Työterveyslaitoksen hankkeen tavoitteena oli parantaa nanomateriaalien syöpävaarallisuuden arviointia selvittämällä nanomateriaalien kykyä aiheuttaa syövän synnyn kannalta tärkeitä perimävaurioita keuhkoissa sekä kehittämällä soluviljelyyn perustuva, uusi perimämyrkyllisyyden testimenetelmä syöpävaarallisten nanomateriaalien tunnistamiseksi.
DNA:n kaksijuosteisia katkoksia tutkittiin uudella tekniikalla hyödyntäen erilaisilla hiilinanoputkilla aiemmin tehtyjen hiiritutkimusten keuhkokudosnäytteitä. DNA-vaurioiden syntymistä seurattiin myös hiilinanoputkille altistettavien syöpäherkkien rottien keuhkonäytteistä, jotka saatiin Ranskassa tehdystä syöpäkokeesta.
Nanomateriaalien perimämyrkyllisyyden testaamiseen kehitettiin tulehdussolujen ja keuhkosolujen yhteisviljelyyn perustuva menetelmä, jolla voitaisiin osoittaa nanomateriaaleille tärkeäksi katsottu, tulehdukseen liittyvä (sekundäärinen) perimämyrkyllinen vaikutus. Tätä ei ole aiemmin ollut mahdollista havaita ilman eläinkokeita. Tavoitteena on, että menetelmää voitaisiin hyödyntää nanomateriaalien syöpävaarallisuuden tukena ja kohdentamaan testausta aiempaa tehokkaammin.
Aineisto
DNA:n kaksoisjuostekatkosten analyyseissä hyödynnettiin olemassa olevia keuhkokudosnäytteitä Suomen, Tanskan ja Ranskan Työterveyslaitoksilla muissa hankkeissa toteutetuista eläinkokeista, joissa tutkittiin altistusta erilaisille hiilinanoputkille. Soluviljelyyn perustuvan menetelmän aineisto kerättiin keuhkoepiteelisoluista, jotka altistettiin hiilinanoputkille yhteisviljelmässä tulehdussolujen kanssa tai hiilinanoputkille altistettujen tulehdussolujen kasvatusliuokselle.
Menetelmät
Keuhkokudosnäytteissä DNA:n kaksoisjuostekatkosten määrää mitattiin immunofluoresenssimenetelmällä (γ-H2AX), ja löydöksiä verrattiin samoista hiiristä aiemmin saatuihin tuloksiin sekä hiilinanoputkien fysikaalis-kemiallisiin ominaisuuksiin. Nanomateriaalien ja DNA:n kaksoisjuostekatkosten sijainnin yhteyttä selvitettiin pimeäkenttä- ja fluoresenssikuvia yhdistävällä DMF-tekniikalla. Soluviljemissä sekundääristä perimämyrkyllisyyttä mitattiin mikrotumatestillä.
Tulokset ja johtopäätökset
Tutkimuksessa käytetty γ-H2AX-värjäys soveltui hyvin hiilinanoputkialtistuksen aiheuttaman genotoksisen vaikutuksen osoittamiseen, ja DNA-vauriot voitiin paikantaa nanomateriaalien sijainnin ja histopatologisten löydösten suhteen. Soluviljelymenetelmällä voitiin tunnistaa sekundäärinen perimämyrkyllisyys, mutta se ei ollut vielä tarpeeksi spesifinen korvaamaan eläinkokeita. Menetelmää voidaan kuitenkin hyödyntää testauksen kohdentamisessa nanomateriaaleihin, joilla on suurin todennäköisyys aiheuttaa sekundääristä perimämyrkyllisyyttä, ja spesifisyyttä mahdollisesti jatkokehittelyllä parantaa.
Uutuusarvo ja sovellettavuus
Hankkeessa tuotettiin uutta tietoa ja kehitettiin menetelmiä nanomateriaalien syöpävaarallisuuden arvioinnin tueksi. Syöpävaarallisuus on keskeisessä asemassa nanomateriaalien riskinarvioinnissa, joka vaikuttaa suoraan nanomateriaalien sääntelyyn, kuten työympäristön raja-arvojen asettamiseen sekä luokitteluun ja merkitsemiseen. Riskinarvioinnin kannalta on tärkeää ymmärtää, onko perimämyrkyllisyys primääristä vai onko se sekundäärinen, tulehdukseen liittyvä ilmiö, sillä primääriselle perimämyrkyllisyydelle ei voida asettaa kynnysannosta, mutta sekundäärisen vaikutuksen tapauksessa se on ehkä mahdollista. Tämä on keskeinen kysymys erityisesti heikkoliukoisten nanomateriaalien, kuten hiilinanoputkien riskinarvioinnissa.
Työsuojelurahasto on rahoittanut tutkimushanketta. Hanke alkoi vuoden 2018 alussa, loppuraportti julkaistiin 26.1. 2022.
Tutustu tutkimukseen
Loppuraportti Työsuojelurahaston sivuilla
Lisätietoja
-
Kirsi Siivola, tutkija, Työterveyslaitos, puh. 050 313 4834, kirsi.siivola [at] ttl.fi (kirsi[dot]siivola[at]ttl[dot]fi)
-
Kukka Aimonen, tutkija, Työterveyslaitos, puh. 050 309 1825, kukka.aimonen [at] ttl.fi (kukka[dot]aimonen[at]ttl[dot]fi)
