By Reginald DaveyReviewed by Dr. Mary Cooke, Ph.D.

A tudományos kutatás olyan területeken, mint a gyógyszerfejlesztés és az élelmiszeripar, megköveteli az új kémiai vegyületek szigorú vizsgálatát, hogy meghatározzák azok biztonságosságát a szabadpiacon és az emberi felhasználásban.

Az egyik alapvető fontosságú vizsgálat az anyag lehetséges genotoxikus hatásait vizsgálja. Ez a cikk áttekintést nyújt a témáról, és arról, hogy miért olyan fontos ennek vizsgálata.

Image Credit: CA-SSIS/.com

Mi a genotoxicitás?

A genotoxicitás a genetikában a vegyi anyagok azon tulajdonságait írja le, amelyek a genetikai anyag károsítására vonatkozó képességükre vonatkoznak. Ez mutációkhoz és esetleg különböző ráktípusokhoz vezethet.

A genotoxicitás hasonló és összetéveszthető a mutagenitással, azzal a különbséggel, hogy minden mutagén anyag genotoxikus, míg fordítva, nem minden genotoxikus anyag mutagén.

A genotoxicitás közvetett vagy közvetlen hatást gyakorolhat a DNS-re, beleértve a mutáció indukcióját, a rosszul időzített esemény aktiválását és a mutációkhoz vezető közvetlen DNS-károsodást. Közvetlen, öröklődő változásokat okoz, amelyek átadhatók a következő sejtgenerációknak.

Míg ezt normális esetben a szervezet a DNS-javítás vagy az apoptózis (kontrollált sejthalál) folyamata révén mérsékli, a károsodást nem mindig lehet kijavítani, ami mutagenezishez vezet.

A genotoxinok közé tartozhatnak a kémiai anyagok és a sugárzás. A genotoxinok a szervezeten belüli hatásuktól függően a következőképpen csoportosíthatók:

• Karcinogének (rákkeltő anyagok)
• Mutagének (mutációt okozó anyagok)
• Teratogének (születési rendellenességet okozó anyagok)

Eukarióta szervezetben egy genotoxikus anyagnak két különböző hatása van attól függően, hogy melyik sejttípusra hat. A szomatikus sejtekben a genetikai károsodás rosszindulatúsághoz (rák) vezethet, míg az ivarsejtekben öröklődő mutációk léphetnek fel, amelyek születési rendellenességekhez vezetnek.

A genotoxikus ágensek által okozott gyakori károsodások közé tartoznak a DNS egy- és kettősszálú törései, strukturális és numerikus kromoszóma-aberrációk, pontmutációk és az excíziós javítás elvesztése. A vegyi anyag lehetséges hatásainak ismerete létfontosságú a közbiztonság garantálásához.

Genotoxicitási vizsgálatok:

A különböző, gyógyszerkomponensként felhasználandó anyagok genotoxicitási hatásainak értékelése létfontosságú. Például a króm, amely egy átmeneti fém, DNS-elváltozásokat okozhat, amelyek rákkeltéshez vezethetnek.

A pirrolizidin alkaloidok olyan anyagok, amelyek a növényfajokban fordulnak elő, de mérgezőek az állatokra, beleértve az embert is. A PA-k közel fele genotoxikusnak minősül, és sok közülük tumorogén. Számos vegyi anyag potenciálisan genotoxikus, és ezáltal mutagén is lehet.

Egy anyag genotoxicitásának vizsgálatára számos különböző technikát lehet alkalmazni. Ezek lehetnek in vivo vagy in vitro vizsgálatok, és a következők lehetnek:

• Ames Assay – Ez az általánosan használt technika a Salmonella typhimurium több baktériumtörzsét használja a különböző genetikai változások összehasonlítására és egy anyag genotoxicitásának értékelésére. A baktériumokat hisztidinnel inkubálják, amelyre szükségük van, de nem képesek előállítani. A teszt végén életben maradt törzsek tehát mutálódtak a hisztidin szintézisére, ami azt jelzi, hogy a vegyi anyag potenciálisan genotoxikus. Ez a technika hasznos a frameshift és a pontmutációk azonosítására.
• Comet Assay (Single-cell gel electrophoresis) – Egy másik gyakran használt technika, amely a DNS-szálszakadásokat méri a sejtekben. A sejteket agarózba ágyazzák, majd detergensekkel és nagy sóval lizálják. Üstökösszerű struktúrák alakulnak ki (innen a név), amelyekben a kettősszál-töréseket tartalmazó sérült DNS-szálak az anód felé vándorolnak. Ez a technika azért előnyös, mert alacsony szintű DNS-károsodást tud kimutatni, és viszonylag egyszerű és olcsó eljárás, amely gyors eredményt ad. A comet-teszt azonban nem tárja fel a vegyi anyag genotoxikus hatásának mögöttes mechanizmusát.
• Mikronukleusz-teszt (MN) – Ez egy olyan toxikológiai technika, amely széles körben elismert, mint a genotoxikus vizsgálatok egyik legmegbízhatóbb és legsikeresebb tesztje. A mikronukleusz olyan kromoszómafragmentumokat tartalmazó rendellenes sejtmag, amely a mitózis vagy a meiózis anafázisa során a sejtreplikáció során keletkezik. A vizsgált vegyi anyagnak kitett sejtekben keletkező mikronukleuszok számának vizsgálatával a potenciális genotoxikus és mutagén tulajdonságok értékelhetők.

Sok genotoxicitási vizsgálatban több vizsgálati módszert alkalmaznak egymással együtt, hogy teljes képet alkothassanak egy vegyi anyag genotoxikus potenciáljáról.

Thalidomid: példa a szigorú genotoxicitási vizsgálatok szükségességére

A közbiztonság biztosítása érdekében létfontosságú az új és új gyógyszerek lehetséges káros hatásainak vizsgálata. Az egyik híres történelmi eset, amely elkerülhető lett volna, ha megfelelő genotoxicitási vizsgálatot végeztek volna, a talidomidé, az 1950-es években felfedezett nyugtató gyógyszeré, amelyet terhes nőknek írtak fel hányinger enyhítésére, de világszerte több ezer gyermeknél okozott súlyos magzati rendellenességeket, köztük végtaghibákat és a gyomor-bélrendszer normális nyílásainak hiányát.

Míg a fejezet tragikus volt, szigorúbb vizsgálati eljárások és egy sor szabályozás bevezetéséhez vezetett a gyógyszeripar számára.

Ez megerősíti az ilyen vizsgálatok szükségességét a közbiztonság biztosítása érdekében, amikor egy új gyógyszer kerül forgalomba, valamint a különböző iparágakban felhasználásra kerülő vegyi anyagok genotoxikus tulajdonságainak megfelelő szűrése érdekében.

Further Reading

• All Genetics Content
• What is Genetics?
• A genetika története
• Genetika és génkifejeződés
• Genetikai változások

.

Az író

Reginald Davey

Reg Davey szabadúszó szövegíró és szerkesztő az Egyesült Királyságban, Nottinghamben él. A News Medical számára való írás a különböző érdeklődési körök és területek találkozását jelenti, amelyek az évek során érdekelték és foglalkoztatták, beleértve a mikrobiológiát, a biogyógyászati tudományokat és a környezettudományokat.

Hivatkozások