Tela poderia oferecer melhores testes de segurança para novos produtos químicos

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Estima-se que haja aproximadamente 80.000 produtos químicos industriais atualmente em uso, em produtos como roupas, soluções de limpeza, tapetes e móveis. Para a grande maioria desses produtos químicos, os cientistas têm pouca ou nenhuma informação sobre seu potencial de causar câncer.

A detecção de danos no DNA nas células pode prever se o câncer se desenvolverá, mas os testes para esse tipo de dano têm sensibilidade limitada. Uma equipe de engenheiros biológicos do MIT criou um novo método de triagem que eles acreditam que poderia tornar esses testes muito mais rápidos, fáceis e precisos.

O Programa Nacional de Toxicologia, uma agência de pesquisa governamental que identifica substâncias potencialmente perigosas, está agora trabalhando na adoção do teste MIT para avaliar novos compostos.

“Minha esperança é que eles o usem para identificar possíveis agentes cancerígenos, que os tiremos do ambiente e evitem que sejam produzidos em grandes quantidades”, diz Bevin Engelward, professor de engenharia biológica do MIT e autor sênior do estudo. . “Pode levar décadas entre o tempo em que você é exposto a um agente cancerígeno e o tempo que contrai o câncer, por isso precisamos realmente de testes preditivos. Precisamos prevenir o câncer em primeiro lugar. ”

O laboratório de Engelward agora está trabalhando para validar ainda mais o teste, que utiliza células semelhantes ao fígado humano que metabolizam produtos químicos de maneira muito semelhante às células reais do fígado humano e produzem um sinal distinto quando ocorre dano ao DNA.

Le Ngo, ex-aluno do MIT e pós-doutorado, é o principal autor do artigo, que aparece hoje na revista Pesquisa de ácidos nucléicos. Outros autores do artigo no MIT incluem Norah Owiti, pós-doutorado, Yang Su, ex-aluno Jing Ge, Aoli Xiong, aluna de Cingapura-Aliança para Pesquisa e Tecnologia, professora de engenharia elétrica e ciência da computação Jongyoon Han e professora emérita de estudos biológicos engenharia Leona Samson.

Carol Swartz, John Winters e Leslie Recio da Integrated Laboratory Systems também são autores do artigo.

Detectando danos no DNA

Atualmente, os testes para o potencial causador de câncer de produtos químicos envolvem a exposição de camundongos ao produto químico e, em seguida, a espera para ver se eles desenvolvem câncer, o que leva cerca de dois anos.

Engelward passou grande parte de sua carreira desenvolvendo maneiras de detectar danos no DNA das células, o que pode levar ao câncer. Um desses dispositivos, o CometChip, revela danos ao DNA, colocando o DNA em uma variedade de micropoços em uma placa de gel de polímero e, em seguida, expondo-o a um campo elétrico. As cadeias de DNA que foram quebradas viajam mais longe, produzindo uma cauda em forma de cometa.

Enquanto o CometChip é bom em detectar quebras no DNA, além de danos no DNA que são facilmente convertidos em quebras, ele não pode captar outro tipo de dano conhecido como lesão volumosa. Essas lesões se formam quando substâncias químicas grudam em uma fita de DNA e distorcem a estrutura de dupla hélice, interferindo na expressão gênica e na divisão celular. Os produtos químicos que causam esse tipo de dano incluem a aflatoxina, produzida por fungos e que pode contaminar o amendoim e outras culturas, e o benzo[a]pireno, que pode se formar quando os alimentos são cozidos em altas temperaturas.

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Engelward e seus alunos decidiram tentar adaptar o CometChip para que ele pudesse captar esse tipo de dano no DNA. Para fazer isso, eles aproveitaram as vias de reparo do DNA das células para gerar quebras de cadeia. Normalmente, quando uma célula descobre uma lesão volumosa, ela tenta repará-la cortando a lesão e substituindo-a por um novo pedaço de DNA.

“Se houver algo vislumbrado no DNA, você precisará extrair esse trecho de DNA e substituí-lo por um novo. Nesse processo de extração, você está criando uma quebra de fio ”, diz Engelward.

Para capturar esses fios quebrados, os pesquisadores trataram as células com dois compostos que os impedem de sintetizar novo DNA. Isso interrompe o processo de reparo e gera DNA de fita única não reparado que o teste do Cometa pode detectar.

Os pesquisadores também queriam garantir que o teste, chamado HepaCometChip, detectasse substâncias químicas que só se tornam perigosas após serem modificadas no fígado por meio de um processo chamado bioativação.

“Muitos produtos químicos são inertes até serem metabolizados pelo fígado”, diz Ngo. “No fígado, você tem muitas enzimas metabolizadoras, que modificam os produtos químicos para que sejam mais facilmente excretados pelo organismo. Mas esse processo às vezes produz intermediários que podem ser mais tóxicos do que o produto químico original. ”

Para detectar esses produtos químicos, os pesquisadores tiveram que realizar seus testes nas células do fígado. As células hepáticas humanas são notoriamente difíceis de crescer fora do corpo, mas a equipe do MIT conseguiu incorporar um novo tipo de célula hepática chamada HepaRG, desenvolvida por uma empresa na França, no novo teste. Essas células produzem muitas das mesmas enzimas metabólicas encontradas nas células hepáticas humanas normais e, como as células hepáticas humanas, podem gerar intermediários potencialmente prejudiciais que criam lesões volumosas.

Sensibilidade aprimorada

Para testar seu novo sistema, os pesquisadores primeiro expuseram as células semelhantes ao fígado à luz UV, que é conhecida por produzir lesões volumosas. Depois de verificar que eles podiam detectar tais lesões, eles testaram o sistema com nove produtos químicos, sete dos quais são conhecidos por levar a quebras de DNA de fita simples ou lesões volumosas, e descobriram que o teste podia detectar com precisão todos eles.

“Nosso novo método aprimora a sensibilidade, porque deve ser capaz de detectar qualquer dano que um teste normal do Cometa possa detectar e também adiciona camada de lesões volumosas”, diz Ngo.

Todo o processo leva entre dois dias e uma semana, oferecendo uma recuperação significativamente mais rápida do que estudos em ratos.

Os pesquisadores estão agora trabalhando na validação do teste, comparando seu desempenho com dados históricos de estudos de carcinogenicidade em camundongos, com financiamento do National Institutes of Health.

Eles também estão trabalhando com a Integrated Laboratory Systems, uma empresa que realiza testes toxicológicos, para comercializar potencialmente a tecnologia. Engelward diz que o HepaCometChip pode ser útil não apenas para fabricantes de novos produtos químicos, mas também para empresas farmacêuticas, que são obrigadas a testar novos medicamentos quanto ao potencial causador de câncer. O novo teste pode oferecer uma maneira muito mais fácil e rápida de executar essas telas.

“Uma vez validado, esperamos que se torne um teste recomendado pelo FDA”, diz ela.

A pesquisa foi financiada pelo Instituto Nacional de Ciências da Saúde Ambiental, incluindo o Programa de Pesquisa Básica Superfie do NIEHS e o Centro de Ciências da Saúde Ambiental do MIT.

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Luiz Presso
Luiz Presso