Det hele ligger i generne:Afkodning af virkningerne af flere stressfaktorer

Som antallet af nye kemikalier, der anvendes i industrien, fødevarer og forbrugerprodukter stiger konstant, det samme er den kemiske frigivelse til miljøet, og behovet for at forstå de negative virkninger af kemiske blandinger bliver stadig mere presserende. Ud over, kemikalier kan virke i kombination med ikke-kemiske stressfaktorer (f.eks. stråling, temperatur, pH osv.) for at frembringe uventede multiple stressoreffekter. Selvom koncentrationen eller dosen af ​​hver enkelt stressor kan være lav i miljøet, potentialet for skadelige virkninger fra blandingen af ​​stressorer har bekymret forskere i årevis. Ingen har endnu været fuldt ud i stand til at forudsige virkningerne af flere stressfaktorer; men et nyt koncept og tilgang udviklet af forskere ved Norsk Institut for Vandforskning (NIVA) er formentlig et skridt i den rigtige retning.

"Forstå hvordan stressfaktorer ved lave koncentrationer eller doser interagerer med hinanden, og hvordan interaktionen påvirker en organisme, har været en kæmpe udfordring. Som et første skridt til at svare på dette, vi udviklede en tilgang til at optrevle stressor-interaktionerne på molekylært niveau, " siger forsker You Song ved NIVA.

Tilgangen er udviklet af Song og kolleger fra NIVA, det norske Universitet for Biovidenskab og Gent Universitet. Ud over denne nye tilgang, forskerholdet foreslog også en ny arbejdsgang for maksimalt at udnytte genomiske data med højt indhold (HC) til at forstå cocktaileffekterne af miljøstressorer:

"Den nye tilgang vil gøre det lettere at afsløre potentielle interaktioner mellem stressfaktorerne. Sådan information er afgørende for kumulativ farevurdering af kemikalier og ikke-kemiske stressorer, som er grundlaget for kumulativ risikovurdering og lovgivningsmæssige beslutninger, "Sang forklarer.

Sammenkobling af eksponering for gener og biologiske funktioner

Til deres studie, Song og kolleger udsatte atlantisk laks for gammastråling og forarmet uran, og de undersøgte virkningerne på genekspression i fiskeleveren. De fandt ud af, at mere end 3000 gener blev differentielt udtrykt i de udsatte fisk og var i stand til at knytte nogle af de forskelligt udtrykte gener til visse biologiske funktioner som oxidativ stressrespons, DNA skader, carcinogenese og andre toksicitetsveje.

- Vi fik nogle interessante fund, da vi undersøgte genekspressionen. For eksempel, for nogle gener, kombinationen af ​​gammastråling og uraneksponering fører til synergiserede genekspressionsændringer, selvom de to eksponeringer individuelt ikke førte til signifikant ændring af det samme gen, Sangen forklarer.

"Fund som dette - og alle de andre data opnået fra genekspressionsanalyse - er puslespilsbrikker, som vi kan bruge til at få en bedre forståelse af mekanismen bag, hvordan stressfaktorer, og samspillet mellem stressfaktorer, potentielt føre til visse negative virkninger, siger Knut Erik Tollefsen, seniorforsker ved NIVA.

Fra molekyler til befolkning

På trods af lovende resultater, metoden udviklet af Song og kolleger kan stadig kun bruges til at fortolke toksiske effekter på molekylært niveau. Men Song mener, at bedre tilgange til ekstrapolering mellem de genomiske og organismemæssige effekter vil blive videreudviklet i den nærmeste fremtid, så det kan bruges til at forudsige de multiple stressoreffekter også på organisme- eller populationsniveau.

"Der er et krav om færre dyreforsøg i fremtiden. Brug af alternative tilgange såsom toksikogenomik, in vitro high-throughput screening (HTS) og beregningsmæssige forudsigelsesmodeller viser løfter om at opfylde dette krav, "You Song slutter.