جزء كبد الفئران المستحث S9: نظام تنشيط التمثيل الغذائي لاختبارات السمية الوراثية وطفرة الطفرة

الكلمات الرئيسية: OECD 471 ، OECD 473 ، OECD 476 ، OECD 487 ، اختبار الطفرة ، السمية الوراثية ، السمية الوراثية ، كبد الفئر

منتج iphase

مقدمة

كبد الفئران المستحث S9هو مكون رئيسي في تقييمالسمية الوراثيةإمكانات المواد الكيميائية ، وخاصة في علم السموم التنظيمية. يستخدم عادة مع فحوصات في المختبر ، مثلاختبار أميس واختبارات الطفرةلتقييم الخصائص الطفرة للمركبات. من خلال توفير نظام إنزيمي غني بالسيتوكروم P450 (CYP450) ، يلعب جزء الكبد S9 المستحث دورًا حاسمًا في محاكاة العمليات الأيضية التي تحدث في الكبد ، مما يساعد على تحديد ما إذا كان يمكن أن تسبب المواد الكيميائية طفرات وراثية أو سرطان.

كبد الفئران المستحث S9

يشير جزء الكبد S9 إلى ما بعد - طاف الميتوكوندريا الذي تم الحصول عليه من متجانسة كبد الفئران بعد سلسلة من خطوات الطرد المركزي. يشير المصطلح "المستحث" إلى علاج الفئران ذات المركبات المحددة التي تعزز نشاط إنزيمات الكبد ، وخاصة إنزيمات السيتوكروم P450 (CYP450) ، والتي هي مسؤولة عن استقلاب مجموعة واسعة من الأجانب.

يحتوي جزء كبد الفئران S9 المستحث على مجموعة متنوعة من الإنزيمات التي تشارك في المرحلة الأولى والمرحلة الثانية من المواد الكيميائية. ويشمل ذلك إنزيمات مثل السيتوكروم P450 أحادي الأكسجين ، والتي تسهل التحول الحيوي المؤكسد للركائز ، وبالتالي محاكاة استقلاب الكبد البشري.

نشاط CYP450 وتفعيل التمثيل الغذائي

تلعب عائلة إنزيم السيتوكروم P450 (CYP450) دورًا محوريًا في عملية التمثيل الغذائي لمجموعة واسعة من المواد ، بما في ذلك العديد من الأدوية والمواد الكيميائية البيئية والسرطان. يحتوي جزء كبد الفئران المستحث على هذه الإنزيمات ، وهو ضروري لتقييم المواد الكيميائية التي قد تصبح سامة للجينات فقط بعد تنشيط التمثيل الغذائي.

العديد من المركبات غير سامة في البداية ولكن يمكن أن تصبح سامة بعد التمثيل الغذائي في الكبد. لا يمكن اكتشاف هذه المُحوَّرات - mutagens (التي تتطلب تنشيط الأيض mutagenic) و Pro - Carcinogens (والتي تتطلب التنشيط للتسبب في السرطان) فقط من خلال فحوصات تتضمن نظام تنشيط Metabolic S9. بدون تحريض الإنزيمات الأيضية مثل CYP450 ، قد تبدو هذه المواد غير ضارة في اختبارات السمية الوراثية القياسية.

عن طريق إضافة كبد الفئران المستحث إلى فحوصات في المختبر ، يمكن للباحثين تقييم كيفية تفاعل المادة مع إنزيمات CYP450. هذا مهم بشكل خاص بالنسبة للمستحضرات الصيدلانية ، حيث أن عملية التمثيل الغذائي بواسطة إنزيمات CYP450 هي خطوة حرجة في علم الدوائية للعديد من الأدوية.

تطبيقات كبد الفئران المستحث S9

1. 1. اختبار AMES (OECD 471)

اختبار AMES ، الموضح في المبدأ التوجيهيOECD 471، هي واحدة من أكثر الطرق المعروفة والاستخدام على نطاق واسع لتقييم الطفرات. إنه ينطوي على تعريض سلالات بكتيريا السالمونيلا للاختبار الكيميائي لمعرفة ما إذا كان يحث على الطفرات التي تتسبب في عودة البكتيريا إلى حالة مستقلة.

لمحاكاة عملية التمثيل الغذائي البشري ، غالبًا ما تتم إضافة كبد الفئران المستحث S9 إلى نظام الاختبار. يوفر جزء S9 الإنزيمات اللازمة ، بما في ذلك CYP450 ، والتي قد تكون مطلوبة لاستقلاب المركب في شكل أكثر تفاعلية يمكن أن يسبب طفرات في الحمض النووي البكتيري. يتيح هذا المزيج من S9 مع اختبار AMES تقييمًا أكثر شمولاً للإمكانات الطفرة من خلال محاكاة آليات الطفرات المباشرة والمستقلة.

2. 2.اختبارات الطفرة (اختبار انحراف الكروموسومات ، اختبار النوى الدقيقة ، وغيرها من فحوصات المختبر)

بالإضافة إلى اختبار AMES ، يتم استخدام اختبارات الطفرة بشكل شائع لتقييم إمكانات السمية الوراثية للمواد الكيميائية. هذه الاختبارات أكثر شمولاً في تقييم مجموعة من الأضرار الجينية ، بما في ذلك طفرات الكروموسومية ، وطفرات الجينات ، وتشكيل النوى الدقيقة. يتم استخدام كبد الفئران المستحث S9 في اختبارات الطفرة للأسباب التالية:

اختبار النوى الدقيقة (OECD 487)

يكتشف هذا الاختبار تكوين النوى الدقيقة في الخلايا ، وهي أجسام صغيرة نووية تحتوي على شظايا من الكروموسومات أو الكروموسومات الكاملة التي لم يتم دمجها في النواة أثناء انقسام الخلية. ال اختبار النوى الدقيقةيمكن اكتشاف آثار الصبغية (الكروموسوم - كسر) وآثار الأدوني (التي تؤثر على عدد الكروموسوم). يتم استخدام كبد الفئران المستحث S9 هنا لتنشيط مادة الاختبار الأيضية ، حيث أن بعض المواد الكيميائية تتسبب فقط في تلف الكروموسومات بمجرد استقلابها بواسطة إنزيمات الكبد. يعزز جزء S9 حساسية الاختبار عن طريق محاكاة التنشيط الأيضي الذي قد يحدث في الجسم الحي.

اختبار انحراف الكروموسومات (OECD 473)

يقيم هذا الاختبار ما إذا كانت المادة يمكن أن تسبب أضرارًا هيكلية للكروموسومات عن طريق تحفيز الفواصل أو عمليات الحذف أو عمليات نقل أو أنواع أخرى من الانحرافات. مثل اختبار النوى الدقيقة ،اختبار الانحراف الصبغييمكن تطبيقها مع أو بدون تنشيط التمثيل الغذائي. يضاف كبد الفئران المستحث S9 إلى نظام الاختبار لتقليد العمليات الأيضية في الكبد ، مما يسمح بتقييم المواد التي قد لا تسبب أضرارًا كروموسومية في شكلها الأصلي ولكن يمكن أن تفعل ذلك بعد استقلاب الكبد.

الجدول 1. الاعتبارات المقارنة لاختبارات الطفرة

اختبار HPRT/HGPRT (OECD 476)

فياختبار HPRT/HGPRT، تعرض ثقافات الهامستر الصينية (CHO أو V79) أو خلايا اللمفاوية البشرية (TK6) للاختبار الكيميائي في وجود مزيج الأيض الفئران الناتج عن الفئران ، والذي يزود إنزيمات CYP450 المطلوبة لتحويل المواليد المؤيدين إلى الحمض النووي. بعد علاج قصير وفترة تعبير سبعة أيام ، يتم تحدي الخلايا مع 6 - ثيوجوانين ؛ فقط الحيوانات المستنسخة التي تحمل طفرات فقدان الوظيفة في جين الفوسفوريبوسيل ترانسفيراز الجين النيبوكسانثين. من خلال مقارنة تعداد المستعمرة المتحولة باللياقة العامة ، يحدد الباحثون تردد طفرة ، إذا كان مرتفعة بشكل مستنسخ على كل من الضوابط المتزامنة والتاريخية ، يشير إلى إمكانات السمية الوراثية.

فحوصات TK (OECD 490 & OECD 476)

الاختبار المعارف التقليدية توظف إما خلايا سرطان الغدد الليمفاوية L5178Y (OECD 490) أو خلايا CHO (OECD 476) هندسة غير متجانسة في موضع ثيميدين كيناز. بعد التعرض الكيميائي ± S9 مزيج ، يتم تعافي الخلايا ومطلية في متوسطة تحتوي على ثلاثي فلوروثيميدين ، والتي تقتل الخلايا الكافية TK. تشكل طفرات TK⁻ البقاء على قيد الحياة مستعمرات على مدار 10-14 يومًا ، مع طفرات صغيرة في كثير من الأحيان تعكس أحداث الكروموسومات والطفرات الكبيرة التي تعكس طفرات النقطة. كما هو الحال في اختبار HPRT/HGPRT ، تضمن ضوابط السمية الخلوية الصارمة ومعايير الطفرات الإيجابية أن الزيادات الملحوظة في تردد الطفرة تعكس بشكل موثوق خطر السمية الوراثية للمركب.

4. 4. تقييم مخاطر السرطان

يستخدم كبد الفئران المستحث S9 أيضًا في الدراسات التي تهدف إلى تقييم السرطان - التسبب في إمكانات المواد. من خلال محاكاة العمليات الأيضية التي تحدث في الكبد البشري ، يمكن أن يساعد جزء S9 في تحديد المركبات التي قد تؤدي إلى تكوين المستقلبات التفاعلية القادرة على الارتباط بالحمض النووي والتسبب في طفرات يمكن أن تؤدي إلى السرطان.

اختبار AMES المحسن مع كبد الهامستر المستحث S9

وفقًا لأحدث الإرشادات الصادرة عن وكالة الأدوية الأوروبية (EMA) ، قد لا يكون اختبار AMES التقليدي حساسًا بما يكفي للكشف عن الإمكانات الطفرة لبعض الشوائب N - nitrosamine ، وخاصة N - nitrosodimethylamine (NDMA) ، من بين أمور أخرى. لذلك ، تم التوصية باختبار AMES المحسن ، الذي طوره المركز الوطني للبحوث السمية (NCTR) ، وهو قسم من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ، كبديل أكثر موثوقية. تم تقديم اختبار AMES المحسّن إلى إضافة كبد الهامستر المستحث S9 ، والذي كان يؤدي في احتواء كبد الفئران S9 و 30 ٪ من كبد الهامستر S9. يجب أن يتم تحضير المواد الطافية الفئران والهامستر (S9s) من كبد القوارض المعالجة بإنزيم السيتوكروم P450 - مواد تحفيز. باستخدام كبد الهامستر المستحث S9 ، يحاكي هذا الاختبار المحسن بشكل أفضل عملية التمثيل الغذائي البشري ويزيد من موثوقية النتائج.

خاتمة

يعمل كبد الفئران الناجم عن S9 كأداة مهمة في اختبار السمية الوراثية ، مما يساعد الباحثين والوكالات التنظيمية على تقييم إمكانات المواد الكيميائية المسببة للمواد البارزة. من خلال توفير نظام تنشيط التمثيل الغذائي ، فإنه يعزز قدرة فحوصات مثل اختبار AMES ، واختبارات الطفرة ، ودراسات نشاط CYP450 للكشف عن المواد التي تتطلب تنشيط الأيض لتصبح سامة للجينات. تطبيقاتها ضرورية لضمان سلامة الأدوية الجديدة والمواد الكيميائية والمنتجات الاستهلاكية. مع دوره في محاكاة استقلاب الكبد البشري ، لا يزال جزء الكبد S9 المستحث في الفئران جزءًا لا غنى عنه من تقييمات السموم الحديثة والسلامة التنظيمية.