Di Reginald DaveyRecensito da Dr. Mary Cooke, Ph.D.

La ricerca scientifica in aree come lo sviluppo di farmaci e l’industria alimentare richiede test rigorosi di nuovi composti chimici per determinare la loro sicurezza per il mercato aperto e l’uso umano.

Un test vitale è sui potenziali effetti genotossici di una sostanza. Questo articolo fornirà una panoramica dell’argomento e perché è così importante che venga testato.

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Che cos’è la genotossicità?

In genetica, genotossicità è un termine che descrive le proprietà delle sostanze chimiche relative alla loro capacità di causare danni al materiale genetico. Questo può portare a mutazioni e, possibilmente, a vari tipi di cancro.

La genotossicità è simile e può essere confusa con la mutagenicità, tranne che tutte le sostanze mutagene sono genotossiche, mentre, al contrario, non tutte le sostanze genotossiche sono mutagene.

La genotossicità può portare a effetti indiretti o diretti sul DNA, compresa l’induzione di mutazioni, l’attivazione di eventi intempestivi e danni diretti al DNA che portano a mutazioni. Causa cambiamenti diretti ed ereditabili che possono essere trasmessi alle future generazioni di cellule.

Se questo sarebbe normalmente mitigato dall’organismo attraverso la riparazione del DNA o il processo di apoptosi (morte cellulare controllata) il danno può non essere sempre fissato, il che porta alla mutagenesi.

Le genotossine possono includere sostanze chimiche e radiazioni. A seconda dei loro effetti all’interno di un organismo, le genotossine possono essere classificate così:

• Carcinogeni (agenti che causano il cancro)
• Mutageni (agenti che causano mutazioni)
• Teratogeni (agenti che causano difetti di nascita)

Ci sono due diversi effetti di un agente genotossico in un organismo eucariotico a seconda di quale tipo di cellula è interessata. Nelle cellule somatiche, il danno genetico può portare alla malignità (cancro), mentre nelle cellule germinali possono verificarsi mutazioni ereditabili che portano a difetti di nascita.

I danni comuni causati da agenti genotossici includono rotture a singolo e doppio filamento nel DNA, aberrazioni cromosomiche strutturali e numeriche, mutazioni puntiformi e perdita della riparazione per escissione. La conoscenza dei potenziali effetti della sostanza chimica è vitale se si vuole garantire la sicurezza pubblica.

Test di genotossicità: Come funziona?

La valutazione degli effetti della genotossicità di vari materiali da usare come componenti di farmaci è vitale. Per esempio, il cromo, che è un metallo di transizione, può causare lesioni al DNA che possono portare alla carcinogenesi.

Gli alcaloidi pirrolizidinici sono sostanze che si trovano nelle specie vegetali ma sono tossiche per gli animali, compresi gli umani. Quasi la metà di tutti i PA sono classificati come genotossici e molti sono tumorigeni. Molte sostanze chimiche hanno il potenziale di essere genotossiche, e per estensione, mutagene.

Molte tecniche diverse possono essere usate per testare la genotossicità di una sostanza. Queste possono essere sia test in vivo che in vitro e includono:

• Saggio di Ames – Questa tecnica comunemente usata utilizza ceppi batterici multipli di Salmonella typhimurium per confrontare diversi cambiamenti genetici e valutare la genotossicità di una sostanza. I batteri sono incubati con istidina, di cui hanno bisogno ma che non possono produrre. Qualsiasi ceppo rimasto vivo alla fine del test avrà quindi mutato per sintetizzare l’istidina, il che indica che la sostanza chimica è potenzialmente genotossica. Questa tecnica è utile per identificare mutazioni frameshift e puntiformi.
• Comet Assay (Single-cell gel electrophoresis) – Un’altra tecnica comunemente usata che misura le rotture del filo di DNA nelle cellule. Le cellule sono incorporate nell’agarosio e sono lisate con detergenti e sale alto. Si formano strutture simili a comete (da cui il nome) con filamenti di DNA danneggiati che contengono rotture a doppio filamento che migrano verso l’anodo. Questa tecnica è vantaggiosa perché può rilevare bassi livelli di danno al DNA ed è una procedura relativamente semplice ed economica che produce risultati rapidi. Tuttavia, il test della cometa non rivela il meccanismo sottostante l’effetto genotossico della sostanza chimica.
• Micronucleus Test (MN) – Questa è una tecnica tossicologica che è ampiamente riconosciuta come uno dei saggi più affidabili e di successo per gli studi genotossici. Un micronucleo è un nucleo irregolare contenente frammenti cromosomici che si forma durante l’anafase della mitosi o della meiosi durante la replicazione cellulare. Studiando il numero di micronuclei prodotti nelle cellule che sono state esposte alla sostanza chimica in analisi, si possono valutare le potenziali proprietà genotossiche e mutagene.

Molti studi di genotossicità usano più metodi di analisi insieme all’altro per costruire un quadro completo del potenziale genotossico di una sostanza chimica.

Thalidomide: un esempio della necessità di test di genotossicità rigorosi

I test per i potenziali effetti avversi dei nuovi farmaci sono di vitale importanza per garantire la sicurezza pubblica. Un famoso caso storico che avrebbe potuto essere evitato se fosse stato eseguito un adeguato test genotossico è quello del talidomide, un farmaco sedativo scoperto negli anni ’50 che fu prescritto alle donne incinte per alleviare la nausea, ma che causò gravi anomalie fetali tra cui difetti agli arti e l’assenza delle normali aperture del tratto gastrointestinale in migliaia di bambini nel mondo.

Sebbene il capitolo sia stato tragico, ha portato all’adozione di procedure di test più rigorose e a una serie di regolamenti per l’industria farmaceutica.

Questo rafforza la necessità di tali test per garantire la sicurezza pubblica quando un nuovo farmaco viene rilasciato sul mercato e un adeguato screening per le proprietà genotossiche delle sostanze chimiche che possono essere rilasciate per l’uso in varie industrie.

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Scritto da

Reginald Davey

Reg Davey è un copywriter e editor freelance con sede a Nottingham nel Regno Unito. Scrivere per News Medical rappresenta l’incontro di vari interessi e campi in cui è stato interessato e coinvolto nel corso degli anni, tra cui Microbiologia, Scienze Biomediche e Scienze Ambientali.

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