De Reginald DaveyRevizuit de Dr. Mary Cooke, Ph.D.

Cercetarea științifică în domenii precum dezvoltarea de medicamente și industria alimentară necesită testarea riguroasă a noilor compuși chimici pentru a determina siguranța acestora pentru piața liberă și utilizarea umană.

Un test vital se referă la potențialele efecte genotoxice ale unei substanțe. Acest articol va oferi o prezentare generală a subiectului și de ce este atât de important ca acesta să fie testat.

Creditul imaginii: CA-SSIS/.com

Ce este genotoxicitatea?

În genetică, genotoxicitatea este un termen care descrie proprietățile substanțelor chimice referitoare la capacitatea lor de a provoca deteriorarea materialului genetic. Acest lucru poate duce la mutații și, eventual, la diferite tipuri de cancer.

Genotoxicitatea este similară și poate fi confundată cu mutagenitatea, cu excepția faptului că toate substanțele mutagene sunt genotoxice, în timp ce, invers, nu toate substanțele genotoxice sunt mutagene.

Genotoxicitatea poate duce la efecte indirecte sau directe asupra ADN-ului, inclusiv la inducerea de mutații, activarea de evenimente intempestive și deteriorarea directă a ADN-ului care duce la mutații. Aceasta provoacă modificări directe, ereditare, care pot fi transmise generațiilor viitoare de celule.

În timp ce acest lucru ar fi în mod normal atenuat de către organism prin repararea ADN-ului sau prin procesul de apoptoză (moarte celulară controlată), daunele pot să nu fie întotdeauna reparate, ceea ce duce la mutageneză.

Genotoxinele pot include substanțe chimice și radiații. În funcție de efectele lor în cadrul unui organism, genotoxinele pot fi clasificate astfel:

• Carcinogeni (agenți care cauzează cancer)
• Mutageni (agenți care cauzează mutații)
• Teratogeni (agenți care cauzează defecte congenitale)

Există două efecte diferite ale unui agent genotoxic într-un organism eucariot, în funcție de tipul de celulă care este afectat. În celulele somatice, leziunile genetice pot duce la malignitate (cancer), în timp ce în celulele germinale pot apărea mutații ereditare care duc la malformații congenitale.

Legaturile comune cauzate de agenții genotoxici includ rupturi simple și duble ale ADN-ului, aberații cromozomiale structurale și numerice, mutații punctiforme și pierderea reparării prin excizie. Cunoașterea efectelor potențiale ale substanței chimice este vitală dacă se dorește asigurarea siguranței publice.

Testarea genotoxicității: Cum funcționează?

Evaluarea efectelor de genotoxicitate ale diferitelor materiale destinate utilizării ca și componente ale medicamentelor este vitală. De exemplu, cromul, care este un metal de tranziție, poate provoca leziuni ale ADN-ului care pot duce la carcinogeneză.

Alcaloizii de pirrolizidină sunt substanțe care apar în speciile de plante, dar care sunt toxice pentru animale, inclusiv pentru oameni. Aproape jumătate din toți AP sunt clasificați ca fiind genotoxici și mulți sunt tumorigeni. Multe substanțe chimice au potențialul de a fi genotoxice și, prin extensie, mutagene.

Multe tehnici diferite pot fi folosite pentru a testa genotoxicitatea unei substanțe. Acestea pot fi fie teste in-vivo, fie teste in-vitro și includ:

• Ames Assay – Această tehnică folosită în mod obișnuit utilizează mai multe tulpini bacteriene de Salmonella typhimurium pentru a compara diferite modificări genetice și a evalua genotoxicitatea unei substanțe. Bacteriile sunt incubate cu histidină, de care au nevoie, dar pe care nu o pot produce. Prin urmare, toate tulpinile care rămân în viață la sfârșitul testului vor fi suferit mutații pentru a sintetiza histidina, ceea ce indică faptul că substanța chimică este potențial genotoxică. Această tehnică este utilă pentru identificarea mutațiilor frameshift și punctiforme.
• Comet Assay (Single-cell gel electrophoresis) – O altă tehnică utilizată în mod obișnuit care măsoară rupturile de șiruri de ADN în celule. Celulele sunt încorporate în agaroză și sunt lizate cu detergenți și sare mare. Se formează structuri asemănătoare unei comete (de unde și numele) cu șiruri de ADN deteriorate care conțin rupturi bicatenare și care migrează spre anod. Această tehnică este avantajoasă, deoarece poate detecta niveluri scăzute de deteriorare a ADN-ului și este o procedură relativ simplă și ieftină care produce rezultate rapide. Cu toate acestea, un test cometa nu dezvăluie mecanismul care stă la baza efectului genotoxic al substanței chimice.
• Testul micronucleului (MN) – Aceasta este o tehnică toxicologică recunoscută pe scară largă ca fiind unul dintre cele mai fiabile și mai reușite teste pentru studiile genotoxice. Un micronucleu este un nucleu neregulat care conține fragmente cromozomiale care se formează în timpul anafazei mitozei sau a meiozei în timpul replicării celulare. Prin studierea numărului de micronuclee produse în celulele care au fost expuse la substanța chimică analizată, pot fi evaluate proprietățile genotoxice și mutagene potențiale.

Multe studii de genotoxicitate utilizează mai multe metode de testare în combinație între ele pentru a construi o imagine completă a potențialului genotoxic al unei substanțe chimice.

Thalidomida: un exemplu al necesității de testare riguroasă a genotoxicității

Testarea pentru potențialele efecte adverse ale medicamentelor noi și noi este de o importanță vitală pentru a asigura siguranța publică. Un caz istoric celebru care ar fi putut fi evitat dacă s-ar fi efectuat o testare genotoxică adecvată este cel al talidomidei, un medicament sedativ descoperit în anii 1950, care a fost prescris femeilor însărcinate pentru a ameliora greața, dar care a provocat anomalii fetale grave, inclusiv defecte ale membrelor și absența deschiderilor normale ale tractului gastrointestinal la mii de copii din întreaga lume.

Chiar dacă acest capitol a fost unul tragic, el a dus la adoptarea unor proceduri de testare mai riguroase și la o sumedenie de reglementări pentru industria farmaceutică.

Acest lucru întărește necesitatea unor astfel de teste pentru a asigura siguranța publică atunci când un nou medicament este lansat pe piață și o depistare adecvată a proprietăților genotoxice ale substanțelor chimice care pot fi eliberate pentru a fi utilizate în diverse industrii.

Lecturi suplimentare

• Toate conținuturile despre genetică
• Ce este genetica?
• Istoria geneticii
• Genetica și expresia genică
• Modificări genetice

.

Scris de

Reginald Davey

Reg Davey este un redactor și editor independent cu sediul în Nottingham, în Regatul Unit. Scrisul pentru News Medical reprezintă reunirea diverselor interese și domenii de care a fost interesat și în care s-a implicat de-a lungul anilor, inclusiv microbiologia, științele biomedicale și știința mediului.

Citate

.