新测试可以快速检测可能癌症导致的DNA损伤

麻省理工学院的化学家已经设计出一种方法来观察氰化乙烯被紫外线激光分解时发生的化学反应的过渡态。

据估计，目前有大约80,000种工业化学品，在服装，清洁解决方案，地毯和家具等产品中。对于绝大多数这些化学品来说，科学家们几乎没有关于他们引起癌症的可能性的信息。

细胞中DNA损伤的检测可以预测癌症是否会发生，但是这种损坏的测试灵敏度有限。麻省理工学院的生物工程师现在已经提出了一种新的筛选方法，他们认为可以更快，更容易，更准确地进行这种测试。

国家毒理学计划是一个识别潜在危险物质的政府研究机构，现在正在努力采用麻省理工学院检测来评估新化合物。

“我的希望是他们使用它来识别潜在的致癌物质，我们将它们从我们的环境中取消，并防止他们以大量的数量产生，”麻省理工学院的生物工程教授和该研究的高级作者，Bevin Engelward说。“在你暴露于致癌物质的时间之间可能需要数十年，并且你得到癌症的时间，所以我们真的需要预测测试。我们需要首先预防癌症。“

Engelward的实验室现在正在努力进一步验证测试，这使得使用人肝脏样细胞来代谢化学品与真正的人类肝细胞非常类似，并且当发生DNA损伤时产生独特的信号。

勒非政府组织，前麻省理工学院研究生和博士后，是本文的主要作者，该论文于2019年12月11日在核酸研究中发表。本文的其他麻省理工学院作者包括邮政编码Norah Outiti，研究生杨苏，前研究生景通，新加坡 - 麻省理工学院联盟研究生研究生Aoli熊，电气工程和计算机科学教授Jongyoon Han，以及生物学教授工程莱昂塞桑。

Carol Swartz，John Winters和Leslie Reco的集成实验室系统也是本文的作者。

检测DNA损伤

目前，致癌潜力的试验涉及将小鼠暴露于化学物质，然后等待看到它们是否发展癌症，这需要大约两年。

Engelward已经花了大部分职业生涯开发方法来检测细胞中的DNA损伤，最终可能导致癌症。这些装置之一，可梳状潮，通过将DNA放置在聚合物凝胶的板上的微孔阵列中来揭示DNA损伤，然后将其暴露于电场。DNA股线被破坏的行程更远，产生彗星形尾巴。

虽然随机良好的良好检测DNA中的破裂，但随着易于转化为破裂的DNA损伤，而不能拿起另一种称为笨重病变的伤害。当化学品粘附到DNA的股线并扭曲双螺旋结构，干扰基因表达和细胞锁定时，这些病变形式形成。导致这种损伤的化学品包括真菌产生的黄曲霉毒素，可以污染花生和其他作物，以及苯并[a]芘，当食物在高温下煮熟时可以形成。

Engelward和她的学生决定尝试调整可梳状潮，以便它可以拿起这种DNA损伤。为此，他们利用细胞的DNA修复途径来产生链断裂。通常，当细胞发现笨重的病变时，它将尝试通过切出病变来修复它，然后用新的DNA替换它。

“如果有什么东西在DNA上，你必须撕掉那个DNA，然后用新鲜的DNA替换它。在那个撕裂过程中，你正在创造一条股线，“Engelward说。

为了捕获那些破碎的股线，研究人员用两种化合物治疗细胞，这些化合物可防止它们合成新DNA。这阻止了修复过程，并产生了未料的单链DNA，即彗星测试可以检测。

研究人员还希望确保他们的测试称为Hepacetcetchip，将检测到通过称为生物活化的过程在肝脏中改性后才有危险的化学品。

“直到他们被肝脏代谢到肝脏所说，很多化学物质实际上是惰性的，”Ngo说。“在肝脏中，你有很多代谢酶，这改变了化学品，使它们变得更容易被身体排出。但这种过程有时会产生中间体，这些中间体可以变得比原始化学品更毒性。“

为了检测这些化学品，研究人员必须在肝细胞中进行测试。人肝细胞众所周知难以在身体外生长，但麻省理工学院团队能够纳入一系列名为Heparg的肝脏等细胞，由法国一家公司开发，进入新的测试。这些细胞产生在正常人肝细胞中发现的许多相同的代谢酶，以及人类肝细胞，它们可以产生潜在的有害中间体，产生庞大的病变。

增强敏感性

为了测试他们的新系统，研究人员首先将肝脏样细胞暴露于UV光，已知产生庞大的病变。在验证它们可以检测到这种病变后，它们用九种化学物质测试了系统，其中七种已知导致单链DNA破裂或笨重的病变，并发现测试可以准确地检测它们的所有物质。

“我们的新方法增强了灵敏度，因为它应该能够检测到任何损坏正常的彗星测试会检测，并且还增加了庞大的病变层，”Ngo说。

整个过程需要两天和一周，提供比小鼠的研究更快的转变。

研究人员现在正在努力通过比较其与小鼠致癌性研究的历史数据的性能进行进一步验证测试，从国家卫生研究院提供资金。

它们还与一家执行毒理学测试的公司合作，潜在的实验室系统，以潜在地商业化该技术。Engelward表示，Hepacometchip不仅适用于新化学产品的制造商，也可用于毒品公司，这是试验新药物的癌症潜力。新测试可以提供更容易和更快的方式来执行这些屏幕。

“一旦验证，我们希望它将成为FDA的推荐测试，”她说。

参考：“通过捕获DNA修复中间体筛选潜在致癌DNA加合物的”敏感的致癌潜水蛋白酶“通过Le P NGO，Norah A Ourei，Carol Swartz，John Winters，Yang Su，Jing Ge，Aoli Xiong，Jongyoon Han，Leslie Reco，Leona D Samson和Bevin P Engelward，2019年12月11日，核酸研究.DOI：
10.1093 / NAR / GKZ1077

该研究由国家环境卫生研究所提供资金，包括Niehs Superfund基础研究计划，以及环境卫生的麻省理工学院中心。