Genotoxizität bezieht sich auf die Fähigkeit einer Substanz, die genetische Information von Zellen zu schädigen (Veränderungen der Struktur, Sequenz und/oder Anzahl von Genen), was direkte oder indirekte Auswirkungen haben kann, wie die Induktion von Mutationen, die Aktivierung oder Inaktivierung von Genen. Normalerweise werden DNA-Reparatur- oder Apoptosewege aktiviert, um den Schaden zu reparieren oder zu kontrollieren; wenn der Schaden jedoch fixiert ist, kann es zu Mutagenese und sogar Krebs kommen. In vielen Fällen sind die Veränderungen dauerhaft und vererbbar, so dass sie sowohl somatische Zellen als auch Keimzellen betreffen können, die an künftige Generationen weitergegeben werden. Aus der Definition geht hervor, dass alle Mutagene genotoxisch sind, aber genotoxische Verbindungen sind nicht unbedingt mutagen. Die Genotoxizität wirkt sich auf die Gesundheit der Patienten und sogar ihrer Babys aus und ist daher ein wichtiger Aspekt, der bei der IND-Zulassung zu berücksichtigen ist. Darüber hinaus sind Genotoxizitätstests auch gängige In-vitro-Tests zur Vorhersage der Karzinogenität. Creative Biolabs hat verschiedene Ansätze für die Abschätzung der Genotoxizität von Arzneimittelkandidaten entwickelt und unterstützt seine Kunden bei der Beschaffung von Informationen für die IND-Zulassung.
Das Ziel von Genotoxizitätstests besteht darin festzustellen, ob ein Arzneimittelkandidat das genetische Material in den Zellen schädigt und Krebs verursacht. In solchen Tests werden nach der Exposition gegenüber dem Wirkstoff DNA-Schäden (z.B. Punktmutationen, Strangbrüche, Quervernetzungen, strukturelle und/oder numerische Chromosomenaberrationen und Verlust der Exzisionsreparatur) in den Zellen gemessen. Es gibt eine Vielzahl von Genotoxizitätstests, die in Bakterien-, Hefe- und Säugetierzellen durchgeführt werden können. Der Ames-Test und der Escherichia coli Reverse Mutation Assay sind zwei In-vitro-Mutagenitätstests, die an Bakterienzellen durchgeführt werden, während der Chromosomenaberrationstest und der Genmutationstest an Säugetierzellen durchgeführt werden. Der Ames-Test und der Comet-Assay sind zwei der gängigsten Methoden zur Bewertung des Potenzials von Chemikalien, DNA-Schäden und Krebs zu verursachen.
Ames-Test (Bacterial Reverse Mutation Assay)
Beim Ames-Test werden auxotrophe mutierte Bakterienstämme verwendet, die für ihr Wachstum Histidin aus der Umgebung benötigen. Wenn die getestete Substanz in der Lage ist, Mutationen (genotoxisch) zu erzeugen, die zu einem prototrophen Zustand der Stämme führen, sollten die Zellen im Ames-Test auf einem histidinfreien Medium normal wachsen.
Abbildung 1. Ames-Test.
Comet Assay (Single Cell Gel Electrophoresis Assay)
Comet Assay ist einer der gebräuchlichsten Genotoxizitätstests. Die Zellen werden durch Detergenzien und Salze lysiert, und die freigesetzte DNA wird unter nahezu neutralen pH-Bedingungen durch die Agarosegel-Elektrophorese geleitet. Je mehr Doppelstrangbrüche eine Zelle enthält, desto schneller wandert die DNA zur Anode. Diese Technik ist sehr empfindlich für den Nachweis von DNA-Schäden, einfach und kostengünstig in der Durchführung und schnell im Testergebnis.
Weitere in vitro und in vivo Toxikologietests wie der Maus-Lymphom-TK+/–Assay, der SOS/umu-Assay und der in vitro und in vivo Mikronukleustest werden ebenfalls für die Bestimmung der Genotoxizität von Substanzen verwendet.
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