Nanomateriaalit ja mutaatiot


 

Mutaatiot ovat solujen tai eliöiden geneettisessä aineksessa tapahtuvia muutoksia. Kykyä aiheuttaa tällaisia muutoksia kutsutaan mutageenisuudeksi. Kuten muutkin kemikaalit, myös nanomateriaalit voivat aiheuttaa mutaatioita. Mutageenisuus on yksi keskeisistä alueista, joiden avulla voidaan arvioida kemikaalien mahdollisia haittavaikutuksia.

Mutageenisuuden testauksessa tarkastellaan yleensä kahta eri mekanismia: geenimutaatiota, joka tarkoittaa yhden geenin DNA:ssa tapahtuvia muutoksia, ja kromosomipoikkeavuutta.

Kromosomipoikkeavuus voi olla joko rakenteellinen (kromosomien katkeaminen tai järjestyminen eri tavalla) tai numeerinen (kromosomien lukumäärän muutos). Nämä muutokset voivat johtaa moniin erilaisiin geneettisiin häiriöihin ja synnynnäisiin epämuodostumiin.

Mutageenisuuden arviointiin tarvitaan laaja testivalikoima

Kaikkia mutageenisia mekanismeja ei pystytä havaitsemaan yhdellä testillä, joten yleensä tarvitaan joukko testejä.

Nanomateriaalin mutageenisuuden tutkimiseksi suositellaan nykyään testijoukkoa, johon kuuluu nisäkässoluilla tehtävä geenimutaatiotesti ja nisäkässoluilla tehtävä mikrotumatesti tai kromosomipoikkeavuustesti.

Testiohjeiden mukauttaminen nanomateriaaleja varten

OECD-järjestö on antanut useita suosituksia siitä, miten nanomateriaaleja arvioidaan oikein in vitro:

  • Nanomateriaalien ominaisuudet testissä käytettävässä väliaineessa on selvitettävä huolellisesti.
  • Solut, jotka kasvavat suspensiossa, ovat herkempiä kuin alustaan kiinnittyneinä kasvavat eli adherentit solulinjat ja siksi suositeltavia.
  • Nanomateriaalien kyky läpäistä erilaisia soluja on osoitettava. Testeihin käytetään vain soluja, jotka pystyvät ottamaan nanomateriaaleja sisäänsä tehokkaasti.
  • Enimmäispitoisuudeksi on säädettävä 100 μg/ml tai 100 μg/cm2 (suuremmat annokset eivät ole fysiologisesti merkityksellisiä, ja nanomateriaalin runsas saostuminen solujen päälle voi häiritä pisteytystä).
  • Nanomateriaaleja voidaan hajaannuttaa eli dispergoida monilla eri menetelmillä, mutta NANoREG-protokolla on hyvin vakiintunut menetelmä.

Jos nanomateriaalin in vitro -mutageenisuustestien tulokset ovat negatiiviset, katsotaan, että aine ei ole mutageeninen. Jos yhdenkin in vitro -testin tulos on positiivinen tai jos testaus in vitro -oloissa ei ole tarkoituksenmukaista, nanomateriaali on testattava elävällä eliöllä eli täytyy tehdä in vivo -jatkotesti. Näin voidaan tarkistaa, toistuuko in vitro -järjestelmässä havaittu mutageenisuus in vivo -järjestelmässä.