Nanomateriaalien syöpävaarallisuuden tunnistaminen

Tiivistelmä

Nanomateriaalien tuotekehittely, valmistus ja hyödyntäminen ovat lisääntyneet maailmanlaajuisesti. Ammatillista altistumista nanopartikkelien tuotannon tai käytön yhteydessä voi tapahtua erityisesti hengitysteitse. Huolta ovat aiheuttaneet hiilinanoputkien kaltaiset kuitumaiset nanomateriaalit, joista osa voi aiheuttaa syöpää hengitettyinä. Hankkeen tavoitteena on 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 tutkitaan uudella tekniikalla hyödyntäen erilaisilla hiilinanoputkilla aiempien tehtyjen hiiritutkimusten keuhkokudosnäytteitä. DNA-vaurioiden syntymistä seurataan myös hiilinanoputkille altistettavien syöpäherkkien rottien keuhkonäytteistä, jotka saadaan Rankassa tehtävästä syöpäkokeesta. Nanomateriaalien perimämyrkyllisyyden testaamiseen kehitetään tulehdussolujen ja keuhkosolujen yhteisviljelyyn perustuva menetelmä, jolla voitaisiin osoittaa nanomateriaaleille tärkeäksi katsottu, tulehdukseen liittyvä (sekundäärinen) perimämyrkyllinen vaikutus ilman eläinkokeita. Tuloksia voidaan hyödyntää tutkittujen nanomateriaalien riskinarvioinnissa sekä arvioitaessa samankaltaisten muiden nanomateriaalien vaarallisuutta.

Hankkeen vastuuhenkilö

Kirsi Siivola

Tiedote

Uusia menetelmiä nanomateriaalien syöpävaarallisuuden tunnistamiseksi

Tiivistelmä

Työterveyslaitoksen hankkeen tavoitteena oli parantaa ymmärrystämme siitä, mitä keuhkoissa tapahtuu, kun hengitämme nanomateriaaleja ja kuinka perimämyrkyllinen vaikutus syntyy. Hankkeessa selvitettiin DNA:n kaksoisjuostekatkosten roolia hiilinanoputkien perimämyrkyllisen vaikutuksen synnyssä ja kehitettiin menetelmiä DNA:n kaksoisjuostekatkosten analyysiin keuhkokudosleikkeissä sekä sekundäärisen, tulehduksesta johtuvan perimämyrkyllisen vaikutuksen tunnistamiseen ilman eläinkokeita keuhkosoluviljelmissä. Kehittämiämme menetelmiä voidaan hyödyntää nanomateriaalien syöpävaarallisuuden arvioinnissa.

Lähtökohdat

Erityisesti heikkoliukoisten nanomateriaalien riskinarvioinnin kannalta on tärkeää ymmärtää, onko perimämyrkyllisyys primääristä vai onko se sekundäärinen, tulehdukseen liittyvä ilmiö. Primääriselle perimämyrkyllisyydelle ei voida asettaa kynnysannosta, mutta sekundäärisen vaikutuksen tapauksessa se on ehkä mahdollista. Hankkeen tavoitteena oli saada lisää tietoa sekundäärisestä vaikutusmekanismista ja kehittää menetelmiä, joilla nämä mekanismit voidaan erottaa toisistaan.

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

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. Sekundääristä perimämyrkyllisyyttä soluviljelmissä mitattiin mikrotumatestillä.

Tulokset ja johtopäätökset

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 mahdollisesti kuitenkin jatkokehittelyllä parantaa.

Uutuusarvo ja sovellettavuus

Hankkeessa tuotettiin uutta tietoa ja kehitettiin menetelmiä nanomateriaalien syöpävaarallisuuden arvioinnin tueksi. Riskinarviointi vaikuttaa suoraan nanomateriaalien säätelyyn, kuten työympäristön raja-arvojen asettamiseen sekä luokitteluun ja merkitsemiseen. Nämä seikat ovat keskeisiä työsuojelussa ja työterveyden edistämisessä.

Aineisto

Kirsi Siivola, Kukka Aimonen, Hanna Saarelainen, Hannu Norppa. Työterveyslaitos. Nanomateriaalien syöpävaarallisuuden tunnistaminen. Loppuraportti. 2021.
ISBN 978-952-391-000-3 (nid)
ISBN 978-952-261-999-0 (PDF) Avaa

EUROTOX 2019 abstrakti Avaa

EUROTOX 2021 abstrakti Avaa