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마인드 맵 갤러리 의료 독성학 8장 외인성 화학물질의 돌연변이 유발 효과
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의료 독성학 8장 외인성 화학물질의 돌연변이 유발 효과
이것은 외인성 화학물질의 돌연변이 유발 효과 유형을 포함하여 독성학 8장에 있는 외인성 화학물질의 돌연변이 유발 효과에 대한 마인드맵입니다. 외인성 화학물질의 돌연변이 유발 메커니즘, 돌연변이 유발 효과에 대한 신체의 영향 등
2023-12-17 16:31:29에 편집됨
- 추천 사항
- 개요
8장 외인성 화학물질의 돌연변이 유발 효과
개요
유전
생물학적 인종 특성의 기본을 유지합니다.
변화
새로운 생물종의 원천
돌연변이
유전 물질 자체의 변화와 그에 따른 돌연변이
유전적 변이
유형
자발적인 돌연변이
발생과정이 길고 발생률이 극히 낮은 것은 종의 진화와 관련이 있다.
유도된 돌연변이
발생 과정이 짧고 발생률이 높다는 것은 인간에게 장점과 단점이 있습니다.
돌연변이 유발
화학 물질 및 기타 환경 요인으로 인해 생물학적 잔해가 발생함 물질의 변화를 전달하는 능력과 변화 과정 세포 분열 중에 전염될 수 있음
돌연변이의 발생과 과정
돌연변이 유발물질
직접적인 돌연변이 유발물질
간접 돌연변이 유발 물질
외인성 화학물질로 인한 돌연변이 유형
유전자 돌연변이
염기 치환
특정 염기쌍 성능의 변화 또는 상실로 인한 돌연변이(특정 염기가 다른 염기로 대체됨)
프레임시프트 돌연변이
한 쌍 이상의 염기(3쌍 또는 3의 배수는 제외)가 감소하거나 첨가되어 손상된 지점부터 염기서열이 완전히 변화되어 잘못된 코드를 형성하고 잘못된 아미노산으로 번역되는 현상이다.
염색체 이상
염색체형 수차
안정적인 염색체 이상: 갈라짐, 결실, 역위, 중복 등
불안정한 염색체 이상: 이심 염색체, 무심 단편, 고리 염색체 등
염색체형 수차
정배수성과 이수성(다수성과 이수성)
정배수성: 염색체 세트의 증가 또는 감소
이수성: 하나 이상의 염색체가 추가되거나 손실되는 현상
외인성 화학물질의 돌연변이 유발 작용 메커니즘
DNA를 표적으로 하는 직접 돌연변이 유발
(1) 기본 손상
기본 불일치
DNA 가닥에 내장된 평면 거대분자
기본 아날로그 대체
염기의 화학구조가 변화되거나 파괴됨
(2) DNA 사슬 손상
피리미딘 이량체 형성
DNA 가닥 사이의 약화된 수소 결합
DNA 구조의 국소 변형
DNA 복제 및 전사에 영향을 미침
돌연변이
DNA 부가물 형성
DNA-단백질 가교 형성
DNA를 표적으로 하지 않는 간접 돌연변이 유발
(1) 스핀들 억제
튜불린 이합체에 결합
튜불린 설프히드릴 그룹에 결합
조립된 미세소관을 파괴합니다.
중심소체 운동이 차단됨
기타 기능
(2) 효소과정에 미치는 영향
DNA 복제 과정에 관여하는 효소
DNA 복구 과정에 작용하는 효소.
돌연변이 유발 결과
돌연변이 유발물질
표적 세포
체세포
돌연변이 유발물질에 노출된 개인에 대한 영향
종양, 노화, 죽상동맥경화증, 신생아 기형, 사산, 발달지연, 유산 등
생식세포
그 효과가 다음 세대에 전달될 수 있음
돌연변이 유발성에 대한 신체의 영향
신체는 DNA 손상을 복구합니다
손상 허용 메커니즘
수리 메커니즘
DNA 복구
직접 수리
O6 메틸 구아닌 수리
가벼운 수리
절제술 수리
뉴클레오티드 절단 복구
염기 절제술 수리
불일치 베이스 수리
복사 후 복구
수리를 요청하다
돌연변이 유발에 대한 유전적 요인의 영향
대사효소 유전적 다형성
복구 기능의 개인차
화학물질의 돌연변이 유발 효과를 관찰하는 기본 방법
돌연변이 유발성 테스트는 유전적 종말점을 탐지하거나 특정 종말점으로 이어지는 DNA 손상 과정에 수반되는 현상을 탐지함으로써 화학물질의 돌연변이 유발성을 결정하는 능력입니다.
돌연변이 유발성 시험의 관찰 종점을 유전적 종점이라고 합니다.
관찰 프로젝트 완료
돌연변이 유발성 시험을 위한 조합 지원 원칙
여러 유전적 종말점을 포함합니다.
테스트 지표 유기체에는 원핵생물과 진핵생물이 포함됩니다.
in vivo 및 in vitro 테스트 포함
체세포와 생식세포
일반적으로 사용되는 돌연변이 유발성 테스트
세균 복귀 돌연변이 테스트
영양요구성 돌연변이 균주를 사용하여 시험물질이 발현될 수 있는지 관찰한다. 돌연변이에 의해 발생한 돌연변이 변화를 수정하거나 보상하고 그 변화를 결정합니다. 돌연변이 유발성
히스티딘 영양 요구체 Salmonella typhimurium
Salmonella typhimurium 복귀돌연변이 시험(Ames test)
■지표미생물 : Salmonella typhimurium 히스티딘 결핍 변이주
■원리: 인공 돌연변이 유발 돌연변이 균주는 히스티딘 오페론에 돌연변이가 있습니다. 돌연변이 균주는 외인성 히스티딘에 의존하여 성장해야 하며, 히스티딘이 없는 배지에서는 생존할 수 없습니다. 히스티딘이 결여된 배지를 사용하고 유도된 복귀 콜로니의 수를 계산하여 화학물질의 돌연변이 유발성을 결정합니다.
트립토판 영양 요구성 대장균
포유류 세포 유전자 돌연변이 분석
순방향 돌연변이 테스트는 야생형 유전자를 비활성화하는 돌연변이를 의미합니다. 돌연변이로 인한 효소 및 기능성 단백질의 변화
일반적으로 사용되는 세포주
마우스 림프종 L5178Y 세포주
ICH는 L5178Y/tk 유전자 돌연변이 시험을 포유류 세포로 채택 세포 유전적 돌연변이에 대한 선택 테스트
차이니즈 햄스터 폐(V79) 세포주
일반적으로 사용되는 돌연변이 마커
티미딘 키나제(tk)
우리나라에서는 tk 유전자 변이검사를 평가식품 및 건강식품으로 기재하고 있습니다. 안전성 유전독성 시험 방법 중 하나
하이포잔틴-구아닌 포스포리보실트랜스퍼라제(hprt)
소핵 테스트(MNT)
소핵 형성: 손상된 방추 섬유로 인해 소실된 염색체 또는 염색체의 무중심 단편 또는 전체 염색체는 세포 분열의 후기 단계에서 세포질에 남아 있으며 말기 이후에는 딸세포의 세포질을 포함하여 하나 또는 여러 개의 규칙적인 아핵을 형성합니다.
마우스 골수 다염성 적혈구 소핵 검사
원리: 적혈구모세포가 적혈구로 발달할 때 주핵이 제거됩니다. 다색성 적혈구(PCE)가 되고, 세포는 호염기성을 유지합니다. 약 24시간 후에는 정상색성적혈구(NCE)가 되어 외부세계로 들어갑니다. 말초 혈액. 주핵이 배출되는 동안 소핵은 세포질에 남아 있을 수 있으며, 골수에 소핵이 있는 PCE의 수를 세어 보면 시험물질의 염색 여부를 판단할 수 있습니다. 염색체 손상
기타 소핵 시험 방법
체외 소핵 시험
말초 혈액 소핵 검사
세포질 분열 차단 소핵 테스트
면역형광 염색 및 형광 현장 혼성화
유세포 분석기 및 영상 분석 시스템 자동 소핵 검출 기술
염색체 이상 테스트(CA)
분열 중기에 머물고 있는 세포의 염색체 모양을 광학현미경으로 관찰하였다. 상태 구조 및 번호 변경
자매 염색체 교환 테스트(SCE)
염색체의 상동성 위치에서 DNA 복제 산물의 상호 교환, DNA 파손 및 재결합과 관련이 있을 수 있음
지배적 치사 테스트(DLT)
지배적인 치사율은 발달 중인 정자 또는 난자의 유전적 특성을 의미합니다. 수정에는 영향을 미치지 않지만 수정란을 유발하는 손상 또는 발달 중인 배아의 사망
지배적인 치사율은 주로 염색체 손상(구조, 수량)의 결과입니다.
DLT는 초기 배아 사망을 관찰 종점으로 사용하여 동물 생식 세포의 염색체 손상에 대한 테스트 물질의 영향을 탐지합니다.
수컷 동물만 독에 노출시키고, 치료되지 않은 암컷 동물과 교미하고 배아의 죽음을 관찰하십시오.
일반적으로 사용되는 동물: 성적으로 성숙한 성체 생쥐 및 쥐
초파리 성관련 잠재 치사율 테스트(SLRL)
성연계 유전에서 열성 유전자의 교차 유전 특성을 활용하여 Drosophila melanogaster를 실험동물로 선정하고, 시험물질을 수컷 초파리에 투여하고, 수컷 초파리의 X 염색체에 돌연변이가 있는 경우 이를 전달합니다. F1 세대 암컷 초파리로, 그리고 F1 세대 암컷 초파리를 거쳐 F2 세대 수컷 초파리로 전달되므로 X 염색체에 위치한 열성 유전자가 반접합성 수컷 초파리에서 발현되지 않습니다. 그러나 분명히 표시된 야생형 수컷 파리가 나타납니다.
프로그래밍되지 않은 DNA 합성 테스트(UDS)
원리: 정상 세포는 유사분열 중 S기에서만 DNA 복제 및 합성을 수행합니다. DNA가 손상되면 정상적인 복제 및 합성 단계 외에 다른 단계에서 DNA 복구 및 합성이 발생할 수 있습니다.
동기 배양은 G 단계의 세포를 차단하고 정상적인 DNA 절반 유지 복제를 차단합니다. 세포에 시험물질을 처리한 후 H-티미딘이 함유된 배양배지에서 배양한다. 시험물질이 DNA 손상을 일으키고 DNA 손상 복구 메커니즘을 활성화시키면 배양액 내 3H-티미딘이 DNA 사슬에 흡수되면서 DN 방사능이 측정되어 DNA 손상 정도를 간접적으로 반영하게 된다.
단일 세포 겔 전기영동(SCGE)
단일 세포 수준에서 유핵 세포의 DNA 손상을 검출하는 방법
원리: DNA가 손상되면 깨진 DNA 조각이 큰 DNA 조각보다 빠르게 이동하며, 전기영동 후 혜성 모양이 나타나 DNA 손상을 판단하는 데 사용할 수 있습니다. DNA의 손상이 심할수록 더 많은 조각이 생성되고, 조각이 작을수록 전기영동 시 이동되는 DNA의 양이 많아지며, 이동 거리가 길어지는 것을 형광현미경으로 관찰할 수 있습니다. 꼬리의 형광밀도 강도가 증가하고 이동된 부분의 빛을 측정하여 개별 세포의 DNA 손상 밀도 및 이동 길이를 정량화합니다.
이점:
낮은 수준의 DNA 손상을 감지하는 높은 감도
더 적은 샘플 셀 수 요구 사항
높은 적응성, 저렴한 비용 및 쉬운 작동
테스트에는 더 적은 수의 시약이 필요합니다.
테스트를 완료하는 데 필요한 짧은 시간
마우스 정자 이상 검사
정자의 성숙과 형태학적 발달은 유전자에 의해 조절됩니다. 유전자 돌연변이는 정자 기형 비율의 증가로 이어집니다. 정자의 머리와 꼬리와 같은 형태학적 변화를 조사함으로써 화학 물질의 돌연변이 유발 효과를 감지할 수 있습니다.
관찰 방법의 새로운 발전
형질전환 마우스 돌연변이 유발성 검출 시스템:
원핵생물과 진핵생물 사이를 오가는 왕복 벡터를 사용하여 재활용 가능한 표적 유전자 벡터를 운반하는 형질전환 동물은 자연발생적 돌연변이와 유도된 돌연변이 비율을 측정하고 조직 특이성과 유전자 돌연변이 순서를 분석하여 유전자 돌연변이를 밝히는 검출 시스템을 제공합니다. DNA 복구, 유전독성, 돌연변이 및 발암의 분자 메커니즘
소핵 자동 검출 기술
형광 현장 혼성화
유전자 돌연변이 검출에 분자생물학 기술 적용
DNA 시퀀싱
PCR- 단일 가닥 구조 다형성 분석
DNA 칩
형질전환 동물 변이원성 시험
의약품의 유전독성 테스트를 위해 ICH가 권장하는 테스트 패널
세균 복귀 돌연변이 테스트
체외 포유류 세포 염색체 이상 테스트 또는 체외 마우스 림프구 tk 테스트
생체내 설치류 조혈세포 염색체 손상 시험(골수세포 염색체 이상 시험 또는 말초혈 다염성 적혈구 소핵 시험)
변이원성 시험의 몇 가지 문제점
제어 질문 설정
음성대조군 : 공백대조군 또는 용매대조군으로, 처리인자가 없는 것을 제외하고는 다른 조건은 실험군과 정확히 동일해야 한다.
양성대조군(Positive Control) : 양성반응을 일으키는 것으로 알려진 물질을 대조군으로 사용
체외 시험 활성화 시스템
S9: 효소유도제 처리 후 제조된 간균질액, 9000g 원심분리하여 얻은 상등액에 적절한 완충액과 보조제를 첨가한다. 주로 혼합 기능 산화효소(MFO)를 함유하는 인자
단점
포유류 세포: 테스트 박테리아 또는 세포와 공동 배양된 손상되지 않은 세포를 사용합니다. 완전한 세포구조와 다양한 효소, 내인성 보조인자를 갖고 있으며 대사능력이 S9보다 우수하다.
정제효소 및 유전공학
시험관 내 활성화 시스템은 포유류 대사를 완전히 대체할 수 없습니다.
일부 조직은 화학물질을 활성화하거나 분해하는 반응성이 다릅니다.
소화관의 정상 세균총은 동물의 대사 활성화에도 참여합니다.
효소 시스템을 유도하는 물질과 생리학적 상태를 변경하는 물질은 독성 물질 대사를 변경할 수 있습니다.
시험관 내 활성화와 해독 사이의 균형은 동물에서의 균형과 다릅니다.
최고 용량 설계
생체 내 테스트:
시험물질의 용해도나 노출경로에 따라 허용되는 최대용량 수량. 복용량이 독성인 경우, 동물에게 유발되어서는 안 됩니다. 사망, 표적 세포 성장이 심각하게 억제되거나 표적 세포 형태가 변화됨 관찰에 영향을 미칠 수 있는 최대 허용 용량
시험관 내 테스트:
(1) 수용성 무독성 화학물질은 세포의 경우 0.5mg/ml 또는 0.5mmol/L, 박테리아의 경우 수준당 0.5mg입니다.
(2) 쉽게 용해되고 특정 독성을 갖는 화학물질은 박테리아에 명백히 독성이 있어야 하며, 세포의 유사분열 지수를 50% 이상 감소시키거나 배양된 세포의 밀도를 50% 이상 감소시켜야 합니다.
(3) 난용성 화학물질의 경우 소량의 침전이 허용됩니다.
시험결과 판정
품질관리
긍정적인 결과를 결정하는 조건
(1) 용량-반응 관계가 있다
(2) 하나 이상의 관찰값이 음성대조군과 유의하게 다른 그룹
부정적인 결과 판단 조건
(1) 최고 선량 설계 요구 사항 충족
(2) 매우 좁은 범위 내에서만 돌연변이 능력을 갖는 시험물질이 검출되는 것을 방지하기 위해 투여군 간 간격이 너무 커서는 안 된다.
변이원성시험과 발암성시험의 관계
돌연변이 유발성 테스트로 잠재적 발암물질 검출
돌연변이 유발성 테스트의 불확실성