Neuer Assay erkennt epigenetische Veränderungen, die durch krebserzeugte Chemikalien verursacht werden

Chemikalien, die als Lebensmittelkonservierungsmittel, Aroma -Mittel, Farbstoffe, Pestizide, Kosmetika, Reinigungskräfte und andere industrielle Materialien verwendet werden, werden zunehmend als Gesundheitsrisiko anerkannt. Ihr weit verbreiteter Einsatz hat zu einer Zunahme der Prävalenz verschiedener chemischer Toxizität induziert, einschließlich hormoneller Störungen, Krebs, neurologischen Störungen, Hauterkrankungen und beruflicher Vergiftung. Es ist bekannt, dass zahlreiche Chemikalien „Karzinogenese“ oder Krebsentwicklung auslösen, indem sie genotoxische Wirkungen ausüben (direkte oder indirekte Interferenz mit DNA -Replikation und Schädenreparaturprozessen, die zu Mutationen und chromosomalen Aberrationen führen). Verschieden in vitro Genotoxizitätsassays tragen dazu bei, die Wechselwirkungen potenzieller Karzinogene mit DNA zu bewerten und ihre Rolle bei Gesundheit und Krankheit aufzuklären.

Zusätzlich zur Genotoxizität wurden epigenetische Veränderungen oder reversible Veränderungen an DNA und Chromatin (verpackte DNA-Protein-Komplexe) an der chemisch induzierten Karzinogenese beteiligt. Typischerweise schweigt die DNA -Methylierung, die Zugabe von Methylgruppen zur DNA, die Genexpression. Umgekehrt eröffnet die Acetylierung (Zugabe von Acetylgruppen) von Histonen, die Proteine, die DNA binden, die Chromatinstruktur und machen DNA für die Transkription zugänglich. Solche dynamischen epigenetischen Veränderungen in DNA und Histonen regulieren die Genexpression auf zell- und gewebespezifische Weise. Bemerkenswerterweise wurde berichtet, dass Umweltchemikalien wie Bisphenol A, Arsen, Cadmium, Benzol, Pestizide und andere Karzinogene aberrante epigenetische Veränderungen in verschiedenen Krankheiten induzieren. Wenn Sie die Mechanismen enträtseln, die chemisch induzierten epigenetischen Veränderungen zugrunde liegen, können die Sicherheitsbewertung von Umweltchemikalitätenverbindungen helfen.

Zellbasierte Assays, die zuvor entwickelt wurden, erfassen epigenetische Veränderungen in unidirektionaler Weise (Inaktivierung/Reaktivierung der Genexpression) basierend auf dem Basisstatus des Reportergens und fangen chemisch induzierte epigenetische Veränderungen nicht vollständig ein. Ein flexibler, bidirektionaler Assay muss entwickelt werden, um verschiedene epigenetische Auswirkungen der chemischen Exposition in menschlichen Zellen effektiv nachzuweisen.

Um dieses Problem zu lösen, haben Associate Professor Akira Sassa zusammen mit Professor Kiyoe Ura von der Graduiertenschule für Wissenschaft, Chiba University, Japan, und Manabu Yasui und Keiii Sugiyamaa aus dem National Institute of Health Sciences, Japan, einen neuartigen Epi-Genotoxizitäts-Assay-Assay-Assay-Assay-Assay-Assay-Assay, um mit dem kar zinogenogenisch-epigeneticern zu epigenetic-Änderungen zu bewerten.

Erklären Sie die wissenschaftliche Begründung hinter ihren Arbeiten, die in veröffentlicht wurden Wissenschaftliche Berichte Am 5. März 2025, Assoc. Prof. Sassa sagt, „Auf dem Gebiet der Genombiologie ist die Beherrschung epigenetischer Analysetechniken sowohl schwierig als auch kostspielig, was es schwierig macht, die Sicherheitsbewertung von Chemikalien zu verwenden. Dies führte dazu, dass wir in Betracht gezogen werden, eine universell zugängliche Methode durch kollaborative Forschung in der akademischen Akademie, Industrie und der Regierung zu entwickeln.

Thymidinkinase (Tk) Genmutationsassay (TK -Assay) ist ein konventioneller in vitro Genotoxizitätstest, der Mutationen in der nachweist Tk Gene Locus, ein wesentliches Haushaltsgen, das von allen Zelltypen exprimiert wird. Die Forscher verbesserten zuvor den TK -Assay und verbesserten ihre Erkennungsempfindlichkeit für die Sicherheitsbewertung von pharmazeutischen, industriellen, landwirtschaftlichen und Umweltchemikalien mit potenziellen genotoxischen und zytotoxischen Wirkungen. In der aktuellen Studie haben sie einen EPI-TK-Reporter-Assay weiter entwickelt, indem Sie orts-spezifisch methylieren Tk Promoterregion.

Sie untersuchten die Fähigkeit des EPI-TK-Assays, globale epigenetische Veränderungen widerzuspiegeln, indem sie die „TK-Umkehrung“ oder die Expansion von Zellen mit einem methylierten (zum Schweigen gebracht) quantifizieren (zum Schweigen gebracht). Tk Promotor nach der Behandlung mit Inhibitoren von DNA-Methyltransfasen (DNMTs) mit gut charakterisierten Wirkmechanismen, um das Potenzial des Systems aufzuklären, um epigenetische Veränderungen widerzuspiegeln.

Insbesondere führte die Behandlung mit DNMT -Inhibitoren zu unmethylierten Stellen innerhalb der TK -Promotorregion und der Expansion von TK -Revertant -Kolonien. Zusätzlich führte die Behandlung mit 12-O-Tetredecanoylphorbol-13-Acetat (TPA), einem weit verbreiteten nicht genotoxischen Samenöl-abgeleiteten Karzinogen, zu einer signifikanten Abnahme der TK-Revertantfrequenz und der Histonacetylierungswerte. Der EPI-TK-Assay könnte somit epigenetische Veränderungen widerspiegeln, die sowohl mit Genstummel als auch Aktivierung verbunden sind.

Entgegen der fortschrittlichen Sequenzierungsanalyse, die teure Reagenzien und Instrumente sowie spezifisches technisches und analytisches Fachwissen erfordert, bietet der in dieser Studie entwickelte EPI-TK-Reporter-Assay einen einfacheren, kostengünstigen und quantitativen Ansatz zur Bewertung der chemischen Epi-genomischen Toxizität.

Assoc. Prof. Sassa schließt mit den Worten: „Unsere Forschung kann das Verständnis der Auswirkungen von Chemikalien auf die Prävention der öffentlichen Gesundheit und Krankheiten verbessern und damit die sicherere Behandlung und Verwendung von Chemikalien fördern. Das Verständnis der Beziehung zwischen Umweltchemikalien und Krankheiten sowie die Verbesserung der chemischen Sicherheitsbewertungen kann die Umsetzung von Maßnahmen zur Verringerung der Exposition von schädlichen Chemikalien sowohl in Arbeit als auch in lebenden Umgebungen unterstützen.“

Quellen: