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

Badania naukowe w takich dziedzinach jak opracowywanie leków i przemysł spożywczy wymagają rygorystycznych testów nowych związków chemicznych w celu określenia ich bezpieczeństwa dla otwartego rynku i wykorzystania przez ludzi.

Jednym z istotnych testów jest badanie potencjalnych skutków genotoksycznych danej substancji. W tym artykule przedstawimy przegląd tematu i dlaczego jest to tak ważne, aby to sprawdzić.

Image Credit: CA-SSIS/.com

What is Genotoxicity?

W genetyce, genotoksyczność jest terminem, który opisuje właściwości substancji chemicznych odnoszące się do ich zdolności do powodowania uszkodzeń materiału genetycznego. Może to prowadzić do mutacji i, być może, do różnych rodzajów raka.

Genotoksyczność jest podobna do mutagenności i może być z nią mylona, z wyjątkiem tego, że wszystkie substancje mutagenne są genotoksyczne, podczas gdy, odwrotnie, nie wszystkie substancje genotoksyczne są mutagenne.

Genotoksyczność może prowadzić do pośrednich lub bezpośrednich skutków na DNA, w tym indukcji mutacji, aktywacji błędnie zaplanowanych zdarzeń oraz bezpośrednich uszkodzeń DNA, które prowadzą do mutacji. Powoduje bezpośrednie, dziedziczne zmiany, które mogą być przekazywane przyszłym pokoleniom komórek.

Gdy normalnie organizm łagodziłby to poprzez naprawę DNA lub proces apoptozy (kontrolowana śmierć komórki), uszkodzenia nie zawsze mogą być naprawione, co prowadzi do mutagenezy.

Genotoksyny mogą obejmować substancje chemiczne i promieniowanie. W zależności od ich skutków w organizmie, genotoksyny mogą być sklasyfikowane w następujący sposób:

• Karcynogeny (czynniki powodujące raka)
• Mutageny (czynniki powodujące mutacje)
• Teratogeny (czynniki powodujące wady wrodzone)

W organizmie eukariotycznym występują dwa różne skutki działania czynnika genotoksycznego w zależności od typu komórki, która została uszkodzona. W komórkach somatycznych, uszkodzenia genetyczne mogą prowadzić do złośliwości (raka), podczas gdy w komórkach zarodkowych mogą wystąpić mutacje dziedziczne prowadzące do wad wrodzonych.

Powszechne uszkodzenia spowodowane przez czynniki genotoksyczne obejmują przerwanie pojedynczej i podwójnej nici DNA, strukturalne i liczbowe aberracje chromosomalne, mutacje punktowe oraz utratę naprawy przez wycięcie. Wiedza o potencjalnych skutkach działania substancji chemicznych jest niezbędna, jeśli ma być zapewnione bezpieczeństwo publiczne.

Badanie genotoksyczności: How Does it Work?

Evaluation of the genotoxicity effects of various materials for use as drug components is vital. Na przykład chrom, który jest metalem przejściowym, może powodować zmiany w DNA, co może prowadzić do kancerogenezy.

Alkaloidy pirrolizydynowe to substancje, które występują w gatunkach roślin, ale są toksyczne dla zwierząt, w tym ludzi. Prawie połowa wszystkich PA jest sklasyfikowana jako genotoksyczna, a wiele z nich jest tumorigenicznych. Wiele substancji chemicznych ma potencjał, aby być genotoksycznymi, a przez rozszerzenie, mutagennymi.

Wiele różnych technik może być wykorzystanych do badania genotoksyczności substancji. Mogą to być badania in-vivo lub in-vitro i obejmują one:

• Ames Assay – Ta powszechnie stosowana technika wykorzystuje wiele szczepów bakteryjnych Salmonella typhimurium w celu porównania różnych zmian genetycznych oraz oceny genotoksyczności substancji. Bakterie są inkubowane z histydyną, której potrzebują, ale nie mogą wytworzyć. Wszystkie szczepy, które pozostaną przy życiu pod koniec testu, będą zatem zmutowane w celu syntezy histydyny, co wskazuje, że substancja chemiczna jest potencjalnie genotoksyczna. Technika ta jest przydatna do identyfikacji mutacji typu frameshift oraz mutacji punktowych.
• Comet Assay (Single-cell gel electrophoresis) – Kolejna powszechnie stosowana technika, która mierzy przerwania nici DNA w komórkach. Komórki są osadzane w agarozie i lizowane detergentami i dużą ilością soli. Tworzą się struktury przypominające kometę (stąd nazwa) z uszkodzonymi nićmi DNA zawierającymi dwuniciowe pęknięcia migrujące w kierunku anody. Technika ta jest korzystna, ponieważ może wykryć niski poziom uszkodzeń DNA i jest stosunkowo prostą i tanią procedurą, która daje szybkie wyniki. Jednakże test kometowy nie ujawnia mechanizmu leżącego u podstaw genotoksycznego działania substancji chemicznej.
• Test mikrojądrowy (MN) – Jest to technika toksykologiczna, która jest powszechnie uznawana za jeden z najbardziej wiarygodnych i skutecznych testów do badań genotoksycznych. Mikrojądro jest błędnym jądrem zawierającym fragmenty chromosomalne, które powstają podczas anafazy mitozy lub mejozy podczas replikacji komórki. Poprzez badanie liczby mikrojąder wytworzonych w komórkach, które zostały wystawione na działanie analizowanej substancji chemicznej, potencjalne właściwości genotoksyczne i mutagenne mogą zostać ocenione.

Wiele badań genotoksyczności wykorzystuje wiele metod oznaczania w połączeniu ze sobą w celu stworzenia pełnego obrazu potencjału genotoksycznego substancji chemicznej.

Thalidomide: An Example of the Need for Rigorous Genotoxicity Testing

Badanie potencjalnych szkodliwych skutków nowych i nowatorskich leków jest niezwykle ważne dla zapewnienia bezpieczeństwa publicznego. Jednym ze słynnych przypadków historycznych, którego można było uniknąć, gdyby przeprowadzono właściwe badania genotoksyczności, jest talidomid, lek uspokajający odkryty w latach 50-tych, który był przepisywany kobietom w ciąży w celu złagodzenia mdłości, ale spowodował poważne nieprawidłowości płodu, w tym wady kończyn i brak normalnych otworów przewodu pokarmowego u tysięcy dzieci na całym świecie.

Podczas gdy rozdział ten był tragiczny, doprowadził do przyjęcia bardziej rygorystycznych procedur badawczych i mnóstwa przepisów dla przemysłu farmaceutycznego.

Wzmacnia to potrzebę przeprowadzania takich badań w celu zapewnienia bezpieczeństwa publicznego, gdy nowy lek jest wypuszczany na rynek, oraz właściwego badania przesiewowego pod kątem właściwości genotoksycznych substancji chemicznych, które mogą być uwalniane do użytku w różnych gałęziach przemysłu.

Further Reading

• All Genetics Content
• What is Genetics?
• Historia genetyki
• Genetyka i ekspresja genów
• Zmiana genetyczna

.

Written by

Reginald Davey

Reg Davey jest niezależnym copywriterem i redaktorem z siedzibą w Nottingham w Wielkiej Brytanii. Pisanie dla News Medical jest połączeniem różnych zainteresowań i dziedzin, którymi zajmował się przez lata, w tym mikrobiologii, nauk biomedycznych i nauk o środowisku.

Ostatnia aktualizacja Mar 30, 2020

Cytaty

Proszę użyć jednego z następujących formatów, aby zacytować ten artykuł w swoim eseju, pracy lub raporcie:

• APA

  Davey, Reginald. (2020, 30 marca). Co to jest badanie genotoksyczności? Wiadomości-Medyczne. Retrieved on March 24, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Genotoxicity-Testing.aspx.

• MLA

  Davey, Reginald. „Czym jest badanie genotoksyczności?”. News-Medical. 24 marca 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Genotoxicity-Testing.aspx>.

• Chicago

  Davey, Reginald. „Czym jest badanie genotoksyczności?”. News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Genotoxicity-Testing.aspx. (dostęp 24 marca 2021).

• Harvard

  Davey, Reginald. 2020. Co to jest badanie genotoksyczności? News-Medical, przeglądany 24 marca 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Genotoxicity-Testing.aspx.

.