Nové přístupy v mutagenezi v České republice

1. Nové přístupy v mutagenezi v České republice J. Topinka Ústav experimentální medicíny AV ČR a Zdravotní ústav Stč.kraje

2. Česká a Slovenská společnost pro mutagenezi zevním prostředím • Společnost svou činností podporujejiž více než 30 let studium mutagenů a látek s obdobnou biologickou aktivitou v životním prostředí. • Společnost se soustředí na podporu výzkumu a šíření informací plynoucích z jeho výsledků. • Hlavní aktivitou je každoroční organizace Pracovních dnů společnosti v Brně, které mají edukativní část a část věnovanou prezentacím nových experimentálních studií. • V posledních letech si též získávají tradici Podzimní pracovní dny v Bratislavě.

3. Česká a Slovenská společnost pro mutagenezi zevním prostředím • Společnost je velmi aktivní v rámci Evropské společnosti pro mutagenezi zevním prostředím (EEMS) – dosud pořádala 3 výroční konference EEMS • V současnosti připravujeme 36th Annual Meeting of EEMS v Kongresovém centru v Praze, 2.-6. 7. 2006 • www.EEMS2006.org

4. Mnohastupňový proces chemické karcinogeneze Oblast zájmu studia mutageneze Expozice Účinek Externí expozice, dávka Vnitřní dávka Biologicky účinná dávka Časné genet. účinky Morfologické, strukturní a funkční změny Klinické projevy nemoci Environ. monitor., dávka Hladina látky/ metabolitu Adukty DNA, prot. Somatické mutace Preneoplastické léze Diagnoza

5. Experimentální systémy v genetické toxikologii a mutagenezi • Bakteriální systémy (Amesův test) • In vitro acelulární i buněčné systémy (savčí i lidské kultury) • Studie na zvířatech • Populační studie • Profesionální expozice • Environmentální expozice (molekulární epidemiologie)

6. Profesionální expozice • Jedinou plně validovanou a velmi používanou metodou hodnocení profesionální expozice genotoxickým látkám je konvenční cytogenetická analýza periferních lymfocytů • V 70.-80. letech byla touto metodou hodnocena řada skupin profesionálně exponovaných osob a získány unikátní výsledky (R. Šrám, P. Rossner, Z. Šmerhovský, Mutation Res., 2004)

7. EPIDEMIOLOGICKÁ ANALÝZA VZTAHU CHROMOZOMOVÝCH ABERACÍ A NÁDORŮ KOHORTA CELKOVÝ POČET ANALÝZ N = 22 427 N = 11 986

8. Profesionální expozice polycyklickým aromatickým uhlovodíkům ( PAU ) • Výroba a zpracování dehtu • Sklářský průmysl • Hnědouhelné povrchové doly • Hnědouhelné povrchové doly II • Zplyňování hnědého uhlí } kontroly * p < 0.05 ** p < 0.01 ** ** % AB.B. ** ** *

9. Další profesionální expozice * * p < 0.01 ** PCB Organická rtuť (mořidla osiv) Asbest Růstové stimulátory(výroba) ** ** ** } % AB.B. kontroly Organ. rtuť PCB Asbest Růst. stimulátory

10. NOVÉ POZNATKY • Analýza frekvence chromozomových aberací v periferních lymfocytech je vhodným biomarkerem expozice a účinku genotoxickým látkám s klastogenním účinkem. • Je vhodná pro kontrolu spolehlivosti preventivních opatření a správnosti navržených nejvýše přípustných koncentrací (NPK) na rizikových pracovištích.

11. Studie na environmentálně exponovaných populacích – molekulární epidemilogie • Vnější expozice • Stacionární monitoring • Personální monitoring • Dotazníková data • Vnitřní expozice • Hladiny látek či metabolitů v tělních tekutinách • Biologicky efektivní dávka • DNA adukty • Proteinové adukty • Peroxidace lipidů

12. Hlavní studované etapy mnohastupňového procesu karcinogeneze(Studie na exponovaných populacích – molekulární epidemilogie) • Časné genetické účinky • Cytogenetická analýza (konvenční metoda, FISH) • Faktory individuální vnímavosti • Metabolické genotypy • DNA reparační genotypy • Exprese důležitých proteinů (p53, p21) • Suplementace antioxidanty • Vitamíny A, C a E

13. Vnější expozice – stacionární měřeníVýznam pro dlouhodobé sledování expozice PAU PM2,5 a PM10

14. Vnější expozice – personální měřeníVýznam pro krátkodobé sledování expozice • Monitorování personální expozice – základní předpoklad kvalitní studie • Příklad – expozice respirabilním částicím PM 2,5 a na nich vázaných organických látek (PAU) • Pasivní monitory těkavých organických látek

15. Biologicky efektivní dávka – DNA aduktyOdráží expozici genotoxickým látkám v posledních několika týdnech DNA Hydrolýza Obohacení aduktů Značení 32P Tenkovrstevná chromatografie

16. Časné biologické účinky – konvenční cytogenetická analýza periferních lymfocytůOdráží expozici za několik měsícůSpontánní frekvence chromosomových aberací v dospělé populaci ČR (20-59 let)

17. Nový přístup k hodnocení klastogenních účinků - FISH Výhoda: Detekce translokací 3 translokace mezi chromosomem č.1 a neobarveným chromosomem

18. Faktory individuální vnímavosti Individuální vnímavost k působení mutagenů a karcinogenů souvisí zejména s genotypy pro biotransformační a DNA reparační enzymy Biotransformace: Enzymy 1. fáze Enzymy 2. fáze Rovnováha Poškození buňky Detoxikace

19. Příklad analýzy GSTs Metabolické geny: GSTM1, GSTP1, GSTT1, NAT2, CYP1A1, EPHX DNA reparační geny: XPD, XRCC1, hOGG1 Tumor supresorový gen p53 Budoucnost - biočipy Studium individuální vnímavosti

20. Oxidačnístres Protein Oxidation 8-oxodG F2t-isoprostanes Repair by OGG1 8-oxodG in urine

21. Molekulárně epidemiologická studie o vlivu znečištěného ovzduší na výsledky těhotenství Modelová studie: • Indukce DNA aduktů a embryotoxicity na modelových systémech • Hlavním zdrojenm genotoxicity ovzduší jsou polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) Studie na exponované populaci • Zvýšené DNA adukty v placentě v důsledku znečištěného ovzuší a kouření • Jemné respirabilní částice a PAU zvyšují riziko nitroděložní růstové retardace (IUGR) Dejmek, J. et al. (2000) The impact of polycyclic aromatic hydrocarbons and fine particles on pregnancy outcome, Environ. Health Perspect. 108, 1159-1164. Šrám, R.J. et al. (1999) Adverse reproductive outcome from exposure to environmental mutagens, Mutation Res. 428, 203-215.

22. Perspektivy • Biočipy – analýza genové exprese, SNPs • Detekce osob se zvýšeným rizikem genetického poškození před vstupem na riziková pracoviště s  expozicí genotoxickým látkám.

23. I. Bárta H. Bavorová B. Binková M. Černá R. Čihák J. Dejmek L. Dobiáš M. Dušinská A. Gábelová D.Gajdošová T. Gichner I. Kalina J. Kůsová K. Landa H. Lehocká ...a především čestný předseda Společnosti a bývalý president EEMS Radim J. Šrám PODĚKOVÁNÍVýznamní členové Společnosti • M. Machala • J. Marečková • E. Miadoková • K. Mičieta • B.Novotná • D. Očadlíková • A. Pastorková • J. Rubeš • P. Rossner, st. • P. Rossner ml. • P. Souček • V. Srb • R. Štětina • J. Velemínský • P. Vodička

24. Děkuji Vám za pozornost