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

Vetenskaplig forskning inom områden som läkemedelsutveckling och livsmedelsindustrin kräver rigorösa tester av nya kemiska föreningar för att fastställa deras säkerhet för den öppna marknaden och för mänsklig användning.

Ett viktigt test är på ett ämnes potentiella genotoxiska effekter. Den här artikeln ger en översikt över ämnet och varför det är så viktigt att detta testas.

Bildkredit: CA-SSIS/.com

Vad är gentoxicitet?

Inom genetik är gentoxicitet en term som beskriver kemikaliers egenskaper avseende deras förmåga att orsaka skador på genetiskt material. Detta kan leda till mutationer och eventuellt olika typer av cancer.

Genotoxicitet liknar och kan förväxlas med mutagenicitet, förutom att alla mutagena ämnen är genotoxiska, medan omvänt inte alla genotoxiska ämnen är mutagena.

Genotoxicitet kan leda till indirekta eller direkta effekter på DNA:t, inklusive mutationsinduktion, aktivering av händelser som inträffat vid fel tidpunkt och direkta DNA-skador som leder till mutationer. Den orsakar direkta, ärftliga förändringar som kan föras vidare till framtida generationer av celler.

Om detta normalt skulle mildras av organismen via DNA-reparation eller processen för apoptos (kontrollerad celldöd) kan skadan kanske inte alltid åtgärdas, vilket leder till mutagenes.

Genotoxiner kan omfatta kemiska ämnen och strålning. Beroende på deras effekter i en organism kan genotoxiner kategoriseras på följande sätt:

• Carcinogener (cancerframkallande medel)
• Mutagens (mutationsframkallande medel)
• Teratogener (födelseavvikelseframkallande medel)

Det finns två olika effekter av ett genotoxiskt medel i en eukaryotisk organism, beroende på vilken typ av cell som påverkas. I somatiska celler kan genetiska skador leda till malignitet (cancer) medan det i könsceller kan uppstå ärftliga mutationer som leder till fosterskador.

De vanligaste skadorna som orsakas av genotoxiska agenser är bl.a. enkel- och dubbelsträngsbrott i DNA, strukturella och numeriska kromosomavvikelser, punktmutationer och förlust av excisionsreparation. Kunskap om kemikaliens potentiella effekter är avgörande om allmänhetens säkerhet ska kunna garanteras.

Genotoxicitetstestning: Hur fungerar det?

Utvärdering av genotoxicitetseffekterna av olika material som ska användas som läkemedelskomponenter är avgörande. Till exempel kan krom, som är en övergångsmetall, orsaka DNA-skador som kan leda till cancerogenes.

Pyrrolizidinalkaloider är ämnen som förekommer i växtarter men som är giftiga för djur, inklusive människor. Nästan hälften av alla PAs klassas som genotoxiska och många är tumörigena. Många kemikalier har potential att vara genotoxiska och i förlängningen mutagena.

Många olika tekniker kan användas för att testa ett ämnes genotoxicitet. Dessa kan antingen vara in vivo eller in vitro-tester och inkluderar:

• Ames Assay – Denna allmänt använda teknik använder flera bakteriestammar av Salmonella typhimurium för att jämföra olika genetiska förändringar och bedöma ett ämnes genotoxicitet. Bakterierna inkuberas med histidin, som de behöver men inte kan producera. Alla stammar som är kvar vid slutet av testet kommer därför att ha muterat så att de kan syntetisera histidin, vilket tyder på att kemikalien är potentiellt genotoxisk. Denna teknik är användbar för att identifiera frameshift- och punktmutationer.
• Comet Assay (Single-cell gelelektrofores) – En annan allmänt använd teknik som mäter DNA-strängbrott i celler. Cellerna bäddas in i agaros och lyseras med detergent och hög salthalt. Kometliknande strukturer bildas (därav namnet) med skadade DNA-strängar som innehåller dubbelsträngsbrott som vandrar mot anoden. Denna teknik är fördelaktig eftersom den kan upptäcka låga nivåer av DNA-skador och är ett relativt enkelt och billigt förfarande som ger snabba resultat. En kometanalys avslöjar dock inte den underliggande mekanismen för kemikaliens genotoxiska effekt.
• Mikronukleustest (MN) – Detta är en toxikologisk teknik som är allmänt erkänd som en av de mest tillförlitliga och framgångsrika testerna för genotoxiska studier. En mikronukleus är en oregelbunden kärna som innehåller kromosomfragment och som bildas under mitosens anafas eller meiosens anafas under cellförnyelsen. Genom att studera antalet mikrokärnor som produceras i celler som har exponerats för den kemikalie som analyseras kan potentiella genotoxiska och mutagena egenskaper utvärderas.

I många genotoxicitetsstudier används flera analysmetoder tillsammans för att skapa en fullständig bild av den genotoxiska potentialen hos ett kemiskt ämne.

Thalidomid: Ett exempel på behovet av rigorösa genotoxicitetstester

Testning av nya och nya läkemedels potentiella skadliga effekter är av största vikt för att garantera allmänhetens säkerhet. Ett berömt historiskt fall som hade kunnat undvikas om ordentliga genotoxiska tester hade utförts är fallet med thalidomid, ett lugnande läkemedel som upptäcktes på 1950-talet och som skrevs ut till gravida kvinnor för att lindra illamående, men som orsakade allvarliga missbildningar hos fostret, bland annat missbildningar av lemmar och avsaknad av normala öppningar i mag-tarmkanalen hos tusentals barn över hela världen.

Tyvärr var kapitlet tragiskt, men det ledde till antagandet av strängare testförfaranden och en mängd bestämmelser för läkemedelsindustrin.

Detta förstärker behovet av sådana tester för att garantera allmänhetens säkerhet när ett nytt läkemedel släpps ut på marknaden och korrekt screening för genotoxiska egenskaper hos kemikalier som kan släppas ut för användning inom olika industrier.

Fördjupad läsning

• Allt innehåll om genetik
• Vad är genetik?
• Genetikens historia
• Genetik och genuttryck
• Genetisk förändring

Skrivet av

Reginald Davey

Reg Davey är en frilansande copywriter och redaktör baserad i Nottingham i Storbritannien. Att skriva för News Medical representerar en sammanfogning av olika intressen och områden som han har varit intresserad av och engagerat sig i under årens lopp, bland annat mikrobiologi, biomedicinsk vetenskap och miljövetenskap.

Citat

.