药物毒理学：药物遗传毒性

1、第十六章 药物遗传毒性,1,2,ADME,遗传毒理学(Genetic toxicology),基本概念 意义与后果 可能的机制 遗传毒性的评价 进展,3,一、基本概念,4,遗传毒性(Genotoxicity),由遗传毒物引起生物细胞基因组分子结构特异改变或使遗传信息发生变化的有害效应,特征,不可逆性 无作用阈值,DNA损伤 基因突变 染色体损伤,分类,结构改变 数目改变,DNA加合物的形成 姐妹染色单体交换 DNA链断裂,5,致突变作用 (mutagenesis),外来因素引起细胞遗传物质发生改变的能力，而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。 突变的发生及其过程即为致突变作用 基因突变(gen

2、e mutation) 染色体畸变(chromosome aberration),6,自发突变(spontaneous mutation) 由于自然界中诱变剂的作用或由于偶然的复制、 转录、修复时的碱基配对错误所产生的突变。 诱发突变(induced mutation) 诱变剂诱发的突变。,致突变因素,7,1、基因突变(gene mutation),指基因中DNA序列的改变.,碱基置换(base-pair substitution) 指DNA序列上某个碱基被其他碱基所取代,移码突变(frame shift mutation) 指mRNA 到蛋白翻译过程中遗传物质密码子读码顺序的突变,8,烷化剂

3、,亚硝酸,AFB1,2、染色体畸变（chromosome aberration),A、数目畸变 (numerical aberration) B、结构畸变 (structural aberration),9,（1）整倍体( euploid),二倍以上为多倍体( polyploid), （2）非整倍体(aneuploid) （3）嵌合体(mosaic),A、染色体数目畸变类型,以二倍体（diploid)为标准，若出现染色体数目单条、多条或成倍增减称为染色体数目畸变。,2n, 3n,21三体,两性嵌合体：xo/xyy,10,染色体结构畸变： 指染色体发生断裂 (breakage) 和再接合（reu

4、nion) 而形成各种类型重组的结果。,（1）裂隙(gap) （2）断裂(break) （3）断片(fragment) （4）微小体(minute body) （5）无着丝点环 (acentric ring) （6）环状染色体 (ring chromosome),B.结构畸变（structural aberration）,结构畸变类型：,（7）双着丝点染色体 (dicentric chromosome) （8）倒位(inversion) （9）异位(translocation) （10）插入和重复 (insersion and duplication) （11）辐射体 (triradical,

5、 quadriradical),11,12,13,14,二、遗传改变的后果,15,遗传与变异突变,16,图16-1 体细胞与生殖细胞突变的可能后果,三、可能的作用机制,17,染色体畸变、微小损害,18,图16-2 突变类型,DNA和非DNA相互作用遗传毒物的作用机制,19,四、遗传毒性的评价,遗传毒性测试或评价要回答的一个关键问题是受试物是否是一致突变物。 目的是测试受试物是否有能力到达DNA或染色体部位并与其相互作用。,20,(一) 遗传毒理学试验的分类,根据检测的遗传学终点不同，分为四类： 1.基因突变试验（assays for gene mutation） 2.染色体损伤试验（assay

6、s for chromosome damage） 3.非整倍体试验（assays for aneuploidy） 4.反映DNA损伤的试验（assays for DNA damage）,21,(二) 常用的遗传毒理学试验 1.细菌回复突变试验（bacterial reverse mutation assay) 2.哺乳动物基因突变试验（mammalian cell gene mutation assay） 3.染色体畸变试验（chromosome aberration） 1）in vitro：中国仓鼠卵巢（CHO）细胞，中国仓鼠肺（CHL）细胞及外周血淋巴细胞等。 2）in vivo：啮齿动物

7、骨髓细胞染色体畸变试验（chromosome aberration assay of bone marrow cells)及啮齿动物睾丸细胞染色体畸变试验（chromosome aberration assay of tests cells) 4. 微核试验（micronucleus assay),22,1、鼠伤寒沙门氏菌营养缺陷型回复突变试验,菌株： TA97 TA98 TA100 TA1535 TA102,用于检测组氨酸靶基因中（G-C）位点碱基置换或移码突变,用于检测组氨酸靶基因中（A-T）位点碱基置换或移码突变,23,图16-3检验诱变物诱变强度的Ames实验示意图,24,2、哺乳动物

8、培养细胞染色体畸变试验,CHO,秋水仙碱,中期相细胞,分散均匀的染色体,低渗 固定 染色,25,3、啮齿动物微核试验(micronucleus assay in bone marrow polychromatic erythrocytes),26,图16-4,啮齿动物微核试验,27,4、用于检测DNA损伤的单细胞凝胶电泳试验（single-cell gel electrophoresis, SCGE或Comet）,（三）、遗传毒性评价试验中的一些问题,1、阴性和阳性对照组的意义: 减少因实验动物个体差异、实验条件等的影响，使得到的数据具有可比性、可靠性。 2、体外试验的活化系统： 微生物和培养

9、的哺乳动物细胞缺乏整体动物体内的许多代谢能力，在遗传毒性试验中，必须加入代谢活化系统，才能检出间接致突变剂。,29,3、体外试验结果阳性应考虑的问题： （1）与阴性或溶剂对照数据及背景数据比较，是否有意义？ （2）是否有剂量相关性？ （3）弱或可疑的阳性结果是否可重现？ （4）阳性结果是否由于体外独特的代谢活化途径或体外特殊的活性代谢物所致,30,3、体外试验结果阳性应考虑的问题： （5）结果是否可归因于体内不存在的体外极端培养条件，如极端的pH值、渗透压、细胞悬液中的沉淀物？ （6）哺乳类动物细胞试验中，阳性结果是否仅出现在存活率极低的浓度？ （7）阳性结果是否归因于某种污染物？ （8）某种

10、特定遗传终点的试验结果是否与同类化合物中其他化合物的试验结果一致？,31,4、体外试验结果阴性应考虑的问题： （1）受试物的化学结构或已知代谢是否提示采用的标准体外代谢活化技术（如啮齿类动物肝脏S9）可能不合适？ （2）化合物的结构或已知反应性是否提示采用其他检测方法或系统更合适？,32,进展,一、理论： 1、表观遗传学 2、作用的分子机制与信号通路研究等 二、试验方法 1、替代方法（Alternative toxicology),(QSAR) 2、自动化检测：外周血微核试验（FCM) 3、干细胞及转基因动物的应用 、一般毒性试验与遗传毒性整合试验：Pig-a基因突变试验，彗星试验等,33,小结,一、遗传毒性与致突变作用:基本概念 二、常用致突变试验方法 1、鼠伤寒沙门氏菌营养缺陷型回复突变试验 2、哺乳动物培养细胞染色体畸变试验 3、啮齿动物微核试验,34,参考书,1.毒理学实验方法与技术，王心如主编，人民卫生出版社，2003。 2、药物遗传毒性研究技术指导原则 ，中国国家药审中心，2014年。 3、药物遗传毒性研究技术指导原则（征求意见稿），201704. 4、“Mutation Research” 5、ICH. S2(R1)：Guidance on genotoxicity testing and data interpretation for ph