Микроядерный тест буккального эпителия как биомаркер генотоксичности

№74-1,

биологические науки

Частота микроядр в расслоенных клетках широко используется в молекулярной эпидемиологии и цитогенетике в качестве биомаркера для оценки присутствия и степени хромосомного повреждения в популяциях человека, подверженных воздействию генотоксических агентов или имеющих восприимчивый генетический профиль и геномную стабильность в популяциях человека. Данный тест в эксфолированных буккальных клетках является полезным и минимально инвазивным методом для мониторинга генетического повреждения у людей. Микроядерный тест включает в себя исследование клеток для определения распространенности клеток с микроядрами, экстранядерных органов, состоящих из целых хромосом или хромосомных фрагментов, которые не были включены в дочерние ядра во время митоза, кроме этого, минимальная инвазивность сбора клеток, низкая стоимость, простота хранения и подготовка препаратов делают микроядерный тест буккального эпителия идеальным выбором для молекулярно-эпидемиологических исследований.

Похожие материалы

Частота микроядр в расслоенных клетках широко используется в молекулярной эпидемиологии и цитогенетике в качестве биомаркера для оценки присутствия и степени хромосомного повреждения в популяциях человека, подверженных воздействию генотоксических агентов или имеющих восприимчивый генетический профиль и геномную стабильность в популяциях человека [5, 24]. Микроядерный тест в эксфолированных буккальных клетках является полезным и минимально инвазивным методом для мониторинга генетического повреждения у людей [9]. Микроядерный тест включает в себя исследование клеток для определения распространенности клеток с микроядрами, экстранядерных органов, состоящих из целых хромосом или хромосомных фрагментов, которые не были включены в дочерние ядра во время митоза [18]. Кроме того, минимальная инвазивность сбора клеток, низкая стоимость, простота хранения и подготовка препаратов делают микроядерный тест буккального эпителия идеальным выбором для молекулярно-эпидемиологических исследований [8]. Микроядерный тест [19] по-прежнему продолжает завоевывать популярность как биомаркер генетического повреждения в многочисленных приложениях. Высокая надежность и невысокая стоимость теста могут быть использованы для раннего выявления канцерогенных агентов [2]. Микроядерный тест успешно применяется для определения диетических факторов, которые оказывают значительное влияние на стабильность генома [13]. Любая ткань, обладающая разделяющими клетками, такими как эпителий шейки матки [25], пищевода, мочевого пузыря, назальной, бронхиальной и щечной слизистой оболочки [12] может быть использована для оценки микроядер. Однако предпочтительными являются клетки слизистой оболочки щеки, поскольку они являются первой линией контакта со многими опасными соединениями. Отшелушенные клетки эпителиальной ткани получают от активного деления базального слоя. Эти клетки мигрируют к поверхности в течение 5-14 дней и могут проявлять ядерное повреждение в это время. Базальный слой также обеспечивает первый барьер против потенциальных канцерогенов. Таким образом, более вероятно, что эти агенты пострадают от повреждения, прежде чем отразить системное состояние. Поскольку более 90% всех раковых заболеваний человека [9] имеют эпителиальное происхождение, микроядерный тест буккального эпителия является наиболее подходящим методом биомониторинга для выявления повышенного риска развития рака у людей. Буккальные клетки обладают ограниченной способностью к восстановлению ДНК по сравнению с лимфоцитами периферической крови и, следовательно, могут более точно отражать возрастное событие геномной нестабильности в эпителиальной ткани [6]. Будучи в непосредственном контакте с вдыхаемыми и поглощенными генотоксическими агентами и метаболитами химических веществ, эпителиальные ткани первыми выражают генотоксические эффекты этих агентов [7]. Микроядра в расслоенных щечных клетках отражают генотоксические события, которые образовались в разделительном базальном слое 1-3 недели назад [20,21]. Частота возникновения микроядров является мерой разрушения хромосом в ранних клеточных делениях, и известно, что количество микроядров увеличивается с канцерогенными стимулами задолго до развития клинических симптомов [21]. Было показано, что присутствие микроядров и других ядерных аномалий в этих клетках связано с генетическими дефектами в поддержании генома, ускоренным старением, воздействием генотоксических агентов, риском развития рака ротовой полости и нейродегенеративными заболеваниями, а также было полезно при проведении химиопрепаратов [9].

Микроядерный тест используется учеными, промышленными и контрактными лабораториями для идентификации внутренних опасностей и приоритетность соединения в качестве альтернативы / замены в пробирке теста аберрации хромосом. Частота микроядер широко используется в качестве биомаркера геномной нестабильности, генотоксического воздействия и раннего биологического эффекта в исследованиях биомониторинга человека [15]. Тест позволяет обнаруживать как кластогены, так и анегены, и он может одновременно обнаруживать митотическую задержку, апоптоз, поломку хромосом, потерю хромосом и не дизъюнкцию [16]. Микроядерный тест буккального эпителия рассматривается как эффективный биомаркер заболеваний и процессов, связанных с индукцией повреждения ДНК [7]. Значительное увеличение числа бинуклеированных клеток наблюдалось у пациентов с синдромом Дауна [23]. Значительное увеличение частот микроядер наблюдалось в отслоившихся буккальных клетках пациентов с синдромом поликистозных яичников [14]. Этот тест при использовании на отслаивающихся клетках помогает идентифицировать генотоксический ущерб в тканях человека, которые нацелены на канцерогены и из которых развиваются канцерогены [20]. Доля эксфолированных клеток слизистой оболочки щеки с микроядрами дает возможность оценить чувствительность к генотоксическим соединениям и контролировать эффективность исследований интервенции рака [4].

Потенциал микроядерного теста может быть усилен сочетанием с методом флуоресценции in situ гибридизации (FISH), микроядерный тест в сочетании с FISH способен оценивать частоту появления разных хромосом с образованием микроядра. Он также мог бы оценить потенциальные хромосомные мишени мутагенных веществ [3,17] и механизм анеуплоидии с помощью хромосомных центромерных зондов [11]. Хромосомные локус специфические зонды FISH играют важную роль в изучении природы неустойчивости генома в опухолевых клетках [22]. В дальнейшем продвижении микроядерного теста [10] использовали ДНК-связывающие флуоресцентные красители для визуализации микроядра в живых клетках при освещении флуоресценции. Этот метод позволяет в режиме реального времени изучать механизм образования MN и других аномалий.

Микроядерный тест успешно используются для изучения повреждения ДНК у людей, но все еще есть несколько проблем, которые необходимо решить. Микроядерный тест может иметь высокую изменчивость между наблюдателями даже в оптимизированных лабораторных условиях. Поэтому предлагается набрать 10 000 клеток для генерации статистически значимых данных, 50% — ное увеличение частоты микроядр [1]. Хотя, микроядрa и другие ядерные аномалии могут быть легко визуализированы, но подсчет больших чисел клеток является трудоемким процессом. Поскольку микроядерный тест является отличным маркером для исследований биомониторинга и генотоксичности человека, существует настоятельная необходимость в автоматизации теста и ядерных аномалий для более быстрого и относительно более надежного обнаружения аномалий, что позволяет применять его в больших масштабах.

Список литературы

  1. Beliën JA, Copper MP, Braakhuis BJ, Snow GB, Baak JP (1995) Standardization of counting micronuclei: definition of a protocol to measure genotoxic damage in human exfoliated cells. Carcinogenesis 16: 2395-2400.
  2. Bonassi S, Ugolini D, Kirsch-Volders M, Strömberg U, Vermeulen R, et al. (2005) Human population studies with cytogenetic biomarkers: review of the literature and future prospectives. Environ Mol Mutagen 45: 258-270.
  3. Catalán J, Autio K, Kuosma E, Norppa H (1998) Age-dependent inclusion of sex chromosomes in lymphocyte micronuclei of man. Am J Hum Genet 63: 1464-1472.
  4. Cerqueira EMM, Meireles JRC, Lopes MA, Junqueira VC, Gomes-Filho IS, et al. (2008) Genotoxic effects of X-ray on keratinized mucosa cells during panoramic dental radiography, Dentomaxillofacial Radiol 37: 398-403.
  5. Corvi R, Albertini S, Hartung T, Hoffmann S, Maurici D, et al. (2008) ECVAM retrospective validation of in vitro micronucleus test (MNT). Mutagenesis 23: 271-283.
  6. Dhillon VS, Aslam M, Husain SA (2004) The contribution of genetic and epigenetic changes in granulosa cell tumors of ovarian origin. Clin Cancer Res 10: 5537-5545.
  7. Fenech M, Holland N, Chang WP, Zeiger E, Bonassi S (1999) The HUman MicroNucleus Project--An international collaborative study on the use of the micronucleus technique for measuring DNA damage in humans. Mutat Res 428: 271-283.
  8. Fenech M, Holland N, Zeiger E, Chang WP, Burgaz S, et al. (2011) The HUMN and HUMNxL international collaboration projects on human micronucleus assays in lymphocytes and buccal cells--past, present and future. Mutagenesis 26: 239-245.
  9. Holland N, Bolognesi C, Kirsch-Volders M, Bonassi S, Zeiger E, et al. (2008) The micronucleus assay in human buccal cells as a tool for biomonitoring DNA damage: the HUMN project perspective on current status and knowledge gaps. Mutat Res 659: 93-108.
  10. Huang Y, Fenech M, Shi Q (2011) Micronucleus formation detected by live-cell imaging. Mutagenesis 26: 133-138.
  11. Iarmarcovai G, Botta A, Orsière T (2006) Number of centromeric signals in micronuclei and mechanisms of aneuploidy. Toxicol Lett 166: 1-10.
  12. Kassie F, Darroudi F, Kundi M, Schulte-Hermann R, Knasmüller S (2001) Khat (Catha edulis) consumption causes genotoxic effects in humans. Int J Cancer 92: 329-332.
  13. Kimura M, Umegaki K, Higuchi M, Thomas P, Fenech M (2004) Methylenetetrahydrofolate reductase C677T polymorphism, folic acid and riboflavin are important determinants of genome stability in cultured human lymphocytes. J Nutr 134: 48-56.
  14. Nersesyan A, Chobanyan N (2010) Micronuclei and other nuclear anomalies levels in exfoliated buccal cells and DNA damage in leukocytes of patients with polycystic ovary syndrome. J BUON 15: 337-339.
  15. Norppa H, Falck GC (2003) What do human micronuclei contain? Mutagenesis 18: 221-233.
  16. Parry JM, Sors A (1993) The detection and assessment of the aneugenic potential of environmental chemicals: the European Community Aneuploidy Project. Mutat Res 287: 3-15.
  17. Scarpato R, Landini E, Miglore L (1996) Acrocentric chromosome frequency in spontaneous human lymphocyte micronuclei, evaluated by dual-colour hybridization, is neither sex- nor age-related. Mutat Res 373: 195-204.
  18. Schmid W (1975) the micronucleus test. Mutat Res 31: 9-15.
  19. Stich HF, Curtis JR, Parida BB (1982) Application of the micronucleus test to exfoliated cells of high cancer risk groups: tobacco chewers. Int J Cancer 30: 553-559.
  20. Stich HF, San RH, Rosin MP (1983) Adaptation of the DNA-repair and micronucleus tests to human cell suspensions and exfoliated cells. Ann N Y Acad Sci 407: 93-105.
  21. Stich HF, Rosin MP, Vallejera MO (1984) Reduction with vitamin A and beta-carotene administration of proportion of micronucleated buccal mucosal cells in Asian betal nut and tobacco chewers. Lancet 1: 1204-1206.
  22. Surrallés J, Darroudi F, Natarajan AT (1997) Low level of DNA repair in human chromosome 1 heterochromatin. Genes Chromosomes Cancer 20: 173-184.
  23. Thomas P, Harvey S, Gruner T, Fenech M (2008) The buccal cytome and micronucleus frequency is substantially altered in Down's syndrome and normal ageing compared to young healthy controls. Mutat Res 638: 37-47.
  24. Weng H, Morimoto K (2009) Differential responses to mutagens among human lymphocyte subpopulations. Mutat Res 672: 1-9.
  25. Yadav AS, Sharma MK (2008) Increased frequency of micronucleated exfoliated cells among humans exposed in vivo to mobile telephone radiations. Mutat Res 650: 175-180.