Тестирование генотоксичности относится к оценке вредного воздействия химических или физических агентов на генетические процессы и связанный с ними наследственный материал живых клеток. С другой стороны, мутагенность — это процесс, вызывающий необратимые и передающиеся изменения в генетическом материале организмов либо спонтанно, либо в результате мутагенной активности.

Нарушение целостности и функции ДНК на генном или хромосомном уровне может привести к наследственным мутациям, приводящим к генетическим нарушениям, врожденным аномалиям или раку. Потенциальные мишени для повреждения ДНК включают соматические клетки (ограниченные подвергающимся воздействию поколением), зародышевые клетки (потенциально унаследованные эффекты) и митохондрии (вредные для подвергшегося воздействию индивидуума и потомства по материнской линии).

Пагубное воздействие генотоксинов и мутагенов

Генотоксины представляют собой химические вещества или излучения, которые вызывают генотоксичность, приводящую к повреждению ДНК или хромосом, что в дальнейшем приводит к мутациям. У эукариотических организмов повреждение генетического материала соматических клеток может привести к злокачественным новообразованиям (раку), тогда как генетическое повреждение зародышевых клеток может привести к наследственным мутациям, вызывающим врожденные дефекты.

ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ ГЕНОТОКСИНОВ И МУТАГЕНОВ

Механизм генотоксичности/мутагенности

Взаимодействие генотоксинов/мутагенов со структурой ДНК вызывает повреждение генетического материала. Эти генотоксичные/мутагенные вещества взаимодействуют со структурой ДНК в определенной последовательности оснований, вызывая делецию, неправильную сегрегацию или нерасхождение, что приводит к повреждению и мутации.

МЕХАНИЗМ ГЕНОТОКСИЧНОСТИ/МУТАГЕННОСТИ

Методы, используемые для тестирования генотоксичности/мутагенности

Генотоксины можно классифицировать в зависимости от их действия на следующие типы:

  • Канцерогены: они способны вызывать рак. Примеры – асбест, бензол, винилхлорид и четыреххлористый углерод.
  • Мутагены: они могут вызывать мутации в генетическом материале организма. Примеры — хлороформ, этиленоксид и свинец.
  • Тератогены: эти агенты вызывают врожденные дефекты, аномалии или проблемы развития у потомства. Примеры – окись углерода, свинец и ксилол.
ТЕСТИРОВАНИЕ ГЕНОТОКСИЧНОСТИ/МУТАГЕННОСТИ

ГЕННАЯ МУТАЦИЯ

Тест Эймса: Он используется для оценки мутагенного потенциала агента путем обращения мутаций в тестерных мутантных бактериях (кишечная палочка , Сальмонелла брюшного тифа ), а также его способность синтезировать незаменимую аминокислоту, необходимую для роста

MLA / HPRT: Он используется для оценки мутагенного потенциала агента путем обращения мутаций в тестерных мутантных бактериях (кишечная палочка , Сальмонелла брюшного тифа ), а также его способность синтезировать незаменимую аминокислоту, необходимую для роста

Анализ мутаций: Анализ мутаций генов соматических и зародышевых клеток трансгенных грызунов определяет анализ in vivo, который обнаруживает агенты, вызывающие генные мутации. В этом тесте используют трансгенных мышей или крыс с несколькими копиями интегрированных в хромосому плазмид или фаговых челночных векторов.

ПОВРЕЖДЕНИЯ ДНК

Анализ кометы: Кометный анализ, также известный как гель-электрофорез отдельных клеток (SCGE), является эффективным методом выявления разрывов нити ДНК в клетке. Он используется в молекулярной эпидемиологии, тестировании генотоксичности и фундаментальных исследованиях повреждения и восстановления ДНК.

ХРОМОСОМНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ

Тест на хромосомные аберрации: Кометный анализ, также известный как гель-электрофорез отдельных клеток (SCGE), является эффективным методом выявления разрывов нити ДНК в клетке. Он используется в молекулярной эпидемиологии, тестировании генотоксичности и фундаментальных исследованиях повреждения и восстановления ДНК.

Микроядерный тест: Микроядра идентифицируют химические вещества (жидкие или твердые), которые приводят к цитогенетическим повреждениям, что приводит к образованию микроядер, содержащих полные или отстающие хромосомные сегменты.

Применение генотоксичности/мутагенности

Тестирование на генотоксичность и тестирование на мутагенность можно использовать в самых разных отраслях промышленности. Он обнаруживает потенциальные долгосрочные эффекты соединений, которые продаются, не зная их способности влиять на здоровье человека и окружающую среду.

Тестирование генотоксичности и мутагенности: терапевтические препараты
Тестирование на генотоксичность и мутагенность: косметика
Тестирование генотоксичности: агрохимикаты
Промышленные соединения
Природные токсины
Пищевые добавки
Наноматериалы

Недавнее развитие и перспективы на будущее

Недавние достижения в области информатики и инструментальных технологий облегчили необходимость оценки мутаций и хромосомных повреждений, вызванных различными химическими веществами. Кроме того, модели (Q)SAR, созданные промышленными и непромышленными организациями, эффективно используются для прогнозирования мутагенности и хромосомных повреждений бактерий. Разрабатывается несколько новых подходов для эффективных мутагенных и генотоксических исследований. Эти новые модели могут обнаруживать гомологичную рекомбинацию в большинстве представляющих интерес тканей.