Kombinierte Messung der Zytotoxizität und Genotoxizität toxischer Substanzen mittels des Lux-Fluoro-Test

Kurzfassung

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird untersucht ob, der im DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin entwickelte Lux Fluoro Test, der aus den beiden Subkomponenten SOS-Lux-Test und Lac-Fluoro-Test besteht, den bisher gebräuchlichen Testverfahren zur Bestimmung von Zytotoxizität und Genotoxizität gleichwertig oder sogar überlegen ist. Die Grundlage des Lux Fluoro Tests zur Ermittlung der Genotoxizität basiert auf der SOSAntwort, die ein in vielen gram-negativen Zellen existierendes System zur induzierten Synthese von DNA-Reparaturenzymen als Reaktion auf schwere DNA Schädigungen darstellt. Zur zusätzlichen Bestimmung der Zytotoxizität wurde die Aussagekraft des Lux Fluoro Test um die Messung der Fluoreszenz erweitert. Bakterien des Stammes Salmonella thyphimurium TA1535 wurden entweder dem Plasmid pPLS-1 (SOS-Lux) oder dem Plasmid pGFPuv (LAC-GFP) transformiert, um im Lux-Fluoro-Test eine DNAschadensabhängig induzierbare Biolumineszenz und eine konstitutive GFPuv-Expression zu erreichen. Zur Verifizierung des Lux Fluoro Tests wurden beispielhaft 50 Chemikalien, für die Ames Daten recherchiert wurden, auf ihre zytotoxische und genotoxische Wirkung in weiten Konzentrationsbereichen untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen klar, dass der Lux Fluoro Test die Anforderungen, die an einen solchen Test zur Messung von Zytotoxizität und Genotoxizität gestellt werden, erfüllt. Die Zytotoxizität wird als LD50 angegeben; die Genotoxizität wird durch den Induktionsfaktor (IF) beschrieben, der sich aus der Höhe der relativen schadensinduzierten Biolumineszenz ableitet. Für genotoxische Substanzen wird die Konzentration angegeben, bei der der IF den Wert 2 dosisabhängig übersteigt. Die Messung der Zyto- und Genotoxizität mit dem Lux Fluoro Test erfolgt zuverlässig und reproduzierbar, die Messergebnisse entsprechen denen vergleichbarer Standardtests. Bezüglich der Genotoxizität decken sich die Ergebnisse des Lux Fluoro Test bei 47 der 50 Substanzen mit den Ergebnissen der Literaturrecherche. Die Diskrepanz bei 3 Substanzen erklärt sich durch die Tatsache, dass der Lux Fluoro Test eine Genotoxizität in Konzentrationsbereichen anzeigt, die im Ames-Test nicht Verwendung fanden. Mit seiner kurzen Testdauer und hohen Sensitivität qualifiziert sich der Lux Fluoro Test damit als Screeningtest zur Erkennung von zyto- und genotoxischen Substanzen.