目前评估遗传毒性的方法

基因毒素是对染色体、DNA 或 RNA 造成损害的化学物质、药物或任何物质。这种损伤可能导致突变、单链或双链 DNA 断裂以及转录和翻译受损。如果损伤发生在体细胞中,后果可能包括肿瘤生长、细胞死亡和炎症产生;但如果损伤发生在生殖细胞中,则可能导致遗传性疾病、生殖问题和出生缺陷。具有潜在基因毒性的药物造成的损伤可能被细胞机制修复,但也可能无法修复,因此如果修复机制无法充分修复损伤,就会产生病变。

由于基因毒性损伤的巨大潜在影响,测试新疗法的潜在基因毒性应激至关重要。由于基因毒性测试的终点已经确定,因此可以使用几种相对简单的细菌和哺乳动物细胞模型1。最早的基因毒性测试之一是细菌艾姆斯测定,通过测量特定沙门氏菌菌株的突变来评估基因毒性潜力,这些菌株携带合成氨基酸组氨酸所需的基因突变。将细菌在含有组氨酸的培养基中培养,然后暴露于候选药物,通过确定药物是否引起反向突变并允许细菌代谢培养物中的组氨酸来评估药物的诱变潜力。细菌菌落的数量是衡量诱变潜力(高、中或低)的标准2。

目前,两种检测方法被广泛用于评估基因毒性应激——彗星测定和微核测定。彗星测定使用单细胞凝胶电泳测定来评估遗传毒性。该测法检测由药物引起的单链或双链 DNA 断裂,因为当施加电流(即电泳)时,切割的 DNA 片段会迁移出细胞,而未受损的 DNA 则保留在细胞中并形成彗星的头部。变性的未损坏的切割DNA 用 DNA 嵌入染料染色,并使用荧光进行可视化。虽然彗星测定简单、快速,并且几乎可以在任何真核细胞上进行,但它并没有揭示遗传毒性的机制。微核测定也广泛用于评估遗传毒性,因为微核本质上是核外体,包括因染色体畸变或特定药物的遗传毒性应激而导致的受损染色体片段3。有丝分裂或减数分裂后,微核的染色体片段不包含在细胞核中,因此可以通过计算微核的数量来确定药物的遗传毒性潜力。很多情况下,彗星测定和微核测定都被使用,评估药物引起 DNA 损伤和染色体畸变的可能性4。 2013年,一项有趣的研究比较了彗星测定和微核测定的灵敏度,发现彗星测定需要更高剂量的测试药物,并且灵敏度较低4。然而,两种检测方法都提供了有关遗传毒性应激的有价值的数据。虽然对基因毒性潜在机制的研究有限,但已经有对达卡巴嗪等药物的研究。达卡巴嗪是一种被批准用于治疗黑色素瘤和霍奇金淋巴瘤的化疗药物5,已知其会引起 DNA 甲基化,从而影响转录和翻译。

目前,该领域的重点是使用这些检测方法来确定特定化学物质、药物或环境毒素是否可以通过简单的终点引起 DNA 损伤,但使用新一代测序的更复杂的检测方法很可能会被广泛采用,以评估全基因组基因毒性应激并了解 DNA 损伤的机制和热点6。

参考文献:

1https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/genotoxicity-assay#

2https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Genotoxicity-Testing.aspx

3https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3708156/

4https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23863314/

5https://www.sciencedirect.com/topics/pharmacology-toxicology-and-pharmaceutical-science/genotoxicity

6https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7003768/