Mbinu za Mtihani wa Toxicology
neno biomarker ni kifupi cha kialama cha kibiolojia, neno ambalo hurejelea tukio linaloweza kupimika linalotokea katika mfumo wa kibiolojia, kama vile mwili wa binadamu. Tukio hili basi hufasiriwa kama kiakisi, au kiashirio, cha hali ya jumla zaidi ya kiumbe au umri wa kuishi. Katika afya ya kazini, alama ya kibayolojia kwa ujumla hutumiwa kama kiashirio cha hali ya afya au hatari ya ugonjwa.
Alama za kibayolojia hutumiwa kwa masomo ya in vitro na vile vile katika vivo ambayo yanaweza kujumuisha wanadamu. Kawaida, aina tatu maalum za alama za kibiolojia zinatambuliwa. Ingawa vialama vichache vinaweza kuwa vigumu kuainisha, kwa kawaida hutenganishwa kuwa vialama vya kufichua, vialama vya athari au viashirio vya kuathiriwa (tazama jedwali 1).
Jedwali 1. Mifano ya viashirio vya kufichua au viashirio vya athari vinavyotumika katika masomo ya kitoksini katika afya ya kazini.
Sampuli | Kipimo | Kusudi |
Alama za udhihirisho wa viumbe hai | ||
Adipose tishu | dioxin | Mfiduo wa dioxin |
Damu | Kuongoza | Mfiduo wa risasi |
mfupa | Alumini | Mfiduo wa alumini |
Kupumua kwa pumzi | Toluene | Mfiduo wa toluini |
nywele | Mercury | Mfiduo wa Methylmercury |
Serum | Benzene | Mfiduo wa benzini |
Mkojo | Phenol | Mfiduo wa benzini |
Alama za wasifu za athari | ||
Damu | Carboxyhemoglobin | Mfiduo wa monoksidi ya kaboni |
Siri za damu nyekundu | Zinc-protoporphyrin | Mfiduo wa risasi |
Serum | Cholinesterase | Mfiduo wa Organophosphate |
Mkojo | Microglobulins | Mfiduo wa Nephrotoxic |
seli nyeupe za damu | Viongezeo vya DNA | Mfiduo wa Mutagen |
Kwa kuzingatia kiwango kinachokubalika cha uhalali, alama za viumbe zinaweza kuajiriwa kwa madhumuni kadhaa. Kwa msingi wa mtu binafsi, alama ya kibayolojia inaweza kutumika kusaidia au kukanusha utambuzi wa aina fulani ya sumu au athari nyingine mbaya inayosababishwa na kemikali. Katika somo lenye afya, kialama cha kibayolojia kinaweza pia kuakisi uwezekano wa mtu binafsi kuathiriwa na mfiduo maalum wa kemikali na kwa hivyo kinaweza kutumika kama msingi wa kutabiri hatari na ushauri nasaha. Katika vikundi vya wafanyikazi waliofichuliwa, baadhi ya alama za kufichua zinaweza kutumika kutathmini kiwango cha utiifu wa kanuni za kukomesha uchafuzi au ufanisi wa juhudi za kuzuia kwa ujumla.
Alama za Uhai wa Mfiduo
Alama ya kukaribia aliyeambukizwa inaweza kuwa kiwanja cha nje (au metabolite) ndani ya mwili, bidhaa shirikishi kati ya kiwanja (au metabolite) na kijenzi kisichoisha, au tukio lingine linalohusiana na kukaribiana. Kwa kawaida, viashirio vya bioalama za mfiduo wa misombo thabiti, kama vile metali, hujumuisha vipimo vya viwango vya chuma katika sampuli zinazofaa, kama vile damu, seramu au mkojo. Pamoja na kemikali tete, ukolezi wao katika pumzi exhaled (baada ya kuvuta hewa isiyo na uchafuzi) inaweza kutathminiwa. Ikiwa kiwanja kimechomwa katika mwili, metabolites moja au zaidi inaweza kuchaguliwa kama alama ya kibayolojia ya mfiduo; metabolites mara nyingi huamuliwa katika sampuli za mkojo.
Mbinu za kisasa za uchambuzi zinaweza kuruhusu kutenganishwa kwa isoma au congeners ya misombo ya kikaboni, na uamuzi wa speciation ya misombo ya chuma au uwiano wa isotopiki wa vipengele fulani. Uchambuzi wa hali ya juu huruhusu uamuzi wa mabadiliko katika muundo wa DNA au macromolecules mengine yanayosababishwa na kushikamana na kemikali tendaji. Mbinu kama hizo za hali ya juu bila shaka zitapata umuhimu mkubwa kwa programu katika tafiti za biomarker, na vikomo vya chini vya ugunduzi na uhalali bora wa uchanganuzi kuna uwezekano wa kufanya viashirio hivi vya kibayolojia kuwa muhimu zaidi.
Hasa maendeleo ya kuahidi yametokea na viashirio vya kibayolojia vya kukabiliwa na kemikali za mutajeni. Michanganyiko hii ni tendaji na inaweza kuunda viambatanisho na molekuli kuu, kama vile protini au DNA. Viongezeo vya DNA vinaweza kutambuliwa katika seli nyeupe za damu au biopsy ya tishu, na vipande maalum vya DNA vinaweza kutolewa kwenye mkojo. Kwa mfano, mfiduo wa oksidi ya ethilini husababisha athari na besi za DNA, na, baada ya kukatwa kwa msingi ulioharibiwa, N-7-(2-hydroxyethyl)guanini itatolewa kwenye mkojo. Baadhi ya nyongeza huenda zisirejelee moja kwa moja mfiduo fulani. Kwa mfano, 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine huakisi uharibifu wa oksidi kwa DNA, na athari hii inaweza kuchochewa na misombo kadhaa ya kemikali, ambayo mingi pia huchochea upenyezaji wa lipid.
Macromolecules nyingine pia inaweza kubadilishwa na malezi ya adduct au oxidation. Ya riba maalum, misombo tendaji kama hiyo inaweza kutoa nyongeza za himoglobini ambazo zinaweza kuamuliwa kama viashirio vya kufichua misombo hiyo. Faida ni kwamba kiasi cha kutosha cha hemoglobini kinaweza kupatikana kutoka kwa sampuli ya damu, na, kwa kuzingatia maisha ya miezi minne ya chembe nyekundu za damu, nyongeza zinazoundwa na amino asidi za protini zitaonyesha mfiduo wa jumla katika kipindi hiki.
Viongezeo vinaweza kuamuliwa kwa mbinu nyeti kama vile kromatografia ya lipid ya utendaji wa juu, na baadhi ya mbinu za kinga zinapatikana pia. Kwa ujumla, mbinu za uchambuzi ni mpya, za gharama kubwa na zinahitaji maendeleo zaidi na uthibitisho. Usikivu bora unaweza kupatikana kwa kutumia 32Upimaji wa uwekaji lebo wa P, ambayo ni dalili isiyo maalum kwamba uharibifu wa DNA umefanyika. Mbinu hizi zote zinaweza kuwa muhimu kwa ufuatiliaji wa kibayolojia na zimetumika katika idadi inayoongezeka ya tafiti. Hata hivyo, mbinu rahisi na nyeti zaidi za uchambuzi zinahitajika. Kwa kuzingatia umaalumu mdogo wa baadhi ya mbinu katika ukaribiaji wa kiwango cha chini, uvutaji wa tumbaku au vipengele vingine vinaweza kuathiri sana matokeo ya vipimo, hivyo kusababisha matatizo katika kufasiri.
Mfiduo wa misombo ya mutajeni, au misombo ambayo hubadilishwa kuwa mutajeni, inaweza pia kubainishwa kwa kutathmini utajeni wa mkojo kutoka kwa mtu aliye wazi. Sampuli ya mkojo imeingizwa na aina ya bakteria ambapo mabadiliko maalum ya uhakika yanaonyeshwa kwa njia ambayo inaweza kupimwa kwa urahisi. Ikiwa kemikali za mutagenic zipo kwenye sampuli ya mkojo, basi kiwango cha ongezeko cha mabadiliko kitatokea katika bakteria.
Alama za udhihirisho lazima zitathminiwe kuhusiana na tofauti za muda katika mfiduo na uhusiano na sehemu tofauti. Kwa hivyo, vipindi vya muda vinavyowakilishwa na kialama, yaani, kiwango ambacho kipimo cha alama ya kibayolojia kinaonyesha mfiduo wa zamani na/au mzigo wa mwili uliolimbikizwa, lazima kibainishwe kutoka kwa data ya toxicokinetic ili kutafsiri matokeo. Hasa, kiwango ambacho alama ya kibayolojia inaonyesha uhifadhi katika viungo maalum vinavyolengwa inapaswa kuzingatiwa. Ingawa sampuli za damu hutumiwa mara nyingi kwa masomo ya alama za kibayolojia, damu ya pembeni kwa ujumla haichukuliwi kama sehemu kama hiyo, ingawa inafanya kazi kama chombo cha usafirishaji kati ya vyumba. Kiwango ambacho ukolezi katika damu huonyesha viwango katika viungo tofauti hutofautiana sana kati ya kemikali tofauti, na kwa kawaida hutegemea urefu wa mfiduo pamoja na muda tangu kuambukizwa.
Wakati mwingine aina hii ya ushahidi hutumiwa kuainisha alama ya kibayolojia kama kiashirio cha (jumla) ya kipimo kilichofyonzwa au kiashirio cha kipimo kinachofaa (yaani, kiasi ambacho kimefikia tishu inayolengwa). Kwa mfano, mfiduo wa kutengenezea fulani unaweza kutathminiwa kutoka kwa data juu ya ukolezi halisi wa kutengenezea katika damu kwa wakati fulani kufuatia mfiduo. Kipimo hiki kitaonyesha kiasi cha kutengenezea ambacho kimeingizwa ndani ya mwili. Kiasi fulani cha kufyonzwa kitatolewa kwa sababu ya shinikizo la mvuke wa kutengenezea. Wakati wa kuzunguka katika damu, kutengenezea kutaingiliana na vipengele mbalimbali vya mwili, na hatimaye itakuwa chini ya kuvunjika kwa enzymes. Matokeo ya michakato ya kimetaboliki yanaweza kutathminiwa kwa kuamua asidi maalum ya mercapturic zinazozalishwa kwa kuunganishwa na glutathione. Utoaji mwingi wa asidi ya zebaki unaweza kuakisi kipimo bora zaidi kuliko mkusanyiko wa damu.
Matukio ya maisha, kama vile uzazi na uzima, yanaweza kuathiri usambazaji wa kemikali. Usambazaji wa kemikali ndani ya mwili huathiriwa sana na ujauzito, na kemikali nyingi zinaweza kupita kizuizi cha placenta, na hivyo kusababisha mfiduo wa fetusi. Kunyonyesha kunaweza kusababisha utolewaji wa kemikali mumunyifu wa lipid, hivyo kusababisha kupungua kwa uhifadhi wa mama pamoja na kuongezeka kwa unywaji wa mtoto mchanga. Wakati wa kupoteza uzito au maendeleo ya osteoporosis, kemikali zilizohifadhiwa zinaweza kutolewa, ambazo zinaweza kusababisha udhihirisho mpya na wa muda mrefu wa "endogenous" wa viungo vinavyolengwa. Sababu zingine zinaweza kuathiri unyonyaji wa mtu binafsi, kimetaboliki, uhifadhi na usambazaji wa misombo ya kemikali, na baadhi ya alama za bioalama za kuathiriwa zinapatikana (tazama hapa chini).
Biomarkers ya Athari
Alama ya athari inaweza kuwa kijenzi asilia, au kipimo cha uwezo wa kufanya kazi, au kiashirio kingine cha hali au usawa wa mwili au mfumo wa kiungo, kama ilivyoathiriwa na kukaribia. Alama za athari kama hizo kwa ujumla ni viashiria vya mapema vya ukiukwaji.
Alama hizi za kibayolojia zinaweza kuwa mahususi au zisizo mahususi. Alama mahususi za viumbe ni muhimu kwa sababu zinaonyesha athari ya kibayolojia ya mfiduo fulani, hivyo kutoa ushahidi ambao unaweza kutumika kwa madhumuni ya kuzuia. Alama za kibayolojia zisizo mahususi hazielezii sababu ya mtu binafsi ya athari, lakini zinaweza kuakisi jumla, athari iliyounganishwa kutokana na mfiduo mseto. Kwa hivyo aina zote mbili za alama za viumbe zinaweza kuwa na matumizi makubwa katika afya ya kazi.
Hakuna tofauti ya wazi kati ya alama za kufichua na vialamisho vya athari. Kwa mfano, uundaji wa nyongeza unaweza kusemwa kuonyesha athari badala ya kufichua. Walakini, alama za biomark kawaida huonyesha mabadiliko katika kazi za seli, tishu au jumla ya mwili. Baadhi ya watafiti hujumuisha mabadiliko makubwa, kama vile ongezeko la uzito wa ini la wanyama walio wazi wa maabara au kupungua kwa ukuaji wa watoto, kama viashirio vya athari. Kwa madhumuni ya afya ya kazini, viambulisho vya athari vinapaswa kuonyeshwa tu kwa zile zinazoonyesha mabadiliko madogo ya kiafya au yanayoweza kutenduliwa, kama vile kizuizi cha vimeng'enya. Athari inayotumika mara nyingi zaidi ya alama ya kibayolojia pengine ni kizuizi cha kolinesterasi inayosababishwa na baadhi ya viua wadudu, yaani, organofosfati na carbamates. Katika hali nyingi, athari hii inaweza kubadilishwa kabisa, na kizuizi cha kimeng'enya huonyesha mfiduo kamili wa kundi hili la viua wadudu.
Mfiduo fulani hauleti kizuizi cha kimeng'enya bali huongeza shughuli ya kimeng'enya. Hivi ndivyo vimeng'enya kadhaa ambavyo ni vya familia ya P450 (ona "Viainisho vya kijeni vya mwitikio wa sumu"). Huweza kushawishiwa na mfiduo wa vimumunyisho fulani na hidrokaboni za polyaromatic (PAHs). Kwa kuwa vimeng'enya hivi huonyeshwa hasa katika tishu ambazo biopsy inaweza kuwa vigumu kupata, shughuli ya kimeng'enya huamuliwa kwa njia isiyo ya moja kwa moja katika vivo kwa kusimamia kiwanja ambacho humetabolishwa na kimeng'enya hicho, na kisha bidhaa ya kuvunjika hupimwa katika mkojo au plasma.
Mfiduo mwingine unaweza kushawishi usanisi wa protini ya kinga mwilini. Mfano bora pengine ni metallothionein, ambayo hufunga cadmium na kukuza excretion ya chuma hiki; mfiduo wa cadmium ni mojawapo ya sababu zinazosababisha kuongezeka kwa usemi wa jeni la metallothioneini. Protini zinazofanana za kinga zinaweza kuwepo lakini bado hazijagunduliwa vya kutosha ili kukubalika kama alama za viumbe. Miongoni mwa watahiniwa wa uwezekano wa kutumika kama alama za kibayolojia ni zile zinazojulikana kama protini za mafadhaiko, ambazo hapo awali zilijulikana kama protini za mshtuko wa joto. Protini hizi huzalishwa na aina mbalimbali za viumbe tofauti ili kukabiliana na aina mbalimbali za mfiduo mbaya.
Uharibifu wa oksidi unaweza kutathminiwa kwa kuamua ukolezi wa malondialdehyde katika seramu au uvukizi wa ethane. Vile vile, utoaji wa protini kwenye mkojo wenye uzito mdogo wa molekuli, kama vile albin, unaweza kutumika kama alama ya uharibifu wa figo mapema. Vigezo kadhaa vinavyotumiwa mara kwa mara katika mazoezi ya kimatibabu (kwa mfano, viwango vya homoni ya seramu au kimeng'enya) vinaweza pia kuwa muhimu kama viambulisho vya viumbe. Walakini, nyingi za vigezo hivi haziwezi kuwa nyeti vya kutosha kugundua uharibifu wa mapema.
Kikundi kingine cha vigezo vya athari vinahusiana na athari za genotoxic (mabadiliko katika muundo wa chromosomes). Athari kama hizo zinaweza kugunduliwa kwa darubini ya seli nyeupe za damu ambazo hupitia mgawanyiko wa seli. Uharibifu mkubwa kwa chromosomes-kubadilika kwa kromosomu au kuundwa kwa micronuclei-unaweza kuonekana katika darubini. Uharibifu unaweza pia kufunuliwa kwa kuongeza rangi kwenye seli wakati wa mgawanyiko wa seli. Mfiduo kwa wakala wa sumu ya jeni basi unaweza kuonyeshwa kama ubadilishanaji unaoongezeka wa rangi kati ya kromatidi mbili za kila kromosomu (ubadilishanaji dada wa kromatidi). Upungufu wa kromosomu unahusiana na ongezeko la hatari ya kupata saratani, lakini umuhimu wa ongezeko la kasi ya kubadilishana kromosomu hauko wazi sana.
Tathmini ya hali ya juu zaidi ya sumu ya jeni inategemea mabadiliko fulani katika seli za somatic, ambayo ni, seli nyeupe za damu au seli za epithelial zilizopatikana kutoka kwa mucosa ya mdomo. Mabadiliko katika eneo mahususi yanaweza kufanya seli zenye uwezo wa kukua katika utamaduni ambao una kemikali ambayo ni sumu nyingine (kama vile 6-thioguanine). Vinginevyo, bidhaa maalum ya jeni inaweza kutathminiwa (kwa mfano, viwango vya seramu au tishu za onkoprotini zilizosimbwa na onkojeni fulani). Ni wazi, mabadiliko haya yanaonyesha jumla ya uharibifu wa genotoxic uliotokea na sio lazima kuonyesha chochote kuhusu mfiduo unaosababisha. Mbinu hizi bado hazijawa tayari kwa matumizi ya vitendo katika afya ya kazini, lakini maendeleo ya haraka katika safu hii ya utafiti yangependekeza kuwa mbinu kama hizo zitapatikana ndani ya miaka michache.
Viashiria vya Unyeti
Alama ya kuathiriwa, iwe ya kurithi au kushawishiwa, ni kiashirio kwamba mtu binafsi ni nyeti haswa kwa athari ya xenobiotic au athari za kikundi cha misombo kama hiyo. Uangalifu mwingi umeelekezwa kwenye uwezekano wa kuathiriwa na maumbile, ingawa sababu zingine zinaweza kuwa muhimu zaidi. Hypersusceptibility inaweza kuwa kutokana na sifa ya kurithi, katiba ya mtu binafsi, au mambo ya mazingira.
Uwezo wa kutengenezea kemikali fulani hutofautiana na huamuliwa kijeni (tazama “Viainisho vya kinasaba vya mwitikio wa sumu”). Enzymes kadhaa muhimu zinaonekana kudhibitiwa na jeni moja. Kwa mfano, oxidation ya kemikali za kigeni ni hasa unafanywa kuwa familia ya Enzymes mali ya P450 familia. Vimeng'enya vingine hufanya kimetaboli kuwa mumunyifu zaidi katika maji kwa kuunganishwa (kwa mfano, N-acetyltransferase na μ-glutathion-S-transferase). Shughuli ya vimeng'enya hivi inadhibitiwa na vinasaba na inatofautiana sana. Kama ilivyoelezwa hapo juu, shughuli inaweza kuamua kwa kusimamia kipimo kidogo cha dawa na kisha kuamua kiasi cha metabolite kwenye mkojo. Baadhi ya jeni sasa zimekuwa na sifa, na mbinu zinapatikana ili kuamua genotype. Tafiti muhimu zinaonyesha kuwa hatari ya kupata aina fulani za saratani inahusiana na uwezo wa kutengeneza misombo ya kigeni. Maswali mengi bado hayajajibiwa, kwa hivyo kwa wakati huu kupunguza matumizi ya viashirio hivi vya uwezekano wa kuathiriwa katika afya ya kazini.
Sifa zingine za kurithi, kama vile alpha1-upungufu wa antitrypsin au upungufu wa glukosi-6-fosfati dehydrogenase, pia husababisha upungufu wa mifumo ya ulinzi katika mwili, na hivyo kusababisha kuathiriwa na mfiduo fulani.
Utafiti mwingi unaohusiana na uwezekano wa kuathiriwa umeshughulikia utabiri wa maumbile. Mambo mengine yana jukumu pia na yamepuuzwa kwa kiasi fulani. Kwa mfano, watu walio na ugonjwa sugu wanaweza kuwa nyeti zaidi kwa mfiduo wa kazi. Pia, ikiwa mchakato wa ugonjwa au mfiduo wa hapo awali kwa kemikali za sumu umesababisha uharibifu wa kiungo kidogo, basi uwezo wa kustahimili mfiduo mpya wa sumu unaweza kuwa mdogo. Viashiria vya biokemikali vya utendakazi wa chombo vinaweza kutumika katika kesi hii kama viashirio vya kuathiriwa. Labda mfano bora zaidi kuhusu hypersusceptibility inahusiana na majibu ya mzio. Ikiwa mtu amehamasishwa na mfiduo fulani, basi kingamwili maalum zinaweza kugunduliwa katika seramu. Hata kama mtu huyo hajahamasishwa, mfiduo mwingine wa sasa au wa zamani unaweza kuongeza hatari ya kupata athari mbaya inayohusiana na kufichua kazini.
Tatizo kubwa ni kuamua athari ya pamoja ya mfiduo mchanganyiko kazini. Kwa kuongeza, tabia za kibinafsi na matumizi ya madawa ya kulevya yanaweza kusababisha kuongezeka kwa uwezekano. Kwa mfano, moshi wa tumbaku huwa na kiasi kikubwa cha cadmium. Kwa hivyo, kwa kuathiriwa na cadmium kikazi, mvutaji sigara mkubwa ambaye amekusanya kiasi kikubwa cha chuma hiki katika mwili atakuwa katika hatari kubwa ya kupata ugonjwa wa figo unaohusiana na cadmium.
Maombi katika Afya ya Kazini
Alama za viumbe ni muhimu sana katika utafiti wa kitoksini, na nyingi zinaweza kutumika katika ufuatiliaji wa kibiolojia. Hata hivyo, mapungufu lazima pia kutambuliwa. Biomarkers nyingi hadi sasa zimesomwa tu katika wanyama wa maabara. Mifumo ya sumu katika spishi zingine inaweza isiakisi hali ilivyo kwa wanadamu, na uboreshaji wa ziada unaweza kuhitaji masomo ya uthibitisho kwa watu waliojitolea. Pia, ni lazima kuzingatia tofauti za mtu binafsi kutokana na sababu za kijeni au kikatiba.
Katika baadhi ya matukio, viambulisho vya viumbe hai vinaweza kutowezekana kabisa (kwa mfano, kwa kemikali ambazo hudumu kwa muda mfupi). Kemikali zingine zinaweza kuhifadhiwa ndani, au zinaweza kuathiri, viungo ambavyo haviwezi kufikiwa kwa taratibu za kawaida, kama vile mfumo wa neva. Njia ya kukaribia aliyeambukizwa inaweza pia kuathiri muundo wa usambazaji na kwa hivyo pia kipimo cha alama ya kibayolojia na tafsiri yake. Kwa mfano, kufichua ubongo moja kwa moja kupitia neva ya kunusa kuna uwezekano wa kuepuka kugunduliwa kwa kipimo cha vialama vya kukaribia aliyeambukizwa. Kuhusu athari za alama za kibayolojia, nyingi kati yao sio mahususi hata kidogo, na mabadiliko yanaweza kusababishwa na sababu mbalimbali, ikiwa ni pamoja na mambo ya mtindo wa maisha. Labda haswa na viashirio vya kuathiriwa, tafsiri lazima iwe ya tahadhari sana kwa sasa, kwani kutokuwa na uhakika kunasalia kuhusu umuhimu wa kiafya wa aina za mtu binafsi.
Katika afya ya kazini, biomarker bora inapaswa kukidhi mahitaji kadhaa. Kwanza kabisa, ukusanyaji na uchambuzi wa sampuli lazima uwe rahisi na wa kuaminika. Kwa ubora bora wa uchanganuzi, viwango vinahitajika, lakini mahitaji mahususi yanatofautiana sana. Maeneo makuu ya wasiwasi ni pamoja na: maandalizi ya mtu binafsi, utaratibu wa sampuli na utunzaji wa sampuli, na utaratibu wa kipimo; la mwisho linajumuisha vipengele vya kiufundi, kama vile urekebishaji na taratibu za uhakikisho wa ubora, na mambo yanayohusiana na mtu binafsi, kama vile elimu na mafunzo ya waendeshaji.
Kwa uhifadhi wa nyaraka za uhalali wa uchanganuzi na ufuatiliaji, nyenzo za marejeleo zinapaswa kutegemea matriki husika na viwango vinavyofaa vya vitu vya sumu au metabolites husika katika viwango vinavyofaa. Ili alama za kibayolojia zitumike kwa ufuatiliaji wa kibayolojia au kwa madhumuni ya uchunguzi, maabara zinazohusika lazima ziwe na taratibu za uchanganuzi zilizoandikwa vyema na sifa za utendaji zilizobainishwa, na rekodi zinazoweza kufikiwa ili kuruhusu uthibitishaji wa matokeo. Wakati huo huo, hata hivyo, uchumi wa sifa na kutumia nyenzo za kumbukumbu ili kuongeza taratibu za uhakikisho wa ubora kwa ujumla lazima uzingatiwe. Kwa hivyo, ubora unaoweza kufikiwa wa matokeo, na matumizi ambayo yanawekwa, inapaswa kusawazishwa dhidi ya gharama za ziada za uhakikisho wa ubora, ikijumuisha nyenzo za kumbukumbu, nguvu kazi na zana.
Sharti lingine ni kwamba alama ya kibayolojia inapaswa kuwa mahususi, angalau chini ya hali ya utafiti, kwa aina fulani ya mfiduo, na uhusiano wa wazi kwa kiwango cha mfiduo. Vinginevyo, matokeo ya kipimo cha biomarker inaweza kuwa ngumu sana kutafsiri. Kwa tafsiri ifaayo ya matokeo ya kipimo cha kialama cha kukaribia aliyeambukizwa, uhalali wa uchunguzi lazima ujulikane (yaani, tafsiri ya thamani ya alama ya kibayolojia katika ukubwa wa hatari zinazowezekana za kiafya). Katika eneo hili, metali hutumika kama dhana ya utafiti wa alama za kibayolojia. Utafiti wa hivi majuzi umeonyesha utata na ujanja wa mahusiano ya mwitikio wa dozi, pamoja na ugumu mkubwa katika kutambua viwango visivyo na athari na kwa hivyo pia katika kufafanua mifiduo inayovumilika. Hata hivyo, aina hii ya utafiti pia umeonyesha aina za uchunguzi na uboreshaji ambao ni muhimu kufichua taarifa husika. Kwa misombo mingi ya kikaboni, uhusiano wa kiasi kati ya mfiduo na athari mbaya za kiafya zinazolingana bado hazipatikani; katika hali nyingi, hata viungo vya msingi vinavyolengwa havijulikani kwa uhakika. Kwa kuongeza, tathmini ya data ya sumu na viwango vya biomarker mara nyingi huchanganyikiwa na mfiduo wa mchanganyiko wa dutu, badala ya kuathiriwa na kiwanja kimoja wakati huo.
Kabla ya kialama cha kibayolojia kutumika kwa madhumuni ya afya ya kazini, mambo mengine ya ziada yanahitajika. Kwanza, alama ya kibayolojia lazima iakisi mabadiliko madogo na yanayoweza kutenduliwa pekee. Pili, ikizingatiwa kuwa matokeo ya alama za kibayolojia yanaweza kufasiriwa kuhusiana na hatari za kiafya, basi juhudi za kuzuia zinapaswa kupatikana na zinapaswa kuzingatiwa kuwa za kweli ikiwa data ya alama za kibayolojia itapendekeza hitaji la kupunguza udhihirisho. Tatu, matumizi ya vitendo ya alama ya kibayolojia lazima yachukuliwe kwa ujumla kuwa yanakubalika kimaadili.
Vipimo vya usafi wa viwanda vinaweza kulinganishwa na vikomo vinavyotumika vya kukaribia aliyeambukizwa. Vile vile, matokeo ya viambishi bioalama au vialama vya athari vinaweza kulinganishwa na vikomo vya vitendo vya kibayolojia, wakati mwingine hujulikana kama fahirisi za mfiduo wa kibayolojia. Vizuizi kama hivyo vinapaswa kutegemea ushauri bora wa matabibu na wanasayansi kutoka taaluma zinazofaa, na wasimamizi wanaowajibika kama "wasimamizi wa hatari" wanapaswa kuzingatia mambo muhimu ya kimaadili, kijamii, kitamaduni na kiuchumi. Msingi wa kisayansi unapaswa, ikiwezekana, ujumuishe uhusiano wa mwitikio wa kipimo unaoongezewa na taarifa juu ya tofauti za kuathiriwa na watu walio katika hatari. Katika baadhi ya nchi, wafanyakazi na wananchi kwa ujumla wanahusika katika mchakato wa kuweka viwango na kutoa maoni muhimu, hasa wakati kutokuwa na uhakika wa kisayansi ni mkubwa. Mojawapo ya kutokuwa na hakika kuu ni jinsi ya kufafanua athari mbaya ya kiafya ambayo inapaswa kuzuiwa-kwa mfano, ikiwa uundaji wa dondoo kama kialama cha kufichua peke yake huwakilisha athari mbaya (yaani, alama ya kibayolojia) ambayo inapaswa kuzuiwa. Maswali magumu yana uwezekano wa kutokea wakati wa kuamua kama inaweza kulindwa kimaadili, kwa kiwanja kimoja, kuwa na vikomo tofauti vya kufichua mapema, kwa upande mmoja, na mfiduo wa kikazi, kwa upande mwingine.
Taarifa zinazotokana na matumizi ya alama za viumbe zinapaswa kuwasilishwa kwa watu binafsi wanaochunguzwa ndani ya uhusiano wa daktari na mgonjwa. Wasiwasi wa kimaadili lazima hasa uzingatiwe kuhusiana na uchanganuzi wa majaribio wa alama za viumbe ambao kwa sasa hauwezi kufasiriwa kwa undani katika suala la hatari halisi za kiafya. Kwa idadi ya watu kwa ujumla, kwa mfano, mwongozo mdogo upo kwa sasa kuhusiana na ukalimani wa vialama vya kukaribia aliyeambukizwa isipokuwa ukolezi wa risasi katika damu. Muhimu pia ni imani katika data iliyotolewa (yaani, ikiwa sampuli inayofaa imefanywa, na ikiwa taratibu za uhakikisho wa ubora wa sauti zimetumika katika maabara inayohusika). Sehemu ya ziada ya wasiwasi maalum inahusiana na hypersusceptibility ya mtu binafsi. Masuala haya lazima izingatiwe wakati wa kutoa maoni kutoka kwa utafiti.
Sekta zote za jamii zilizoathiriwa na, au zinazohusika na kufanya, utafiti wa alama za kibayolojia zinahitaji kuhusishwa katika mchakato wa kufanya maamuzi kuhusu jinsi ya kushughulikia taarifa zinazotolewa na utafiti. Taratibu mahususi za kuzuia au kushinda migogoro ya kimaadili inayoweza kuepukika zinapaswa kuendelezwa ndani ya mifumo ya kisheria na kijamii ya eneo au nchi. Hata hivyo, kila hali inawakilisha seti tofauti ya maswali na mitego, na hakuna utaratibu mmoja wa kuhusika kwa umma unaoweza kutengenezwa ili kushughulikia matumizi yote ya viashirio vya kufichua.
Tathmini ya sumu ya kijeni ni tathmini ya mawakala kwa uwezo wao wa kushawishi aina yoyote kati ya tatu za jumla za mabadiliko (mabadiliko) katika nyenzo za kijeni (DNA): jeni, kromosomu na jeni. Katika viumbe kama vile wanadamu, jeni huundwa na DNA, ambayo ina vitengo vya mtu binafsi vinavyoitwa besi za nukleotidi. Jeni hizo zimepangwa katika miundo tofauti inayoitwa kromosomu. Genotoxicity inaweza kusababisha athari kubwa na zisizoweza kutenduliwa kwa afya ya binadamu. Uharibifu wa genotoxic ni hatua muhimu katika introduktionsutbildning ya kansa na inaweza pia kuhusishwa katika introduktionsutbildning ya kasoro kuzaliwa na kifo fetal. Madarasa matatu ya mabadiliko yaliyotajwa hapo juu yanaweza kutokea ndani ya mojawapo ya aina mbili za tishu zinazomilikiwa na viumbe kama vile binadamu: manii au mayai (seli za vijidudu) na tishu zilizobaki (seli za somatic).
Tathmini zinazopima mabadiliko ya jeni ni zile zinazotambua uingizwaji, uongezaji au ufutaji wa nyukleotidi ndani ya jeni. Vipimo vinavyopima mabadiliko ya kromosomu ni zile zinazotambua mapumziko au upangaji upya wa kromosomu unaohusisha kromosomu moja au zaidi. Vipimo vinavyopima mabadiliko ya jeni ni zile zinazotambua mabadiliko katika idadi ya kromosomu, hali inayoitwa aneuploidy. Tathmini ya sumu ya kijenetiki imebadilika sana tangu maendeleo ya Herman Muller mnamo 1927 ya jaribio la kwanza la kugundua mawakala wa genotoxic (mutagenic). Tangu wakati huo, zaidi ya majaribio 200 yametengenezwa ambayo yanapima mabadiliko katika DNA; hata hivyo, chini ya majaribio kumi hutumiwa kwa kawaida leo kwa tathmini ya sumu ya kijeni. Nakala hii inakagua majaribio haya, inaelezea kile wanachopima, na inachunguza jukumu la majaribio haya katika tathmini ya sumu.
Utambuzi wa Hatari za Saratani Kabla ya Maendeleo ya Fieldof Genetic Toxicology
Dawa ya sumu ya kijeni imekuwa sehemu muhimu ya mchakato wa jumla wa tathmini ya hatari na imeongezeka katika siku za hivi karibuni kama kitabiri cha kutegemewa cha shughuli za kusababisha kansa. Hata hivyo, kabla ya maendeleo ya sumu ya kijeni (kabla ya 1970), mbinu nyingine zilitumika na bado zinatumika kutambua hatari zinazoweza kutokea za saratani kwa wanadamu. Kuna kategoria sita kuu za mbinu zinazotumika kwa sasa kutambua hatari za saratani ya binadamu: tafiti za epidemiological, uchunguzi wa muda mrefu wa bioassay, majaribio ya bioassay ya muda wa kati ya vivo, majaribio ya muda mfupi ya vivo na vitro, akili ya bandia (shughuli ya muundo). na uelekezaji unaotegemea utaratibu.
Jedwali la 1 linatoa faida na hasara za njia hizi.
Jedwali 1. Faida na hasara za mbinu za sasa za kutambua hatari za saratani ya binadamu
faida | Hasara | |
tafiti epidemiological | (1) wanadamu ni viashiria vya mwisho vya ugonjwa; (2) kutathmini idadi ya watu nyeti au inayoathiriwa; (3) vikundi vya mfiduo wa kazini; (4) arifa za mlinzi wa mazingira |
(1) kwa ujumla retrospective (vyeti kifo, kukumbuka upendeleo, nk); (2) isiyojali, ya gharama kubwa, ndefu; (3) data ya kuaminika ya mfiduo wakati mwingine haipatikani au ni ngumu kupata; (4) mfiduo wa pamoja, nyingi na ngumu; ukosefu wa cohorts za udhibiti zinazofaa; (5) majaribio juu ya wanadamu ambayo hayajafanywa; (6) kugundua kansa, si kuzuia |
Uchunguzi wa bioassay wa muda mrefu katika vivo | (1) tathmini tarajiwa na za nyuma (uthibitishaji); (2) uwiano bora na kansa za binadamu zilizotambuliwa; (3) viwango vya mfiduo na hali zinazojulikana; (4) hubainisha sumu ya kemikali na madhara ya kusababisha kansa; (5) matokeo yaliyopatikana kwa haraka; (6) ulinganisho wa ubora kati ya madarasa ya kemikali; (7) mifumo shirikishi na shirikishi ya kibayolojia inayohusiana kwa karibu na wanadamu | (1) mara chache kuigwa, rasilimali kubwa; (3) vifaa vichache vinavyofaa kwa majaribio hayo; (4) aina extrapolation mjadala; (5) mifichuo inayotumiwa mara nyingi huwa katika viwango vinavyozidi yale yanayokumbana na binadamu; (6) Mfiduo wa kemikali moja hauigi mfiduo wa binadamu, ambao kwa ujumla huwa na kemikali nyingi kwa wakati mmoja. |
Uchunguzi wa kibayolojia wa kati na mfupi katika vivo na katika vitro | (1) haraka zaidi na ghali zaidi kuliko majaribio mengine; (2) sampuli kubwa ambazo ni rahisi kuigwa; (3) pointi za mwisho zenye maana ya kibayolojia hupimwa (mutation, nk.); (4) inaweza kutumika kama majaribio ya uchunguzi ili kuchagua kemikali kwa ajili ya uchunguzi wa kibayolojia wa muda mrefu |
(1) in vitro haitabiriki kikamilifu katika vivo; (2) kwa kawaida viumbe au chombo maalum; (3) nguvu zisizoweza kulinganishwa na wanyama au binadamu wote |
Muundo wa kemikali - vyama vya shughuli za kibaolojia | (1) rahisi, haraka, na gharama nafuu; (2) ya kuaminika kwa madarasa fulani ya kemikali (kwa mfano, nitrosamines na rangi ya benzidine); (3) iliyotengenezwa kutoka kwa data ya kibiolojia lakini haitegemei majaribio ya ziada ya kibiolojia | (1) sio "kibiolojia"; (2) isipokuwa nyingi kwa sheria zilizotungwa; (3) kuangalia nyuma na mara chache (lakini kuwa) mtarajiwa |
Makisio yanayotokana na utaratibu | (1) sahihi ipasavyo kwa aina fulani za kemikali; (2) inaruhusu uboreshaji wa dhana; (3) inaweza kuelekeza tathmini za hatari kwa makundi nyeti | (1) taratibu za saratani ya kemikali isiyofafanuliwa, nyingi, na uwezekano wa kemikali au darasa maalum; (2) inaweza kushindwa kuangazia tofauti kwa taratibu za jumla |
Misingi ya Mantiki na Dhana ya Tathmini ya Toxicology ya Jenetiki
Ingawa aina na idadi kamili ya vipimo vinavyotumika kutathmini sumu ya kijeni vinabadilika kila mara na kutofautiana kutoka nchi hadi nchi, zinazojulikana zaidi ni pamoja na majaribio ya (1) mabadiliko ya jeni katika bakteria na/au seli za mamalia zilizokuzwa na (2) mabadiliko ya kromosomu katika seli za mamalia zilizokuzwa na/au uboho ndani ya panya walio hai. Baadhi ya majaribio ndani ya kitengo hiki cha pili pia yanaweza kugundua aneuploidy. Ingawa majaribio haya hayatambui mabadiliko katika seli za viini, hutumiwa hasa kwa sababu ya gharama ya ziada na utata wa kufanya majaribio ya seli za viini. Hata hivyo, majaribio ya seli za viini kwenye panya hutumika wakati taarifa kuhusu athari za seli za viini inapohitajika.
Masomo ya kimfumo katika kipindi cha miaka 25 (1970-1995), haswa katika Mpango wa Kitaifa wa Toxicology wa Amerika huko North Carolina, yamesababisha matumizi ya idadi tofauti ya majaribio ya kugundua shughuli za mutajeni za mawakala. Mantiki ya kutathmini manufaa ya majaribio yalitokana na uwezo wao wa kugundua mawakala wanaosababisha saratani kwenye panya na wanaoshukiwa kusababisha saratani kwa wanadamu (yaani, kansajeni). Hii ni kwa sababu tafiti katika miongo kadhaa iliyopita zimeonyesha kwamba seli za saratani zina mabadiliko katika jeni fulani na kwamba kansa nyingi pia ni mutajeni. Kwa hivyo, seli za saratani huonwa kuwa na mabadiliko ya seli-somatic, na kansajenezi inatazamwa kama aina ya mutagenesis ya seli-somatic.
Vipimo vya sumu ya kijeni vinavyotumiwa sana leo vimechaguliwa si kwa sababu ya hifadhidata kubwa tu, gharama ya chini kiasi, na urahisi wa utendakazi, lakini kwa sababu zimeonyeshwa kugundua panya wengi na, kwa kudhaniwa, visababisha kansa za binadamu. Kwa hivyo, majaribio ya sumu ya kijeni hutumiwa kutabiri uwezekano wa kansa ya mawakala.
Maendeleo muhimu ya dhana na vitendo katika uwanja wa sumu ya kijeni ilikuwa ni utambuzi kwamba kansajeni nyingi zilirekebishwa na vimeng'enya ndani ya mwili, na kuunda aina zilizobadilishwa (metabolites) ambazo mara nyingi zilikuwa fomu ya mwisho ya kansa na mutagenic ya kemikali mama. Ili kuiga kimetaboliki hii katika sahani ya petri, Heinrich Malling alionyesha kuwa ujumuishaji wa maandalizi kutoka kwa ini la panya ulikuwa na vimeng'enya vingi vinavyohitajika kutekeleza ubadilishaji au uanzishaji huu wa kimetaboliki. Kwa hivyo, majaribio mengi ya sumu ya maumbile yaliyofanywa katika sahani au zilizopo (in vitro) hutumia uongezaji wa maandalizi ya enzyme sawa. Maandalizi rahisi huitwa mchanganyiko wa S9, na maandalizi yaliyotakaswa huitwa microsomes. Baadhi ya seli za bakteria na mamalia sasa zimeundwa kijeni ili kuwa na baadhi ya jeni kutoka kwa panya au binadamu ambao huzalisha vimeng'enya hivi, hivyo basi kupunguza hitaji la kuongeza mchanganyiko wa S9 au mikrosomu.
Uchunguzi na Mbinu za Toxicology ya Jenetiki
Mifumo ya kimsingi ya bakteria inayotumika kwa uchunguzi wa sumu ya kijenetiki ni upimaji wa utajeni wa Salmonella (Ames) na, kwa kiwango kidogo zaidi, aina ya WP2 ya Escherichia coli. Uchunguzi wa katikati ya miaka ya 1980 ulionyesha kuwa matumizi ya aina mbili pekee za mfumo wa Salmonella (TA98 na TA100) yalitosha kugundua takriban 90% ya mutajeni zinazojulikana za Salmonella. Kwa hivyo, aina hizi mbili hutumiwa kwa madhumuni mengi ya uchunguzi; hata hivyo, aina nyingine mbalimbali zinapatikana kwa majaribio ya kina zaidi.
Uchambuzi huu unafanywa kwa njia mbalimbali, lakini taratibu mbili za jumla ni ujumuishaji wa sahani na majaribio ya kusimamishwa kwa kioevu. Katika kipimo cha ujumuishaji wa sahani, seli, kemikali ya majaribio na (inapohitajika) S9 huongezwa pamoja kwenye agari iliyoyeyuka na kumwagwa kwenye uso wa sahani ya agar petri. Agar ya juu inakuwa ngumu ndani ya dakika chache, na sahani hudumishwa kwa siku mbili hadi tatu, baada ya hapo seli zinazobadilika zimekua na kuunda vikundi vinavyoweza kuonekana vya seli zinazoitwa makoloni, ambazo huhesabiwa. Agar medium ina mawakala wa kuchagua au inaundwa na viungo hivi kwamba ni seli mpya tu zilizobadilishwa zitakua. Kipimo cha incubation ya kioevu ni sawa, isipokuwa seli, wakala wa mtihani, na S9 huwekwa pamoja katika kioevu ambacho hakina agar iliyoyeyuka, na kisha seli huoshwa bila wakala wa mtihani na S9 na kupandwa kwenye agar.
Mabadiliko katika seli za mamalia waliokuzwa hugunduliwa kimsingi katika moja ya jeni mbili: hprt na tk. Sawa na vipimo vya bakteria, mistari ya seli ya mamalia (iliyotengenezwa kutoka kwa panya au seli za binadamu) huwekwa wazi kwa wakala wa majaribio katika vyombo vya utamaduni wa plastiki au mirija na kisha hupakwa kwenye vyombo vya utamaduni ambavyo vina wastani na wakala wa kuchagua ambao huruhusu seli zinazobadilika tu kukua. . Vipimo vilivyotumika kwa madhumuni haya ni pamoja na CHO/HPRT, TK6, na lymphoma ya panya L5178Y/TK.+ / - majaribio. Mistari mingine ya seli iliyo na mabadiliko mbalimbali ya kurekebisha DNA na vile vile iliyo na baadhi ya jeni za binadamu zinazohusika katika kimetaboliki pia hutumiwa. Mifumo hii inaruhusu urejeshaji wa mabadiliko ndani ya jeni (mutation ya jeni) pamoja na mabadiliko yanayohusisha maeneo ya kromosomu pembeni ya jeni (mutation kromosomu). Walakini, aina hii ya mwisho ya mutation inalipwa kwa kiwango kikubwa zaidi na tk mifumo ya jeni kuliko hprt mifumo ya jeni kutokana na eneo la tk jeni.
Sawa na upimaji wa ujazo wa kioevu kwa utajeni wa bakteria, majaribio ya utajeni ya seli ya mamalia kwa ujumla huhusisha kufichua kwa seli katika sahani za utamaduni au mirija mbele ya wakala wa majaribio na S9 kwa saa kadhaa. Kisha seli huoshwa, na kukuzwa kwa siku kadhaa zaidi ili kuruhusu bidhaa za jeni za kawaida (za aina ya mwitu) kuharibiwa na bidhaa mpya za jeni zinazobadilika kuonyeshwa na kukusanyika, na kisha hupandwa kwa kati iliyo na wakala wa kuchagua ambao unaruhusu. seli mutant tu kukua. Kama vipimo vya bakteria, seli zinazobadilika hukua na kuwa koloni zinazoweza kutambulika ambazo huhesabiwa.
Mabadiliko ya kromosomu hutambuliwa hasa na majaribio ya cytogenetic, ambayo yanahusisha kufichua panya na/au seli za panya au binadamu katika sahani za kitamaduni kwa kemikali ya majaribio, kuruhusu mgawanyiko wa seli moja au zaidi kutokea, kuchafua kromosomu, na kisha kuchunguza kromosomu kwa macho kupitia darubini. kugundua mabadiliko katika muundo au idadi ya kromosomu. Ingawa vidokezo mbalimbali vinaweza kuchunguzwa, viwili ambavyo kwa sasa vinakubaliwa na mashirika ya udhibiti kuwa vina maana zaidi ni mtengano wa kromosomu na kategoria ndogo inayoitwa mikronuclei.
Mafunzo na utaalamu wa kutosha unahitajika ili kupata alama za seli kwa uwepo wa kutofautiana kwa kromosomu, na kufanya utaratibu huu wa gharama kubwa katika suala la muda na pesa. Kinyume chake, nyuklia zinahitaji mafunzo kidogo, na utambuzi wao unaweza kuwa wa kiotomatiki. Nuclei ndogo huonekana kama nukta ndogo ndani ya seli ambazo ni tofauti na kiini, ambacho kina kromosomu. Nuclei ndogo hutokana na kuvunjika kwa kromosomu au kutoka kwa aneuploidy. Kwa sababu ya urahisi wa kupata alama za nyuklea ikilinganishwa na kupotoka kwa kromosomu, na kwa sababu tafiti za hivi majuzi zinaonyesha kuwa mawakala ambao huchochea ukeukaji wa kromosomu kwenye uboho wa panya hai kwa ujumla hushawishi mikronuclei kwenye tishu hii, mikronuclei sasa hupimwa kwa kawaida kama dalili ya uwezo wa wakala wa kushawishi mabadiliko ya kromosomu.
Ingawa vipimo vya chembechembe za viini hutumika mara chache sana kuliko vipimo vingine vilivyoelezwa hapo juu, ni muhimu sana katika kubainisha kama wakala anahatarisha seli za viini, mabadiliko ambayo yanaweza kusababisha athari za kiafya katika vizazi vinavyofuata. Upimaji wa seli za viini unaotumika sana uko kwenye panya, na unahusisha mifumo inayotambua (1) uhamishaji unaoweza kurithiwa (kubadilishana) kati ya kromosomu (jaribio la kurithika la uhamishaji), (2) mabadiliko ya jeni au kromosomu yanayohusisha jeni mahususi (locus inayoonekana au ya kibayolojia. majaribio), na (3) mabadiliko yanayoathiri uwezekano (jaribio kuu la kuua). Kama ilivyo kwa majaribio ya seli-somatiki, dhana ya kufanya kazi na majaribio ya seli-jidudu ni kwamba mawakala chanya katika majaribio haya yanachukuliwa kuwa yanaweza kuwa mutajeni za seli za viini vya binadamu.
Hali ya Sasa na Matarajio ya Baadaye
Tafiti za hivi majuzi zimeonyesha kuwa ni taarifa tatu tu zilizohitajika kugundua takriban 90% ya seti ya visababisha kansa 41 vya panya (yaani, visababisha kansa vya binadamu vinavyodhaniwa kuwa ni na mutajeni za seli-somatic). Hizi ni pamoja na (1) ujuzi wa muundo wa kemikali wa wakala, hasa ikiwa ina sehemu za electrophilic (angalia sehemu ya uhusiano wa shughuli za muundo); (2) data ya Salmonella mutagenicity; na (3) data kutoka kwa jaribio la siku 90 la sumu sugu katika panya (panya na panya). Hakika, kimsingi kanojeni zote za binadamu zilizotangazwa na IARC zinaweza kutambulika kama mutajeni kwa kutumia tu kipimo cha Salmonella na upimaji wa uboho wa panya. Matumizi ya vipimo hivi vya utajeni katika kugundua uwezekano wa kusababisha kansa za binadamu yanaungwa mkono zaidi na ugunduzi kwamba kansajeni nyingi za binadamu ni kansa katika panya na panya (trans-species carcinogens) na kwamba kansajeni nyingi za trans-spishi ni za kubadilika katika Salmonella na/au huchochea mikronuclei. kwenye uboho wa panya.
Pamoja na maendeleo katika teknolojia ya DNA, mradi wa chembe za urithi wa binadamu, na uelewa ulioboreshwa wa jukumu la mabadiliko katika saratani, majaribio mapya ya sumu ya jeni yanatengenezwa ambayo huenda yakajumuishwa katika taratibu za kawaida za uchunguzi. Miongoni mwao ni matumizi ya seli za transgenic na panya. Mifumo ya kubadilisha jeni ni ile ambayo jeni kutoka kwa spishi nyingine imeingizwa kwenye seli au kiumbe. Kwa mfano, panya waliobadilika maumbile sasa wako katika matumizi ya majaribio ambayo yanaruhusu ugunduzi wa mabadiliko katika kiungo au tishu yoyote ya mnyama, kulingana na kuanzishwa kwa jeni la bakteria kwenye panya. Seli za bakteria, kama vile Salmonella, na seli za mamalia (pamoja na mistari ya seli ya binadamu) sasa zinapatikana ambazo zina jeni zinazohusika katika ubadilishanaji wa mawakala wa kusababisha kansa/mutajeni, kama vile jeni za P450. Uchanganuzi wa molekuli ya mabadiliko halisi yanayotokana na jeni-badiliko ndani ya panya zinazobadilika jeni, au ndani ya jeni asili kama vile hprt, au jeni zinazolengwa ndani ya Salmonella sasa zinaweza kufanywa, ili hali halisi ya mabadiliko yanayosababishwa na kemikali iweze kubainishwa, kutoa maarifa kuhusu utaratibu wa utendaji wa kemikali hiyo na kuruhusu ulinganisho na mabadiliko katika binadamu ambayo yanaonekana kwa wakala. .
Maendeleo ya molekuli katika cytogenetics sasa yanaruhusu utathmini wa kina zaidi wa mabadiliko ya kromosomu. Hizi ni pamoja na utumizi wa vichunguzi (vipande vidogo vya DNA) ambavyo huambatanisha (mseto) kwa chembe hususa za urithi. Mipangilio upya ya jeni kwenye kromosomu inaweza kisha kufichuliwa na eneo lililobadilishwa la vichunguzi, ambavyo vina mwanga wa umeme na kuonekana kwa urahisi kama sehemu za rangi kwenye kromosomu. Upimaji wa elektrophoresis ya jeli ya seli moja kwa ajili ya kuvunjika kwa DNA (hujulikana kama "comet" assay) huruhusu ugunduzi wa mianya ya DNA ndani ya seli moja na inaweza kuwa zana muhimu sana pamoja na mbinu za cytogenetic za kugundua uharibifu wa kromosomu.
Baada ya miaka mingi ya matumizi na utengenezaji wa hifadhidata kubwa na iliyoandaliwa kwa utaratibu, tathmini ya sumu ya kijeni sasa inaweza kufanywa kwa majaribio machache tu kwa gharama ndogo katika muda mfupi (wiki chache). Data inayotolewa inaweza kutumika kutabiri uwezo wa wakala kuwa panya na, kwa kukisia, saratani ya binadamu/seli ya seli ya somatic. Uwezo kama huo hufanya iwezekane kupunguza kuanzishwa kwa mazingira ya mawakala wa mutagenic na kansa na kukuza mawakala mbadala, yasiyo ya kubadilika. Masomo ya siku zijazo yanapaswa kusababisha njia bora zaidi na utabiri mkubwa kuliko majaribio ya sasa.
Kuibuka kwa teknolojia za hali ya juu katika biolojia ya molekuli na seli kumechochea mageuzi ya haraka kiasi katika sayansi ya maisha, ikiwa ni pamoja na sumu. Kwa kweli, lengo la toxicology ni kuhama kutoka kwa wanyama wote na idadi ya wanyama wote hadi seli na molekuli za wanyama binafsi na wanadamu. Tangu katikati ya miaka ya 1980, wataalam wa sumu wameanza kutumia mbinu hizi mpya katika kutathmini athari za kemikali kwenye mifumo hai. Kama maendeleo ya kimantiki, njia kama hizo zinarekebishwa kwa madhumuni ya upimaji wa sumu. Maendeleo haya ya kisayansi yamefanya kazi pamoja na mambo ya kijamii na kiuchumi ili kuleta mabadiliko katika tathmini ya usalama wa bidhaa na hatari inayoweza kutokea.
Mambo ya kiuchumi yanahusiana haswa na kiasi cha nyenzo ambazo lazima zijaribiwe. Wingi wa vipodozi vipya, dawa, dawa za kuulia wadudu, kemikali na bidhaa za nyumbani huletwa sokoni kila mwaka. Bidhaa hizi zote lazima zitathminiwe kwa uwezekano wa sumu yao. Aidha, kuna mrundikano wa kemikali ambazo tayari zinatumika ambazo hazijafanyiwa majaribio ya kutosha. Jukumu kubwa la kupata taarifa za kina za usalama juu ya kemikali hizi zote kwa kutumia mbinu za jadi za kupima wanyama litakuwa ghali katika suala la pesa na wakati, ikiwa lingeweza kutimizwa.
Pia kuna masuala ya kijamii yanayohusiana na afya na usalama wa umma, pamoja na kuongeza wasiwasi wa umma kuhusu matumizi ya wanyama kwa ajili ya kupima usalama wa bidhaa. Kuhusiana na usalama wa binadamu, vikundi vya utetezi wa maslahi ya umma na mazingira vimeweka shinikizo kubwa kwa mashirika ya serikali kutumia kanuni kali zaidi kuhusu kemikali. Mfano wa hivi majuzi umekuwa harakati za baadhi ya vikundi vya mazingira kupiga marufuku misombo ya klorini na klorini nchini Marekani. Moja ya motisha kwa hatua hiyo kali iko katika ukweli kwamba wengi wa misombo hii haijawahi kupimwa vya kutosha. Kwa mtazamo wa kitoksini, dhana ya kupiga marufuku kundi zima la kemikali tofauti kulingana na uwepo wa klorini sio sawa kisayansi na kutowajibika. Hata hivyo, inaeleweka kwamba kwa mtazamo wa umma, lazima kuwe na uhakika kwamba kemikali zinazotolewa kwenye mazingira hazileti hatari kubwa kiafya. Hali kama hiyo inasisitiza haja ya mbinu bora zaidi na za haraka za kutathmini sumu.
Wasiwasi mwingine wa kijamii ambao umeathiri eneo la upimaji wa sumu ni ustawi wa wanyama. Idadi inayoongezeka ya vikundi vya ulinzi wa wanyama ulimwenguni kote yametoa upinzani mkubwa kwa matumizi ya wanyama wote kwa majaribio ya usalama wa bidhaa. Kampeni zinazoendelea zimefanywa dhidi ya watengenezaji wa vipodozi, kaya na bidhaa za utunzaji wa kibinafsi na dawa katika majaribio ya kukomesha upimaji wa wanyama. Juhudi kama hizo barani Ulaya zimesababisha kupitishwa kwa Marekebisho ya Sita ya Maelekezo 76/768/EEC (Maelekezo ya Vipodozi). Matokeo ya Maelekezo haya ni kwamba bidhaa za vipodozi au viambato vya vipodozi ambavyo vimejaribiwa kwa wanyama baada ya Januari 1, 1998 haziwezi kuuzwa katika Umoja wa Ulaya, isipokuwa mbinu mbadala hazijathibitishwa vya kutosha. Ingawa Maelekezo haya hayana mamlaka juu ya uuzaji wa bidhaa kama hizo nchini Marekani au nchi nyingine, yataathiri kwa kiasi kikubwa makampuni hayo ambayo yana masoko ya kimataifa ambayo yanajumuisha Ulaya.
Wazo la njia mbadala, ambayo ni msingi wa ukuzaji wa majaribio isipokuwa yale ya wanyama wote, inafafanuliwa na tatu. Rs: kupunguza kwa idadi ya wanyama wanaotumiwa; uboreshaji ya itifaki ili wanyama wapate dhiki kidogo au usumbufu; na mbadala ya majaribio ya sasa ya wanyama yenye majaribio ya ndani (yaani, majaribio yaliyofanywa nje ya mnyama aliye hai), miundo ya kompyuta au majaribio ya wanyama wenye uti wa chini au spishi zisizo na uti wa mgongo. Watatu hao Rilianzishwa katika kitabu kilichochapishwa mwaka wa 1959 na wanasayansi wawili wa Uingereza, WMS Russell na Rex Burch, Kanuni za Mbinu ya Majaribio ya Kibinadamu. Russell na Burch walidumisha kwamba njia pekee ambayo matokeo halali ya kisayansi yanaweza kupatikana ni kupitia matibabu ya kibinadamu ya wanyama, na waliamini kuwa mbinu zinapaswa kutengenezwa ili kupunguza matumizi ya wanyama na hatimaye kuchukua nafasi yake. Inafurahisha, kanuni zilizoainishwa na Russell na Burch hazikuzingatiwa sana hadi kuanza tena kwa harakati za ustawi wa wanyama katikati ya miaka ya 1970. Leo dhana ya watatu Rs iko mstari wa mbele sana kuhusiana na utafiti, upimaji na elimu.
Kwa muhtasari, uundaji wa mbinu za majaribio ya vitro umeathiriwa na mambo mbalimbali ambayo yameungana katika kipindi cha miaka kumi hadi 20 iliyopita. Ni vigumu kujua ikiwa mojawapo ya mambo haya pekee yangekuwa na athari kubwa kama hiyo kwenye mikakati ya kupima sumu.
Dhana ya Vipimo vya sumu ya In Vitro
Sehemu hii itazingatia tu mbinu za in vitro za kutathmini sumu, kama mojawapo ya njia mbadala za majaribio ya wanyama wote. Njia mbadala za ziada zisizo za wanyama kama vile uundaji wa muundo wa kompyuta na uhusiano wa kiasi wa shughuli za muundo zimejadiliwa katika vifungu vingine vya sura hii.
Uchunguzi wa in vitro kwa ujumla hufanywa katika seli za wanyama au binadamu au tishu nje ya mwili. In vitro maana yake halisi ni "kwenye glasi", na inarejelea taratibu zinazofanywa kwa nyenzo hai au vifaa vya kuishi vilivyokuzwa katika vyombo vya petri au kwenye mirija ya majaribio chini ya hali maalum. Hizi zinaweza kulinganishwa na masomo ya vivo, au yale yaliyofanywa "katika mnyama aliye hai". Ingawa ni vigumu, au haiwezekani, kutabiri athari za kemikali kwenye kiumbe changamano wakati uchunguzi umefungwa kwa aina moja ya seli kwenye sahani, tafiti za ndani hutoa kiasi kikubwa cha habari kuhusu sumu ya asili pia. kama njia za seli na molekuli za sumu. Kwa kuongezea, hutoa faida nyingi juu ya tafiti za vivo kwa kuwa kwa ujumla ni za bei nafuu na zinaweza kufanywa chini ya hali zilizodhibitiwa zaidi. Zaidi ya hayo, licha ya ukweli kwamba idadi ndogo ya wanyama bado inahitajika kupata seli kwa ajili ya tamaduni za vitro, mbinu hizi zinaweza kuchukuliwa kuwa njia mbadala za kupunguza (kwani wanyama wengi wachache hutumiwa ikilinganishwa na masomo ya vivo) na mbadala za uboreshaji (kwa sababu zinaondoa hitaji). kuwaweka wanyama kwenye matokeo mabaya ya sumu yaliyowekwa na majaribio ya vivo).
Ili kutafsiri matokeo ya vipimo vya sumu ya vitro, kuamua umuhimu wao katika kutathmini sumu na kuhusisha mchakato wa jumla wa kitoksini katika vivo, ni muhimu kuelewa ni sehemu gani ya mchakato wa kitoksini inayochunguzwa. Mchakato mzima wa kitoksini unajumuisha matukio ambayo huanza na mfiduo wa kiumbe kwa wakala wa kimwili au kemikali, maendeleo kupitia mwingiliano wa seli na molekuli na hatimaye kujidhihirisha wenyewe katika majibu ya viumbe vyote. Vipimo vya in vitro kwa ujumla ni mdogo kwa sehemu ya mchakato wa kitoksini unaofanyika katika kiwango cha seli na molekuli. Aina za taarifa zinazoweza kupatikana kutokana na tafiti za ndani ni pamoja na njia za kimetaboliki, mwingiliano wa metabolites hai zenye shabaha za seli na molekuli na viambajengo vya sumu vinavyoweza kupimika ambavyo vinaweza kutumika kama viashirio vya molekuli vya kufichuliwa. Katika hali nzuri, utaratibu wa sumu ya kila kemikali kutoka kwa kufichuliwa kwa udhihirisho wa kiumbe utajulikana, ili habari iliyopatikana kutoka kwa vipimo vya ndani inaweza kufasiriwa kikamilifu na kuhusiana na mwitikio wa kiumbe kizima. Walakini, hii haiwezekani, kwani ni mifumo michache kamili ya kitoksini imefafanuliwa. Kwa hivyo, wataalam wa sumu wanakabiliwa na hali ambayo matokeo ya mtihani wa vitro hayawezi kutumika kama utabiri sahihi kabisa wa sumu ya vivo kwa sababu utaratibu haujulikani. Hata hivyo, mara kwa mara wakati wa mchakato wa kuunda mtihani wa ndani, vipengele vya utaratibu wa seli na molekuli za sumu hufafanuliwa.
Mojawapo ya maswala muhimu ambayo hayajatatuliwa yanayozunguka ukuzaji na utekelezaji wa majaribio ya ndani yanahusiana na kuzingatia: je, yanapaswa kuwa ya msingi au inatosha kuwa ya maelezo? Ni bora bila ubishi kutoka kwa mtazamo wa kisayansi kutumia majaribio yanayotegemea kikanika pekee kama vibadala vya majaribio ya vivo. Walakini kwa kukosekana kwa maarifa kamili ya fundi, matarajio ya kukuza vipimo vya vitro kuchukua nafasi ya vipimo vya wanyama wote katika siku za usoni ni karibu hakuna. Hii, hata hivyo, haiondoi matumizi ya aina za ufafanuzi zaidi kama zana za uchunguzi wa mapema, ambayo ni kesi kwa sasa. Skrini hizi zimesababisha kupungua kwa kiasi kikubwa kwa matumizi ya wanyama. Kwa hivyo, hadi wakati ambapo maelezo zaidi ya kiufundi yanatolewa, inaweza kuwa muhimu kuajiri kwa kiwango kidogo zaidi, majaribio ambayo matokeo yake yanahusiana vyema na yale yaliyopatikana katika vivo.
Vipimo vya Vitro vya Cytotoxicity
Katika sehemu hii, majaribio kadhaa ya ndani ambayo yametengenezwa ili kutathmini uwezo wa cytotoxic wa kemikali yataelezwa. Kwa sehemu kubwa, majaribio haya ni rahisi kufanya na uchambuzi unaweza kuwa wa kiotomatiki. Jaribio la kawaida la in vitro kwa cytotoxicity ni kipimo chekundu kisicho na upande. Upimaji huu unafanywa kwenye seli katika utamaduni, na kwa matumizi mengi, seli zinaweza kudumishwa katika sahani za utamaduni ambazo zina visima vidogo 96, kila kipenyo cha 6.4mm. Kwa kuwa kila kisima kinaweza kutumika kwa uamuzi mmoja, mpangilio huu unaweza kukidhi viwango vingi vya kemikali ya majaribio pamoja na vidhibiti chanya na hasi vyenye idadi ya kutosha ya nakala kwa kila moja. Kufuatia matibabu ya seli zilizo na viwango mbalimbali vya kemikali ya majaribio kuanzia angalau oda mbili za ukubwa (kwa mfano, kutoka 0.01mM hadi 1mM), pamoja na kemikali chanya na hasi za kudhibiti, seli huoshwa na kutibiwa na nyekundu isiyo na upande, a. rangi ambayo inaweza kuchukuliwa na kubakiwa na seli hai pekee. Rangi inaweza kuongezwa baada ya kuondolewa kwa kemikali ya majaribio ili kubaini athari za mara moja, au inaweza kuongezwa kwa nyakati tofauti baada ya kemikali ya majaribio kuondolewa ili kubaini madhara limbikizi au kuchelewa. Uzito wa rangi katika kila kisima hulingana na idadi ya seli hai kwenye kisima hicho. Uzito wa rangi hupimwa kwa spectrophotometer ambayo inaweza kuwa na kisoma sahani. Msomaji wa sahani amepangwa kutoa vipimo vya mtu binafsi kwa kila moja ya visima 96 vya sahani ya utamaduni. Mbinu hii ya kiotomatiki huruhusu mpelelezi kufanya kwa haraka jaribio la kujibu umakini na kupata data muhimu kitakwimu.
Uchunguzi mwingine rahisi wa cytotoxicity ni mtihani wa MTT. MTT (3[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazolium bromidi) ni rangi ya tetrazoli ambayo hupunguzwa na vimeng'enya vya mitochondrial hadi rangi ya buluu. Seli zilizo na mitochondria inayoweza kutumika ndizo zitabaki na uwezo wa kutekeleza majibu haya; kwa hiyo ukubwa wa rangi unahusiana moja kwa moja na kiwango cha uadilifu wa mitochondrial. Hili ni jaribio muhimu la kugundua misombo ya jumla ya sitotoxic na vile vile mawakala ambao hulenga mitochondria.
Kipimo cha shughuli ya lactate dehydrogenase (LDH) pia hutumika kama kipimo cha msingi cha sitotoxicity. Kimeng'enya hiki kwa kawaida kipo kwenye saitoplazimu ya chembe hai na hutolewa katika njia ya utamaduni wa seli kupitia utando wa seli unaovuja wa seli zilizokufa au zinazokufa ambazo zimeathiriwa vibaya na wakala wa sumu. Kiasi kidogo cha njia ya kitamaduni kinaweza kuondolewa kwa nyakati tofauti baada ya matibabu ya kemikali ya seli ili kupima kiwango cha LDH iliyotolewa na kuamua muda wa sumu. Ingawa jaribio la kutolewa kwa LDH ni tathmini ya jumla sana ya cytotoxicity, ni muhimu kwa sababu ni rahisi kutekeleza na inaweza kufanywa kwa wakati halisi.
Kuna njia nyingi mpya zinazotengenezwa ili kugundua uharibifu wa seli. Mbinu za kisasa zaidi hutumia uchunguzi wa umeme kupima anuwai ya vigezo vya ndani ya seli, kama vile kutolewa kwa kalsiamu na mabadiliko ya pH na uwezo wa utando. Kwa ujumla, uchunguzi huu ni nyeti sana na unaweza kutambua mabadiliko fiche zaidi ya seli, hivyo basi kupunguza hitaji la kutumia kifo cha seli kama mwisho. Kwa kuongeza, nyingi za majaribio haya ya fluorescent yanaweza kujiendesha kwa kutumia sahani za visima 96 na visoma sahani za fluorescent.
Baada ya data kukusanywa juu ya mfululizo wa kemikali kwa kutumia mojawapo ya majaribio haya, sumu ya jamaa inaweza kutambuliwa. Sumu ya jamaa ya kemikali, kama inavyobainishwa katika jaribio la ndani, inaweza kuonyeshwa kama ukolezi unaoleta athari ya 50% kwenye mwitikio wa mwisho wa seli ambazo hazijatibiwa. Uamuzi huu unajulikana kama EC50 (Eyenye ufanisi Concentration kwa 50% ya seli) na inaweza kutumika kulinganisha sumu ya kemikali tofauti katika vitro. (Neno kama hilo linalotumika katika kutathmini kiwango cha sumu ni IC50, ikionyesha mkusanyiko wa kemikali ambayo husababisha kizuizi cha 50% cha mchakato wa seli, kwa mfano, uwezo wa kuchukua nyekundu isiyo na upande.) Si rahisi kutathmini ikiwa sumu ya jamaa katika vitro ya kemikali inalinganishwa na jamaa zao katika Vivo sumu, kwa kuwa kuna mambo mengi ya kutatanisha katika mfumo wa vivo, kama vile toxicokinetics, metaboli, ukarabati na taratibu za ulinzi. Kwa kuongezea, kwa kuwa nyingi za majaribio haya hupima ncha za jumla za sitotoxicity, hazitegemei kikanika. Kwa hivyo, makubaliano kati ya sumu ya vitro na vivo ni uhusiano tu. Licha ya ugumu mwingi na ugumu wa kuzidisha kutoka kwa vitro hadi kwenye vivo, majaribio haya ya ndani yanaonekana kuwa ya thamani sana kwa sababu ni rahisi na ya bei rahisi kutekeleza na yanaweza kutumika kama skrini kuashiria dawa au kemikali zenye sumu kali katika hatua za mwanzo za maendeleo.
Sumu ya Organ inayolengwa
Vipimo vya in vitro pia vinaweza kutumika kutathmini sumu ya kiungo kinacholengwa. Kuna idadi ya matatizo yanayohusiana na kubuni vipimo hivyo, inayojulikana zaidi ni kutokuwa na uwezo wa mifumo ya vitro kudumisha vipengele vingi vya chombo katika vivo. Mara kwa mara, seli zinapochukuliwa kutoka kwa wanyama na kuwekwa kwenye utamaduni, huwa aidha huharibika haraka na/au kutengana, yaani, kupoteza utendaji wao kama wa kiungo na kuwa generic zaidi. Hii inaleta tatizo kwa kuwa ndani ya muda mfupi, kwa kawaida siku chache, tamaduni hazifai tena kutathmini athari za sumu kwenye kiungo.
Mengi ya matatizo haya yanatatuliwa kwa sababu ya maendeleo ya hivi majuzi katika biolojia ya molekuli na seli. Taarifa zinazopatikana kuhusu mazingira ya seli katika vivo zinaweza kutumika katika kurekebisha hali ya utamaduni katika vitro. Tangu katikati ya miaka ya 1980, sababu mpya za ukuaji na saitokini zimegunduliwa, na nyingi kati ya hizi sasa zinapatikana kibiashara. Ongezeko la vipengele hivi kwa seli katika utamaduni husaidia kuhifadhi uadilifu wao na pia kunaweza kusaidia kuhifadhi utendaji tofauti zaidi kwa muda mrefu. Masomo mengine ya msingi yameongeza ujuzi wa mahitaji ya lishe na homoni ya seli katika utamaduni, ili vyombo vya habari vipya vitengenezwe. Maendeleo ya hivi majuzi pia yamefanywa katika kutambua matiti ya asili na bandia ya ziada ambayo seli zinaweza kukuzwa. Utamaduni wa seli kwenye matiti hizi tofauti unaweza kuwa na athari kubwa kwa muundo na utendaji wao. Faida kuu inayotokana na ujuzi huu ni uwezo wa kudhibiti kwa ustadi mazingira ya seli katika utamaduni na kuchunguza kibinafsi athari za mambo haya kwenye michakato ya msingi ya seli na juu ya majibu yao kwa mawakala tofauti wa kemikali. Kwa kifupi, mifumo hii inaweza kutoa ufahamu mkubwa juu ya mifumo mahususi ya chombo cha sumu.
Masomo mengi ya sumu ya viungo hulengwa katika seli za msingi, ambazo kwa ufafanuzi zimetengwa hivi karibuni kutoka kwa chombo, na kwa kawaida huonyesha maisha mafupi katika utamaduni. Kuna faida nyingi za kuwa na tamaduni za msingi za aina ya seli moja kutoka kwa chombo kwa ajili ya tathmini ya sumu. Kutoka kwa mtazamo wa kiufundi, tamaduni kama hizo ni muhimu kwa kusoma shabaha maalum za seli za kemikali. Katika baadhi ya matukio, aina mbili au zaidi za seli kutoka kwa kiungo zinaweza kukuzwa pamoja, na hii inatoa faida zaidi ya kuweza kuangalia mwingiliano wa seli katika kukabiliana na sumu. Baadhi ya mifumo ya tamaduni shirikishi ya ngozi imeundwa ili kuunda muundo wa pande tatu unaofanana na ngozi katika vivo. Inawezekana pia kukuza seli kutoka kwa viungo tofauti - kwa mfano, ini na figo. Utamaduni wa aina hii unaweza kuwa muhimu katika kutathmini athari mahususi kwa seli za figo, za kemikali ambayo lazima iwe imeamilishwa kwenye ini.
Zana za kibaolojia za molekuli pia zimekuwa na jukumu muhimu katika uundaji wa mistari ya seli ambayo inaweza kuwa muhimu kwa kupima sumu ya chombo kinacholengwa. Mistari hii ya seli huzalishwa kwa kuhamisha DNA hadi kwenye seli za msingi. Katika utaratibu wa uhamishaji, seli na DNA hutibiwa hivi kwamba DNA inaweza kuchukuliwa na seli. DNA kwa kawaida hutoka kwa virusi na huwa na jeni au jeni ambazo, zinapoonyeshwa, huruhusu seli kutokufa (yaani, kuweza kuishi na kukua kwa muda mrefu katika utamaduni). DNA pia inaweza kutengenezwa ili jeni isiyoweza kufa idhibitiwe na mkuzaji asiyeweza kubadilika. Faida ya aina hii ya uundaji ni kwamba seli zitagawanyika tu wakati zinapokea kichocheo kinachofaa cha kemikali ili kuruhusu kujieleza kwa jeni isiyoweza kufa. Mfano wa muundo kama huo ni jeni kubwa ya antijeni ya T kutoka kwa Virusi vya Simian 40 (SV40) (jeni isiyoweza kufa), ikitanguliwa na eneo la mkuzaji wa jeni la metallothionein, ambalo huchochewa na uwepo wa chuma katika media ya kitamaduni. Kwa hivyo, baada ya jeni kuhamishiwa kwenye seli, seli zinaweza kutibiwa kwa viwango vya chini vya zinki ili kumsisimua mtangazaji wa MT na kuwasha usemi wa jeni ya antijeni ya T. Chini ya hali hizi, seli huongezeka. Wakati zinki inapoondolewa kutoka kwa kati, seli huacha kugawanyika na chini ya hali nzuri hurudi kwenye hali ambapo zinaelezea kazi zao maalum za tishu.
Uwezo wa kuzalisha seli zisizoweza kufa pamoja na maendeleo katika teknolojia ya utamaduni wa seli umechangia pakubwa katika uundaji wa mistari ya seli kutoka kwa viungo vingi tofauti, ikiwa ni pamoja na ubongo, figo na ini. Hata hivyo, kabla ya mistari hii ya seli inaweza kutumika kama mbadala wa aina halisi za seli, lazima zibainishwe kwa uangalifu ili kubaini jinsi zilivyo "kawaida".
Mifumo mingine ya in vitro ya kusoma sumu ya viungo inayolengwa inahusisha kuongezeka kwa utata. Mifumo ya in vitro inapoendelea katika uchangamano kutoka kwa seli moja hadi utamaduni wa kiungo kizima, huwa inalinganishwa zaidi na mazingira ya ndani, lakini wakati huo huo inakuwa vigumu zaidi kudhibiti kutokana na kuongezeka kwa idadi ya vigeuzo. Kwa hivyo, kile kinachoweza kupatikana katika kuhamia kiwango cha juu cha shirika kinaweza kupotea kwa kutokuwa na uwezo wa mtafiti kudhibiti mazingira ya majaribio. Jedwali la 1 linalinganisha baadhi ya sifa za mifumo mbalimbali ya in vitro ambayo imetumika kuchunguza hepatotoxicity.
Jedwali 1. Ulinganisho wa mifumo ya vitro kwa masomo ya hepatotoxicity
System | utata (kiwango cha mwingiliano) |
Uwezo wa kuhifadhi kazi maalum za ini | Muda unaowezekana wa kitamaduni | Uwezo wa kudhibiti mazingira |
Mistari ya seli isiyoweza kufa | seli fulani hadi seli (hutofautiana kulingana na mstari wa seli) | maskini hadi nzuri (hutofautiana na mstari wa seli) | usio na kipimo | bora |
Tamaduni za msingi za hepatocyte | seli kwa seli | haki hadi bora (hutofautiana na hali ya kitamaduni) | siku hadi wiki | bora |
Utamaduni wa seli za ini | seli hadi seli (kati ya aina sawa na tofauti za seli) | nzuri kwa mkuu | wiki | bora |
Vipande vya ini | seli hadi seli (kati ya aina zote za seli) | nzuri kwa mkuu | masaa hadi siku | nzuri |
Ini iliyotengwa, yenye manukato | seli hadi seli (kati ya aina zote za seli), na kiungo cha ndani | bora | masaa | haki |
Vipande vya tishu vilivyokatwa kwa usahihi vinatumiwa zaidi kwa masomo ya kitoksini. Kuna vifaa vipya vinavyomwezesha mtafiti kukata vipande vya tishu sare katika mazingira tasa. Vipande vya tishu hutoa faida fulani juu ya mifumo ya utamaduni wa seli kwa kuwa aina zote za seli za kiungo zipo na hudumisha usanifu wao wa vivo na mawasiliano kati ya seli. Kwa hivyo, tafiti za in vitro zinaweza kufanywa ili kubaini aina ya seli inayolengwa ndani ya chombo na pia kuchunguza sumu ya kiungo kinacholengwa. Hasara ya vipande ni kwamba hupungua kwa kasi baada ya masaa 24 ya kwanza ya utamaduni, hasa kutokana na kuenea kwa oksijeni kwa seli kwenye mambo ya ndani ya vipande. Hata hivyo, tafiti za hivi majuzi zimeonyesha kuwa upenyezaji hewa unaofaa zaidi unaweza kupatikana kwa kuzunguka kwa upole. Hii, pamoja na utumiaji wa njia ngumu zaidi, inaruhusu vipande kuishi hadi masaa 96.
Vipandikizi vya tishu vinafanana kimawazo na vipande vya tishu na vinaweza pia kutumiwa kubainisha sumu ya kemikali katika viungo maalum vinavyolengwa. Vipandikizi vya tishu huanzishwa kwa kuondoa kipande kidogo cha tishu (kwa masomo ya teratogenicity, kiinitete kisichoharibika) na kukiweka kwenye utamaduni kwa masomo zaidi. Tamaduni za vipandikizi zimekuwa muhimu kwa tafiti za muda mfupi za sumu ikijumuisha mwasho na ulikaji kwenye ngozi, tafiti za asbesto katika trachea na tafiti za sumu ya neva katika tishu za ubongo.
Viungo vilivyotengwa vilivyo na manukato vinaweza pia kutumiwa kutathmini sumu ya kiungo kinacholengwa. Mifumo hii hutoa faida sawa na ile ya vipande vya tishu na vipandikizi kwa kuwa aina zote za seli zipo, lakini bila mkazo wa tishu unaoletwa na ghiliba zinazohusika katika kuandaa vipande. Aidha, wao kuruhusu kwa ajili ya matengenezo ya mwingiliano wa ndani ya chombo. Hasara kubwa ni uwezo wao wa muda mfupi, ambao unazuia matumizi yao kwa kupima sumu ya vitro. Kwa upande wa kutumika kama mbadala, tamaduni hizi zinaweza kuchukuliwa kuwa uboreshaji kwa vile wanyama hawapati matokeo mabaya ya matibabu ya vivo na sumu. Walakini, matumizi yao hayapunguzi sana idadi ya wanyama wanaohitajika.
Kwa muhtasari, kuna aina kadhaa za mifumo ya in vitro inayopatikana kwa kutathmini sumu ya chombo kinacholengwa. Inawezekana kupata habari nyingi juu ya mifumo ya sumu kwa kutumia moja au zaidi ya mbinu hizi. Ugumu unabaki katika kujua jinsi ya kuongeza kutoka kwa mfumo wa vitro, ambao unawakilisha sehemu ndogo ya mchakato wa kitoksini, hadi mchakato mzima unaotokea katika vivo.
Vipimo vya In Vitro kwa Mwasho wa Ocular
Labda jaribio lenye utata zaidi la sumu ya mnyama mzima kutoka kwa mtazamo wa ustawi wa wanyama ni jaribio la Draize la kuwasha macho, ambalo hufanywa kwa sungura. Katika jaribio hili, kipimo kidogo kisichobadilika cha kemikali huwekwa kwenye jicho moja la sungura huku jicho lingine likitumika kama kidhibiti. Kiwango cha kuwasha na kuvimba hupigwa kwa nyakati tofauti baada ya kufichuliwa. Juhudi kubwa inafanywa kutengeneza mbinu za kuchukua nafasi ya mtihani huu, ambao umekosolewa sio tu kwa sababu za kibinadamu, lakini pia kwa sababu ya kuzingatia na kubadilika kwa matokeo. Inafurahisha kutambua kwamba licha ya ukosoaji mkali ambao mtihani wa Draize umepokea, umethibitishwa kuwa na mafanikio ya ajabu katika kutabiri viwasho vya macho ya binadamu, hasa vitu vya kuwasha kidogo hadi kwa kiasi, ambavyo ni vigumu kuvitambua kwa mbinu nyinginezo. Kwa hivyo, mahitaji ya njia mbadala za vitro ni kubwa.
Tamaa ya kutafuta mbadala wa jaribio la Draize ni ngumu, ingawa inatabiriwa kufaulu. Njia nyingi za in vitro na zingine zimetengenezwa na katika hali zingine zimetekelezwa. Njia mbadala za uboreshaji kwa mtihani wa Draize, ambao kwa ufafanuzi, hauna uchungu au uchungu kwa wanyama, ni pamoja na Jaribio la Macho la Kiasi cha Chini, ambapo kiasi kidogo cha vifaa vya mtihani huwekwa machoni pa sungura, sio tu kwa sababu za kibinadamu, lakini kuiga kwa karibu zaidi kiasi ambacho watu wanaweza kuonyeshwa kwa bahati mbaya. Uboreshaji mwingine ni kwamba vitu ambavyo vina pH chini ya 2 au zaidi ya 11.5 havijaribiwi tena kwa wanyama kwa vile vinajulikana kuwasha sana jicho.
Kati ya 1980 na 1989, kumekuwa na wastani wa 87% kupungua kwa idadi ya sungura wanaotumiwa kwa uchunguzi wa kuwasha kwa macho ya vipodozi. Vipimo vya in vitro vimejumuishwa kama sehemu ya mbinu ya kupima viwango ili kuleta upunguzaji huu mkubwa wa majaribio ya wanyama wote. Mbinu hii ni mchakato wa hatua nyingi ambao huanza na uchunguzi wa kina wa data ya kihistoria ya muwasho wa macho na uchambuzi wa kimwili na kemikali wa kemikali utakaotathminiwa. Ikiwa michakato hii miwili haitoi habari ya kutosha, basi betri ya vipimo vya in vitro inafanywa. Data ya ziada iliyopatikana kutoka kwa majaribio ya ndani inaweza kutosha kutathmini usalama wa dutu hii. Ikiwa sivyo, basi hatua ya mwisho itakuwa kufanya majaribio machache ya vivo. Ni rahisi kuona jinsi mbinu hii inaweza kuondoa au angalau kupunguza kwa kiasi kikubwa idadi ya wanyama wanaohitajika kutabiri usalama wa dutu ya majaribio.
Betri ya majaribio ya ndani ambayo hutumiwa kama sehemu ya mkakati huu wa kupima kiwango hutegemea mahitaji ya tasnia mahususi. Upimaji wa muwasho wa macho hufanywa na tasnia mbali mbali kutoka kwa vipodozi hadi dawa hadi kemikali za viwandani. Aina ya taarifa inayohitajika kwa kila sekta inatofautiana na kwa hivyo haiwezekani kufafanua betri moja ya majaribio ya ndani. Betri ya majaribio kwa ujumla imeundwa kutathmini vigezo vitano: cytotoxicity, mabadiliko ya fiziolojia ya tishu na biokemia, uhusiano wa kiasi wa shughuli za muundo, vipatanishi vya kuvimba, na urejeshaji na ukarabati. Mfano wa uchunguzi wa cytotoxicity, ambayo ni sababu mojawapo ya mwasho, ni kipimo chekundu kisichoegemea upande wowote kwa kutumia seli zilizokuzwa (tazama hapo juu). Mabadiliko katika fiziolojia ya seli na biokemia kutokana na kukabiliwa na kemikali yanaweza kujaribiwa katika tamaduni za seli za epithelial za corneal. Vinginevyo, wachunguzi pia wametumia mboni za ng'ombe au kuku zilizokatwa au zilizokatwa zilizopatikana kutoka kwa machinjio. Nyingi za ncha zilizopimwa katika tamaduni hizi zote za viungo ni sawa na zile zinazopimwa katika vivo, kama vile uwazi wa konea na uvimbe wa konea.
Kuvimba mara kwa mara ni sehemu ya jeraha la jicho linalosababishwa na kemikali, na kuna idadi ya vipimo vinavyopatikana ili kuchunguza kigezo hiki. Uchambuzi mbalimbali wa biokemikali hugundua kuwepo kwa wapatanishi iliyotolewa wakati wa mchakato wa uchochezi kama vile asidi arachidonic na cytokines. Utando wa chorioallantoic (CAM) wa yai la kuku pia unaweza kutumika kama kiashiria cha kuvimba. Katika tathmini ya CAM, kipande kidogo cha ganda la kiinitete cha kifaranga cha siku kumi hadi 14 kinatolewa ili kufichua CAM. Kemikali hiyo inawekwa kwenye CAM na ishara za kuvimba, kama vile kutokwa na damu kwa mishipa, hupigwa kwa nyakati tofauti baada ya hapo.
Mojawapo ya michakato ngumu zaidi ya kutathmini katika vitro ni kupona na kurekebisha jeraha la jicho. Chombo kipya kilichoundwa, maikrofiziomita ya silicon, hupima mabadiliko madogo katika pH ya seli na inaweza kutumika kufuatilia seli zilizokuzwa kwa wakati halisi. Uchanganuzi huu umeonyeshwa kuwa unahusiana vyema na urejeshaji katika vivo na umetumika kama jaribio la ndani kwa mchakato huu. Huu umekuwa muhtasari mfupi wa aina za majaribio yanayotumika kama njia mbadala ya mtihani wa Draize kwa mwasho wa macho. Kuna uwezekano kwamba ndani ya miaka kadhaa ijayo mfululizo kamili wa betri za majaribio ya vitro utafafanuliwa na kila moja itathibitishwa kwa madhumuni yake mahususi.
Uthibitishaji
Ufunguo wa kukubalika kwa udhibiti na utekelezaji wa mbinu za mtihani wa vitro ni uthibitishaji, mchakato ambao uaminifu wa mtihani wa mtahiniwa huanzishwa kwa madhumuni maalum. Juhudi za kufafanua na kuratibu mchakato wa uthibitishaji zimefanywa nchini Marekani na Ulaya. Umoja wa Ulaya ulianzisha Kituo cha Ulaya cha Uthibitishaji wa Mbinu Mbadala (ECVAM) mwaka wa 1993 ili kuratibu juhudi huko na kuingiliana na mashirika ya Marekani kama vile Kituo cha Johns Hopkins cha Njia Mbadala za Kupima Wanyama (CAAT), kituo cha kitaaluma nchini Marekani. , na Kamati ya Kuratibu ya Mashirika ya Kimataifa ya Uthibitishaji wa Mbinu Mbadala (ICCVAM), inayojumuisha wawakilishi kutoka Taasisi za Kitaifa za Afya, Wakala wa Ulinzi wa Mazingira wa Marekani, Utawala wa Chakula na Dawa wa Marekani na Tume ya Usalama ya Bidhaa za Watumiaji.
Uthibitishaji wa vipimo vya in vitro unahitaji shirika na mipango kubwa. Lazima kuwe na maelewano kati ya wadhibiti wa serikali na wanasayansi wa viwanda na wasomi juu ya taratibu zinazokubalika, na uangalizi wa kutosha wa bodi ya ushauri wa kisayansi ili kuhakikisha kuwa itifaki zinafikia viwango vilivyowekwa. Masomo ya uthibitishaji yanapaswa kufanywa katika mfululizo wa maabara za marejeleo kwa kutumia seti zilizorekebishwa za kemikali kutoka kwa benki ya kemikali na seli au tishu kutoka chanzo kimoja. Kujirudia kwa ndani ya maabara na uundaji tena wa kimaabara wa mtihani wa mtahiniwa lazima waonyeshwe na matokeo yachanganue takwimu zinazofaa. Mara tu matokeo kutoka kwa vipengele tofauti vya tafiti za uthibitishaji yanapokusanywa, bodi ya ushauri ya kisayansi inaweza kutoa mapendekezo kuhusu uhalali wa (ma)jaribio ya watahiniwa kwa madhumuni mahususi. Kwa kuongezea, matokeo ya tafiti yanapaswa kuchapishwa katika majarida yaliyopitiwa na rika na kuwekwa kwenye hifadhidata.
Ufafanuzi wa mchakato wa uthibitishaji kwa sasa ni kazi inayoendelea. Kila utafiti mpya wa uthibitishaji utatoa taarifa muhimu kwa muundo wa utafiti unaofuata. Mawasiliano na ushirikiano wa kimataifa ni muhimu kwa maendeleo ya haraka ya mfululizo wa itifaki zinazokubalika kwa wingi, hasa kutokana na kuongezeka kwa uharaka uliowekwa na kupitishwa kwa Maelekezo ya EC Vipodozi. Sheria hii inaweza kweli kutoa msukumo unaohitajika kwa juhudi kubwa ya uthibitishaji kufanywa. Ni kwa kukamilika kwa mchakato huu tu ndipo kukubalika kwa mbinu za ndani na jumuiya mbalimbali za udhibiti kunaweza kuanza.
Hitimisho
Nakala hii imetoa muhtasari mpana wa hali ya sasa ya upimaji wa sumu katika vitro. Sayansi ya toxicology in vitro ni changa, lakini inakua kwa kasi. Changamoto kwa miaka ijayo ni kujumuisha maarifa ya kiufundi yanayotokana na tafiti za seli na molekuli katika orodha kubwa ya data ya vivo ili kutoa maelezo kamili zaidi ya mifumo ya kitoksini na pia kuanzisha dhana ambayo data ya vitro inaweza kutumika. kutabiri sumu katika vivo. Itakuwa tu kupitia juhudi za pamoja za wataalam wa sumu na wawakilishi wa serikali kwamba thamani ya asili ya njia hizi za ndani inaweza kupatikana.
Uchambuzi wa mahusiano ya shughuli za muundo (SAR) ni matumizi ya taarifa kuhusu muundo wa molekuli ya kemikali ili kutabiri sifa muhimu zinazohusiana na kuendelea, usambazaji, uchukuaji na unyonyaji na sumu. SAR ni mbinu mbadala ya kutambua kemikali hatari zinazoweza kutokea, ambayo inashikilia ahadi ya kusaidia viwanda na serikali katika kuweka vipaumbele kwa vitu kwa ajili ya kutathminiwa zaidi au kwa ajili ya kufanya maamuzi ya mapema kwa kemikali mpya. Toxicology ni kazi inayozidi kuwa ghali na inayohitaji rasilimali nyingi. Kuongezeka kwa wasiwasi juu ya uwezekano wa kemikali kusababisha athari mbaya katika idadi ya watu walio wazi kumesababisha mashirika ya udhibiti na afya kupanua anuwai na unyeti wa majaribio ili kugundua hatari za kitoksini. Wakati huo huo, mizigo halisi na inayotambulika ya udhibiti juu ya tasnia imezua wasiwasi juu ya ufanisi wa mbinu za kupima sumu na uchambuzi wa data. Kwa sasa, uamuzi wa kansa ya kemikali inategemea upimaji wa maisha ya angalau spishi mbili, jinsia zote, kwa kipimo kadhaa, na uchambuzi wa uangalifu wa histopatholojia wa viungo vingi, na pia kugundua mabadiliko ya preneoplastic katika seli na viungo vinavyolengwa. Nchini Marekani, uchunguzi wa kibayolojia wa saratani unakadiriwa kugharimu zaidi ya dola milioni 3 (dola za 1995).
Hata kwa rasilimali za kifedha zisizo na kikomo, mzigo wa kupima takriban kemikali 70,000 zilizopo zinazozalishwa duniani leo ungezidi rasilimali zilizopo za wataalam wa sumu waliofunzwa. Karne nyingi zingehitajika kukamilisha hata tathmini ya daraja la kwanza la kemikali hizi (NRC 1984). Katika nchi nyingi wasiwasi wa kimaadili juu ya matumizi ya wanyama katika kupima sumu umeongezeka, na kuleta shinikizo la ziada juu ya matumizi ya mbinu za kawaida za kupima sumu. SAR imetumika sana katika tasnia ya dawa kutambua molekuli zenye uwezo wa kutumika katika matibabu (Hansch na Zhang 1993). Katika sera ya afya ya mazingira na kazini, SAR hutumiwa kutabiri mtawanyiko wa misombo katika mazingira ya kemikali-kemikali na kukagua kemikali mpya kwa tathmini zaidi ya uwezekano wa sumu. Chini ya Sheria ya Udhibiti wa Madawa ya Sumu ya Marekani (TSCA), EPA imetumia tangu 1979 mbinu ya SAR kama "skrini ya kwanza" ya kemikali mpya katika mchakato wa taarifa ya bidhaa zilizotengenezwa kabla (PMN); Australia inatumia mbinu sawa kama sehemu ya utaratibu wake mpya wa taarifa kuhusu kemikali (NICNAS). Nchini Marekani uchanganuzi wa SAR ni msingi muhimu wa kubainisha kuwa kuna msingi wa kuridhisha wa kuhitimisha kwamba utengenezaji, usindikaji, usambazaji, matumizi au utupaji wa dutu hii utaleta hatari isiyo na sababu ya kuumiza afya ya binadamu au mazingira, kama inavyotakiwa na Sehemu. 5(f) ya TSCA. Kwa msingi wa matokeo haya, EPA inaweza kuhitaji majaribio halisi ya dutu hii chini ya Sehemu ya 6 ya TSCA.
Sababu za SAR
Mantiki ya kisayansi ya SAR inategemea dhana kwamba muundo wa molekuli ya kemikali utatabiri vipengele muhimu vya tabia yake katika mifumo ya kimwili-kemikali na kibaolojia (Hansch na Leo 1979).
Mchakato wa SAR
Mchakato wa mapitio ya SAR unajumuisha utambuzi wa muundo wa kemikali, ikiwa ni pamoja na uundaji wa majaribio pamoja na kiwanja safi; utambulisho wa vitu vinavyofanana vya kimuundo; kutafuta hifadhidata na fasihi kwa habari juu ya analogi za muundo; na uchambuzi wa sumu na data nyingine juu ya analogi za miundo. Katika baadhi ya matukio nadra, maelezo juu ya muundo wa kiwanja pekee yanaweza kutosha kusaidia uchanganuzi fulani wa SAR, kulingana na njia zinazoeleweka za sumu. Hifadhidata kadhaa kwenye SAR zimekusanywa, pamoja na njia za kompyuta za utabiri wa muundo wa molekuli.
Kwa habari hii, miisho ifuatayo inaweza kukadiriwa na SAR:
Ikumbukwe kwamba mbinu za SAR hazipo kwa miisho muhimu ya kiafya kama vile kasinojeni, sumu ya ukuaji, sumu ya uzazi, sumu ya neva, sumu ya kinga au athari zingine zinazolengwa za viungo. Hii inatokana na mambo matatu: ukosefu wa hifadhidata kubwa ya kufanyia majaribio dhahania za SAR, ukosefu wa ujuzi wa viambishi vya kimuundo vya hatua ya sumu, na wingi wa seli lengwa na mifumo inayohusika katika ncha hizi (ona "Marekani. mbinu ya tathmini ya hatari ya sumu ya uzazi na mawakala wa neurotoxic"). Baadhi ya majaribio machache ya kutumia SAR kwa ajili ya kutabiri pharmacokinetics kwa kutumia taarifa kuhusu mgawo wa kizigeu na umumunyifu (Johanson na Naslund 1988). SAR ya kiasi kikubwa zaidi imefanywa kutabiri kimetaboliki tegemezi ya P450 ya anuwai ya misombo na kufungana kwa molekuli kama dioxin- na PCB kwa kipokezi cha "dioxin" cha cytosolic (Hansch na Zhang 1993).
SAR imeonyeshwa kuwa na utabiri tofauti kwa baadhi ya vidokezo vilivyoorodheshwa hapo juu, kama inavyoonyeshwa katika jedwali la 1. Jedwali hili linatoa data kutoka kwa ulinganisho mbili wa shughuli iliyotabiriwa na matokeo halisi yaliyopatikana kwa kipimo cha majaribio au majaribio ya sumu. SAR kama ilivyoendeshwa na wataalamu wa EPA ya Marekani ilifanya vibaya zaidi kwa kutabiri sifa za kemikali-mwili kuliko kutabiri shughuli za kibayolojia, ikiwa ni pamoja na uharibifu wa viumbe. Kwa sehemu za mwisho za sumu, SAR ilifanya vyema zaidi kwa kutabiri utajeni. Ashby na Tennant (1991) katika utafiti uliopanuliwa zaidi pia walipata utabiri mzuri wa sumu ya jeni ya muda mfupi katika uchanganuzi wao wa kemikali za NTP. Matokeo haya si ya kushangaza, kwa kuzingatia uelewa wa sasa wa mifumo ya molekuli ya sumu ya jeni (ona "Toxiology ya Jenetiki") na jukumu la electrophilicity katika kuunganisha DNA. Kinyume chake, SAR ilielekea kutotabiri sumu ya kimfumo na isiyo ya muda mrefu kwa mamalia na kutabiri kupita kiasi sumu kali kwa viumbe vya majini.
Jedwali 1. Ulinganisho wa SAR na data ya mtihani: Uchambuzi wa OECD/NTP
Mwisho | Makubaliano (%) | Kutokubaliana (%) | Idadi |
Kiwango cha kuchemsha | 50 | 50 | 30 |
Shinikizo la mvuke | 63 | 37 | 113 |
Umunyifu wa maji | 68 | 32 | 133 |
Mgawo wa kizigeu | 61 | 39 | 82 |
Uboreshaji wa nyuzi | 93 | 7 | 107 |
Sumu ya samaki | 77 | 22 | 130 |
Daphnia sumu | 67 | 33 | 127 |
Sumu kali ya mamalia (LD50 ) | 80 | 201 | 142 |
Ukali wa ngozi | 82 | 18 | 144 |
Kuwasha macho | 78 | 22 | 144 |
Uhamasishaji wa ngozi | 84 | 16 | 144 |
Sumu ya subchronic | 57 | 32 | 143 |
Utajeni2 | 88 | 12 | 139 |
Utajeni3 | 82-944 | 1-10 | 301 |
Ukosefu wa kansa3 : Uchunguzi wa kibayolojia wa miaka miwili | 72-954 | - | 301 |
Chanzo: Data kutoka OECD, mawasiliano ya kibinafsi C. Auer ,US EPA. Ni zile tu za mwisho ambazo utabiri linganifu wa SAR na data halisi ya jaribio zilipatikana ndizo zilizotumiwa katika uchanganuzi huu. Data ya NTP inatoka kwa Ashby na Tennant 1991.
1 Ya wasiwasi ilikuwa kushindwa kwa SAR kutabiri sumu kali katika 12% ya kemikali zilizojaribiwa.
2 Data ya OECD, kulingana na makubaliano ya majaribio ya Ames na SAR
3 Data ya NTP, kulingana na majaribio ya jenetoksi ikilinganishwa na utabiri wa SAR kwa aina kadhaa za "kemikali za kutahadharisha kimuundo".
4 Concordance inatofautiana na darasa; upatanisho wa juu zaidi ulikuwa na viambato vya amino/nitro vyenye kunukia; chini kabisa na miundo "mibile".
Kwa sehemu zingine zenye sumu, kama ilivyobainishwa hapo juu, SAR ina matumizi machache yanayoweza kuonyeshwa. Utabiri wa sumu ya mamalia ni ngumu na ukosefu wa SAR kwa toxicokinetics ya molekuli tata. Walakini, majaribio kadhaa yamefanywa kupendekeza kanuni za SAR kwa ncha changamano za sumu ya mamalia (kwa mfano, tazama Bernstein (1984) kwa uchanganuzi wa SAR wa sumu zinazoweza kutokea za uzazi wa kiume). Katika hali nyingi, hifadhidata ni ndogo sana kuruhusu majaribio makali ya utabiri unaotegemea muundo.
Katika hatua hii inaweza kuhitimishwa kuwa SAR inaweza kuwa muhimu hasa kwa kutanguliza uwekezaji wa rasilimali za kupima sumu au kuibua wasiwasi wa mapema kuhusu hatari inayoweza kutokea. Ni katika hali ya utajeni tu ndipo kuna uwezekano kwamba uchanganuzi wa SAR peke yake unaweza kutumika kwa kutegemewa kufahamisha maamuzi mengine. Bila mwisho, kuna uwezekano kwamba SAR inaweza kutoa aina ya habari ya kiasi inayohitajika kwa madhumuni ya tathmini ya hatari kama ilivyojadiliwa mahali pengine katika sura hii na. Encyclopaedia.
" KANUSHO: ILO haiwajibikii maudhui yanayowasilishwa kwenye tovuti hii ya tovuti ambayo yanawasilishwa kwa lugha yoyote isipokuwa Kiingereza, ambayo ndiyo lugha inayotumika katika utayarishaji wa awali na ukaguzi wa wenza wa maudhui asili. Takwimu fulani hazijasasishwa tangu wakati huo. utayarishaji wa toleo la 4 la Encyclopaedia (1998).