简单、经济高效的报告基因检测可以评估化学诱导的表观遗传变化

用作食品防腐剂、调味剂、染料、杀虫剂、化妆品、清洁剂和其他工业材料的化学品越来越被认为是一种健康危害。它们的广泛使用导致了各种化学毒性引起的疾病的流行率增加，包括激素紊乱、癌症、神经系统疾病、皮肤状况和职业中毒

已知许多化学物质通过发挥基因毒性作用（直接或间接干扰DNA复制和损伤修复过程，导致突变和染色体畸变），引发“致癌作用”或癌症发展。各种体外遗传毒性检测有助于评估潜在致癌物与DNA的相互作用，并阐明它们在健康和疾病中的作用

除了遗传毒性外，表观遗传改变或DNA和染色质（包装的DNA-蛋白质复合物）的可逆变化也与化学诱导的致癌有关。通常，DNA甲基化，即向DNA中添加甲基，会沉默基因表达。相反，组蛋白（结合DNA的蛋白质）的乙酰化（添加乙酰基）打开了染色质结构，使DNA易于转录

DNA和组蛋白中的这种动态表观遗传改变以细胞和组织特异性的方式调节基因表达。值得注意的是，据报道，双酚A、砷、镉、苯、杀虫剂和其他致癌物质等环境化学物质会导致各种疾病的异常表观遗传变化。揭示化学诱导的表观遗传改变的机制可以帮助环境化合物的安全评估

先前开发的基于细胞的检测方法根据报告基因的基线状态以单向方式检测表观遗传变化（基因表达的失活/再激活），并且不能完全捕捉化学诱导的表观遗传改变。需要开发一种灵活的双向检测方法，以有效检测人类细胞中化学暴露的各种表观遗传影响

为了解决这个问题，日本千叶大学科学研究生院的Akira Sassa副教授和Kiyoe Ura教授以及日本国立健康科学研究所的Manabu Yasui和Kei-ichi Sugiyama开发了一种新的表观遗传毒性测定方法，用于评估致癌物引起的表观遗传学变化

Sassa副教授在2025年3月5日发表在《科学报告》上解释了他们工作背后的科学原理，他说：“在基因组生物学领域，掌握表观遗传分析技术既具有挑战性又成本高昂，因此很难用于化学品的安全评估。”这促使我们考虑通过学术界、工业界和政府的合作研究开发一种普遍可用的方法。阐明以前未知的化学致癌的表观遗传机制可以帮助全球（包括发展中国家）更安全地使用化学品。“

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胸苷激酶（TK）基因突变检测（TK检测）是一种常规的体外遗传毒性检测，可检测TK基因位点的突变，TK基因位点是所有细胞类型表达的一种重要的管家基因。研究人员之前增强了TK检测，并提高了其检测灵敏度，用于对具有潜在遗传毒性和细胞毒性作用的制药、工业、农业和环境化学品进行安全评估。在目前的研究中，他们已经通过位点特异性甲基化TK启动子区域，进一步开发了epi-TK报告分析。

他们通过量化“TK逆转”或用具有良好特征的作用机制的DNA甲基转移酶抑制剂（DNMT）处理后，具有甲基化（沉默）TK启动子的细胞扩增，以阐明该系统反映表观遗传变化的潜力。

值得注意的是，用DNMT抑制剂处理导致TK启动子区域内的非甲基化位点和TK回复集落的扩增。此外，用12-O-十四烷酰佛波醇-13-乙酸酯（TPA）处理，一种广泛研究的非遗传毒性种子油衍生致癌物，导致TK回复频率和组蛋白乙酰化水平显著降低。因此，epi-TK测定可以反映与基因沉默和激活相关的表观遗传变化

与需要昂贵试剂和仪器以及特定技术和分析专业知识的高级测序分析相反，本研究开发的epi-TK报告分析提供了一种更简单、更具成本效益和定量的方法来评估化学epi基因组毒性

Sassa副教授说：“我们的研究可以加深对化学品对公共健康和疾病预防影响的理解，从而促进化学品的安全管理和使用。了解环境化学品与疾病之间的关系，改进化学品安全评估，可以帮助实施减少工作和生活环境中有害化学品暴露的措施。”