Genotoxiciteit

Wat is Genotoxiciteit?

Sommige stoffen kunnen wanneer ze in levende cellen binnendringen schade veroorzaken aan de cel. Genotoxiciteit is een begrip dat de schadelijke effecten van stoffen beschrijft waarbij het genetische materiaal van een cel wordt beschadigd of verstoord. Deze beschadiging kan leiden tot veranderingen in de structuur of de functie van het DNA. Genotoxische stoffen kunnen verschillende soorten schade veroorzaken, waaronder mutaties (veranderingen in het DNA) en chromosoombreuken (zie ook het begrip Mutageniteit). Daarnaast valt onder genotoxiciteit ook de schade aan andere onderdelen van levende cellen die de stabiliteit van het genoom (alle chromosomen samen) regelen. Het gaat dan bijvoorbeeld om enzymen die betrokken zijn bij de replicatie van het DNA, reparatie-enzymen en eiwitten die betrokken zijn bij de celdeling. Schade aan het genetisch materiaal kan in sommige gevallen tot tumorvorming (kanker) leiden (zie ook het begrip Carcinogeniteit), wat het belang van genetische toxicologie onderstreept.

Monitoring van de waterkwaliteit

Omdat DNA-schade (genotoxiciteit) mogelijk kan leiden tot het ontstaan van kanker, is het belangrijk om dit effect te onderzoeken in water dat gebruikt wordt als bron voor de bereiding van drinkwater en in het drinkwater zelf. Voorbeelden van zo’n bron zijn de Maas, de Rijn, het IJsselmeer en grondwateren. Door het opsporen van genotoxische stoffen in de bronnen kan gemonitord worden dat deze stoffen volledig verwijderd worden in het zuiveringsproces zodat het drinkwater veilig blijft.

Wat doet Het Waterlaboratorium?

Het Waterlaboratorium kan helpen bij onderzoek naar de aanwezigheid van stoffen met genotoxische activiteit in watermonsters. Op ons laboratorium passen we verschillende detectiemethoden toe om genotoxiciteit te onderzoeken, namelijk de Amestest, de P53-CALUX bioassay (zie voor meer informatie per test Hoofdstuk 1.4) en andere geavanceerde technieken zoals de Comet Assay. Deze genotoxiciteitstesten kunnen worden uitgevoerd met extracten van watermonsters afkomstig van verschillende watermatrices van rioolwaterzuiveringen en oppervlaktewater, tot water uit drinkwater zuiveringsprocessen en drinkwater. De extractie van de watermonsters kan ook door Het Waterlaboratorium worden uitgevoerd.

Daarnaast kunnen de adviseurs bij Het Waterlaboratorium meedenken over een teststrategie voor de bioassays en is het mogelijk om een verdiepend onderzoek te laten uitvoeren om stoffen te identificeren die een genotoxische respons veroorzaken in het waterextract (zie Effect-directed Analysis (EDA)).

Het Waterlaboratorium doet deze onderzoeken zowel voor drinkwaterbedrijven als externe opdrachtgevers.

Detectiemethoden voor Genotoxische Stoffen

Er zijn verschillende bioassays waarmee genotoxiciteit onderzocht kan worden (zie Figuur 1 ). DNA-schade kan via verschillende mechanismen ontstaan. Voor de verschillende mechanismen zijn aparte bioassays beschikbaar. Het Waterlaboratorium onderzoekt genotoxiciteit met de Amestest.en de P53-CALUX bioassay. De Amestest is gebaseerd op verschillende stammen van de bacterie Salmonella typhimurium. De Amestest wordt wereldwijd al zo’n vijftig jaar gebruikt om onderzoek te doen naar stoffen die mutaties in het DNA kunnen veroorzaken. Het Waterlaboratorium heeft de beschikking over verschillende stammen van de Amestest, elk specifiek voor een bepaald soort DNA-schade, namelijk stam TA98 (basepaarsubstitutie), stam TA100 (frameshift mutatie) en stam YG7108 (alkylering).

De P53-CALUX is ontwikkeld door BioDetection Systems B.V (BDS) en maakt gebruik van een humane beenmerg kankercellijn. P53 is een eiwit dat bij de mens zorgt voor de aansturing van de celcyclus. Het activeert eiwitten die er onder andere voor zorgen dat DNA gerepareerd wordt wanneer veel mutaties optreden. P53 wordt ook wel de beschermer van het genoom genoemd. Ontregelde functie van het p53-eiwit is betrokken bij een belangrijk aandeel van veel soorten menselijke kanker. In de P53-CALUX wordt de activatie van P53 gemeten.

Omdat sommige chemische stoffen die zelf niet genotoxisch zijn in het lichaam omgezet (gemetaboliseerd) worden tot stoffen die dat wel zijn, kunnen de Amestest en de P53-CALUX ook uitgevoerd worden in monsters waarin de metabolisatiestap wordt nagebootst. Dit wordt gedaan door toevoeging van een leverfractie van ratten waarin actieve fase I en II metabolisatie enzymen aanwezig zijn (“S9-mix”). De watermonsters worden zowel zonder als met de S9-mix getest.