ja menestyksekkäimmistä määrityksistä genotoksisissa tutkimuksissa. Mikrotuma on kromosomifragmentteja sisältävä poikkeava tuma, joka muodostuu mitoosin anafaasin tai meioosin aikana solun monistumisen aikana. Tutkimalla analysoitavalle kemikaalille altistuneiden solujen tuottamien mikrotumien määrää voidaan arvioida mahdollisia genotoksisia ja mutageenisia ominaisuuksia.

Monissa genotoksisuustutkimuksissa käytetään useita määritysmenetelmiä yhdessä toistensa kanssa, jotta kemiallisen aineen genotoksisesta potentiaalista saadaan kokonaiskuva.

Thalidomidi: esimerkki tiukan genotoksisuustestin tarpeesta

Uusien ja uusien lääkkeiden mahdollisten haittavaikutusten testaaminen on elintärkeää yleisen turvallisuuden varmistamiseksi. Yksi kuuluisa historiallinen tapaus, joka olisi voitu välttää, jos genotoksisuus olisi tutkittu asianmukaisesti, on 1950-luvulla löydetty rauhoittava lääke, talidomidi, jota määrättiin raskaana oleville naisille pahoinvoinnin lievittämiseksi, mutta joka aiheutti maailmanlaajuisesti tuhansille lapsille vakavia sikiöpoikkeavuuksia, mukaan luettuina raajojen epämuodostumia ja ruoansulatuskanavan normaalien aukkojen puuttumisen.

Vaikka luku oli traaginen, se johti tiukempien testausmenettelyjen käyttöönottoon ja lukuisiin lääketeollisuutta koskeviin säännöksiin.

Tämä vahvistaa tällaisten testien tarvetta, jotta voidaan varmistaa yleinen turvallisuus, kun uusi lääke vapautetaan markkinoille, ja asianmukainen seulonta sellaisten kemikaalien genotoksisten ominaisuuksien varalta, joita voidaan vapauttaa käytettäväksi eri teollisuudenaloilla.

Further Reading

• All Genetics Content
• What is Genetics?
• Genetiikan historia
• Genetiikka ja geeniekspressio
• Geneettinen muutos

Kirjoittanut

Reginald Davey

Reg Davey on freelance-toimittaja ja copywriter, joka asuu Nottinghamissa Yhdistyneessä kuningaskunnassa. News Medicalille kirjoittaminen edustaa eri kiinnostuksen kohteiden ja alojen yhdistämistä, joista hän on ollut kiinnostunut ja joissa hän on ollut mukana vuosien varrella, mukaan lukien mikrobiologia, biolääketiede ja ympäristötieteet.

Sitaatit