通过探测 DNA 损伤快速检测化学物质潜在致癌性的新方法
|
首页 > 资讯 > 通过探测 DNA 损伤快速检测化学物质潜在致癌性的新方法 出自识林
通过探测 DNA 损伤快速检测化学物质潜在致癌性的新方法
笔记 2019-12-30 检测细胞中的 DNA 损伤可以预测是否会发展为癌症，但过去对这种损伤的测试灵敏度有限。研究人员现在提出了一种新的筛选方法，可以使这种检测更快、更便捷、更准确。美国国家毒理学计划，一个识别潜在有害物质的政府研究机构目前正在努力采用这一新方法来评估新化合物。 研究的通讯作者、麻省理工学院生物工程教授 Bevin Engelward 表示，“我希望他们使用这种方法来识别潜在致癌物，并将其排除在环境之外，防止潜在致癌物的大规模生产。从接触到致癌物到患上癌症可能需要数十年的时间，因此我们需要进行预测性检测，首先来预防癌症。”Engelward 的实验室现在正在进一步验证该检测方法，检测方法使用人类肝样细胞，其代谢化学物质的方式与真正的人类肝细胞非常相似，并且会在 DNA 损伤发生时产生独特信号。研究论文发表在《核酸研究》杂志上。论文的主要作者为 MIT 生物工程系的 Le Ngo。 目前，对化学物质可能致癌的检测包括将小鼠暴露于化学物质下，然后等待观察小鼠是否会患上癌症，大约需要两年时间。Engelward 在其职业生涯中花费大量时间来开发检测细胞 DNA 损伤的方法，这些损伤最终可能导致癌症。其中一种设备 CometChip 通过将 DNA 置于聚合物凝胶板上的微孔阵列中，然后暴露于电场中来揭示 DNA 损伤。断裂的 DNA 链跑得更远，产生彗星状的尾巴。 尽管 CometChip 擅长检测 DNA 断裂以及容易转化为断裂的 DNA 损伤，但无法探出大块损伤。大块损伤通常是在化学物质粘在 DNA 链上并扭曲双螺旋结构从而干扰基因表达和细胞分裂时形成。造成这种损伤的化学物质包括真菌产生的黄曲霉毒素以及高温烹饪食物时形成的苯并芘。Engelward 和她的学生决定尝试改变 CometChip，以使其能够探出这种类型的 DNA 损伤。为此，他们利用细胞的 DNA 修复途径来产生链断裂。通常，当细胞发现大块损伤时，将尝试通过切除损伤然后将其替换为新的 DNA 片段来修复。在这一过程中，将会产生断裂链。为捕获断裂链，研究人员用两种化合物处理细胞，以防止细胞合成新的 DNA。这将中止修复过程，并生成 CometChip 可以检测到的未修复的单链 DNA。 研究人员还系统确保他们称之为 HepaCometChip 的检测能够检测到只有在肝脏中通过生物激活过程被修饰后才具有危险性的化学物质。Ngo 表示，“实际上，许多化学品在被肝脏代谢前都是惰性的。在肝脏中有很多代谢酶，这些酶会修饰化学物质，使其更容易被人体排泄，但是这个过程有时会产生比原始化学物更具毒性的中间体。” 为检测这些化学物质，研究人员必须在肝细胞中进行检测。而人体肝细胞很难在体外生长，MIT 团队将法国公司开发的一种称为 HepaRG 的肝样细胞整合到新测试中。这些细胞产生与正常人肝细胞中发现的许多相同的代谢酶，并且能像人肝细胞一样，可以产生潜在的有害中间体，从而造成 DNA 大片损伤。 为测试新系统，研究人员首先将肝样细胞暴露在紫外线下，紫外线会导致大片损伤。在确认新系统可以检测到此类损伤后，研究人员用九种化学物质对系统进行了测试，已知其中七种化学物质会导致单链 DNA 断裂或大片损伤，该系统可以准确地检测出所有这些损伤。整个过程需要两天到一周时间，比小鼠研究的周转时间要快得多。 现在研究人员正在通过将新系统的性能与小鼠致癌性研究的历史数据进行比较，以进一步验证该方法的有效性。他们还与进行毒理学测试的公司 Integrated Laboratory Systems 合作以潜在地将该技术商业化。据估计，在服装、清洁溶液、地毯和家具等产品中使用的工业化学品约有 8 万种。对于这些化学品中的绝大多数，科学家没有关于其潜在致癌性的信息。Engelward 表示，HepaCometChip 不仅对新化学品制造商有用，对制药公司也很有用，因为制药公司需要测试新药的潜在致癌性，新测试可以提供一种更容易、更快捷的方法来执行这些检测。她表示，“一旦通过验证，我们希望其可以成为 FDA 的推荐检测方法。” 整理：识林-Acorn 参考资料 [2] Anne Trafton, Screen could offer better safety tests for new chemicals. |
