Keskkonnatervise Instituut kasutab geenikiipe, et hinnata kemikaalide võimalikku kahju inimestele

Keskkonnatervise Instituut kasutab geenikiipe, et hinnata kemikaalide võimalikku kahju inimestele
Keskkonnatervise Instituut kasutab geenikiipe, et hinnata kemikaalide võimalikku kahju inimestele
Anonim

Riiklik Keskkonnatervise Teaduste Instituut teatas täna (29. veebruaril), et on loonud Põhja-Carolinas asuvate laborite juurde poole miljoni dollari väärtuses keskuse, mis aitab hinnata kemikaalide toksilisust, jälgides, kuidas need sisse lülituvad. " või "välja" tuhanded erinevad kloonitud geenid, mis on koondunud labori slaidile.

Kemikaalide põhjustatud muutusi geeniekspressioonis loeb ja kuvab arvuti, mis kuvatakse arvutiekraanil värvitäppidena.Võimalik, et uus NIEHS Microarray Center võiks pakkuda ohutusteavet paremini ja kiiremini kui loomkatsed – ning asendaks, täiendaks või täiustaks paljusid neist.

"Me suhtume väga positiivselt keskuse potentsiaali muuta kemikaalide sõelumine murranguliseks," ütles NIEHSi direktor Kenneth Olden keskuse väljakuulutamisel.

Uus NIEHS Microarray Center kasutab NIEHSis välja töötatud ToxChipi, mis sisaldab umbes 2000 koopiat või kloone inimkehas olevast 80 000 geenist. Miljonid iga geeni kloonitud koopiad moodustavad peaaegu nähtamatu punkti, mis on "massiivis" – sellest ka nimi – ruudustikuna klaasklaasil. Keskus kasutab ka veelgi uuemat mikrokiibi nimega Human ToxChip, mis sisaldab 12 000 erineva kloonitud geeni klastreid.

Mürgised ained tekitavad muutusi, mis väljendavad või lülitavad sisse ja välja geene, ütlesid keskuse teadlased, ning slaidide lugemiseks kasutatavad kiibid ja nendega kaasnev arvutitugi kasutavad seda seost ära.

Esialgu hindab uus keskus teadaolevaid toksiine – näiteks kemikaale, mis teadaolev alt põhjustavad vähki ja/või mutatsioone –, et luua raamatukogu või andmebaas, mis näitab nende teadaolevate mürkide tekitatud tüüpilisi geneetilisi muutusi. Teadlaste sõnul saavad nad teadaolevate toksiinide geene muutvate geenide "signatuurprofiilid" omades hinnata teiste kemikaalide võimalikku kahju, võrreldes nende tekitatud geenimuutusi teadaolevate toksiinide põhjustatud muutustega.

Tundmatu ühendi tekitatud väljendisignatuuri või "sisse/välja" mustri ja kindlaksmääratud toksilise ühendi vastavus viitab potentsiaalsele ohule testitavas ühendis.

NIEHSi direktor Olden ütles: "Inimeste kasutuses ja kaubanduses on tuhandeid nii looduslikke kui ka tehislikke kemikaale, mida pole kunagi piisav alt testitud. Arendame välja tehnoloogiat, mis aitab oluliselt kaasa nende hindamisele ja tuvastamisele. idee on lihtne: kui ToxChipi sõeluuring näitab, et uuritav kemikaal muudab peamisi geeniekspressioone samamoodi nagu teadaolev toksiin, on suur tõenäosus, et ka uuritav kemikaal võib olla kahjulik."

Lisaks uue mikrokiibi keskuse loomisele oma laborites Research Triangle Parkis, N.C., kavatseb NIEHS aidata teistel organisatsioonidel – sealhulgas mõnel oma 20 ülikoolis asuvast keskkonnatervise keskusest – luua mikrokiibi võimeid ja oskusi. Juba praegu on keskuse 12 teadlase kõrval töötanud külalisteadlased, sealhulgas mitmed välisma alt. Toetuse kättesaadavaks tegemise teatise leiate aadressilt

Kuigi mikrokiibi võimekuse arendamine võib praegu nõuda käivituskulusid 500 000 dollarit, kuluvad traditsiooniliselt hiirtel ja rottidel läbiviidavad sõeltestid rohkem kui kaks aastat ja võivad maksta 2,5 miljonit dollarit aine kohta. Selle tulemusel saab riiklik toksikoloogiaprogramm, mille peakorter asub NIEHSi rajatistes Research Triangle Parkis, mis on kõrgtehnoloogiliste valitsuse laborite ja ettevõtete asukoht Raleighi, Durhami vahel, igal aastal läbi vaadata ainult umbes 10 kõige sagedamini kasutatavat kemikaali. ja Chapel Hill, N.C.

NIEHS Microarray Centeri kaasdirektor, Ph.D. Cynthia Afshari ütles, et enne massilise keemilise sõelumise läbiviimist tõotab töö avada mõned saladused selle kohta, kuidas meie keskkond meie geene muudab. "Rahvatervise seisukohast võib teadmine, kuidas keskkond meie geene muudab, olla sama oluline kui geenide endi funktsioonide teadmine," ütles dr Afshari, "sest me saame sageli teha midagi tõhusat keskkonna muutmiseks või ühe kemikaali asendamiseks. teine ​​tööstuses, kuigi enamikul juhtudel ei saa me muuta oma geneetilist või rakulist vastust nendele mõjuritele."

ToxChipi töötasid välja NIEHSi teadusdirektor J. Carl Barrett, Ph.D., Dr. Afshari ja järeldoktor Emile F. Nuwaysir NIEHSis Research Triangle Parkis, N.C.

Jeff Trent, Ph.D. ja Michael Bittner, Ph.D., mikrokiibi uuringute pioneerid riiklikus inimgenoomi uurimisinstituudis Bethesdas, Md., aitasid NIEHS-i toksikoloogiale keskenduva keskuse väljatöötamisel.

ToxChipi kasutavad teadlased näevad ka selle potentsiaali kiirendada ravimiuuringuid, kiirendades ohutusteste, mis on vajalikud enne potentsiaalsete uute ravimite katsetamist inimestel.

Algses ToxChipis on kasutatud geenid inimese geenide kloonitud duplikaadid. Töörühm on välja töötanud ka täiendavaid mikrokiipe, kasutades kloonitud geene tavalistelt katseloomadelt ja -organismidelt – hiirtelt, rottidelt, konnadelt (xenopus) ja pärmseentelt. "Me koostame teadaolevate toksiinide profiile, kasutades mitut või kõiki nende liikide geene," ütles keskuse kaasdirektor Richard S. Paules, Ph.D.

Kui vaataksite hoolik alt ToxChipiks muudetud slaidi, näete täppide võrgustikku, millest igaüks näeb välja nagu natukene tolm. Iga punkt on ühe geeni miljonitest kloonitud koopiatest koosnev klaster ja robot paigutab selle täpselt võrgustikku.

Geenide ekspresseerimisel või sisse- või väljalülitamisel kutsutakse DNA tahte elluviimiseks geenisaatjaid – DNA malli või peegelpilti – Messenger RNA-ks.Neid saab märkida punase või rohelisena, kui neile valgustatakse lasereid. Need RNA molekulid otsivad slaidil oma DNA vastet ja loovad sellega ühenduse ning skanner loeb neid punase või rohelise punktina.

Muutusi punastes ja rohelistes punktides pärast kokkupuudet uuritavate kemikaalide ja teadaolevate mürkidega loetakse ja võrreldakse arvutite abil – protsess sarnaneb kahe skannerikoodi lugemisele supermarketi ostmisel, kuid seejärel nende võrdlemisele, mitte liitmisele..

Kui need ühtivad – kui näiteks roheliste või punaste laikude muster on sarnane – on suur tõenäosus, et uus aine on samuti mürk või toksiin ja seda tuleks edasi uurida.

Populaarne teema