• 제목/요약/키워드: in vitro Chromosome Aberration

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Thresholds of Genotoxic and Non-Genotoxic Carcinogens

  • Nohmi, Takehiko
    • Toxicological Research
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    • 제34권4호
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    • pp.281-290
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    • 2018
  • Exposure to chemical agents is an inevitable consequence of modern society; some of these agents are hazardous to human health. The effects of chemical carcinogens are of great concern in many countries, and international organizations, such as the World Health Organization, have established guidelines for the regulation of these chemicals. Carcinogens are currently categorized into two classes, genotoxic and non-genotoxic carcinogens, which are subject to different regulatory policies. Genotoxic carcinogens are chemicals that exert carcinogenicity via the induction of mutations. Owing to their DNA interaction properties, there is thought to be no safe exposure threshold or dose. Genotoxic carcinogens are regulated under the assumption that they pose a cancer risk for humans, even at very low doses. In contrast, non-genotoxic carcinogens, which induce cancer through mechanisms other than mutations, such as hormonal effects, cytotoxicity, cell proliferation, or epigenetic changes, are thought to have a safe exposure threshold or dose; thus, their use in society is permitted unless the exposure or intake level would exceed the threshold. Genotoxicity assays are an important method to distinguish the two classes of carcinogens. However, some carcinogens have negative results in in vitro bacterial mutation assays, but yield positive results in the in vivo transgenic rodent gene mutation assay. Non-DNA damage, such as spindle poison or topoisomerase inhibition, often leads to positive results in cytogenetic genotoxicity assays such as the chromosome aberration assay or the micronucleus assay. Therefore, mechanistic considerations of tumor induction, based on the results of the genotoxicity assays, are necessary to distinguish genotoxic and non-genotoxic carcinogens. In this review, the concept of threshold of toxicological concern is introduced and the potential risk from multiple exposures to low doses of genotoxic carcinogens is also discussed.

Genotoxicity of Taxol and 10-Deacetyl Baccatin III Using Single Cell Gel Electrophoresis (Comet Assay) in Chinese Hamster Lung Fibroblast

  • Kim, Hyun-Joo;Kim, Kyung-Ran;Youn, Ji-Youn;Kim, Min-Hee;Ryu, Jae-Chun
    • 한국환경독성학회:학술대회논문집
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    • 한국환경독성학회 1996년도 제19회정기학술대회(The 19th Symposium of the Korean Society of Environmental Toxicology)
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    • pp.61-61
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    • 1996
  • Taxol is used as cancer therapeutic agent. It has been known as weak posotive of chromosome aberration assay in vitro in our previous results (Ryu et al., 1996) and potent clastogens in the mouse bone marrow micronucleus (Tinwell and Ashby, 1994). We performed microgel electrophoresis to determine the effect of taxol and it's precursor 10-deacetyl baccatin III(DAB) on DNA. Microgel electrophoresis is useful, rapid, simple, visual, and sensitive technique for measuring DNA breakage and repair mechanisms in mammalian 근ells. The range of concentration used for taxol were 854, 427, 213.5, 106.8, 53.4 Ug/ml, for DAB 910 ,455, 227.5 U9/ml, Cell viability always exceed 85%. We analyzed the results by using the special software of image analyzer for this comet assay (Komet 3.0). By using this image analyzer software , we can get the result as the tail moment ((mean of tail length - mean of head lengh) x tail%DNA/100). A slight increase in DNA migration was observed for taxol at the concentration of 854 Ug/m4 in the absence of S9 mixture. No increased DNA migration was observed after treatment with DAB.

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KCCH cyclotron neutron 및 $^{60}Co\;{\gamma}-ray$에 의한 인체 말초혈액 임파구의 염색체 이상측정 (Radiation-Induced Chromosome Aberration in Human Peripheral Blood Lymphocytes In Vitro : RBE Study with Neutrons and $^{60}Co\;{\gamma}-rays$.)

  • 김성호;김태환;정인용;조철구;고경환;류성렬
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제17권1호
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    • pp.21-30
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    • 1992
  • KCCH cyclotron neutron(30cCy/min) 및 $^{60}Co\;{\gamma}-ray(210cGy/min)$를 시험관내의 정상인체 말초혈액임파구에 조사하여 염색체이상(dicentric 및 centric ring)을 관찰하고 이의 선량-반응관계식을 linear model$(Y=K_1D+a)$, power-law model$(Y=K_2D^n)$, quadratic model$(Y=K_3D^2)$ 및 linear-quadratic model$(Y={\alpha}D+{\beta}D^2)$을 사용하여 구하고 이들 model중 염색체이상의 측정치와 가장 일치하는 관계식을 근거로 하여 ${\gamma}-ray$에 대한 neutron의 relative biological effectiveness (RBE)를 산출하였다. 염색체 이상(dicentric plus centric ring)의 발생분포는 ${\gamma}-ray$의 경우 linear model(P=0.067)을 제외한 power-law model$[Y=(5.81{\pm}1.96){\times}10^6D^{1.93+0.06},\;P=0.931]$, quadratic model$[Y=(3.91{\pm}0.09){\times}10^{-6}D^2,\;P=0.972]$ 및 linear-quadratic model $[Y=(6.55{\pm}6.83){\times}10^{-5}D+(3.72{\pm}0.22){\times}10^{-6}D^2$ P=0.922]에 적합하였다 neutron의 경우 linear model $(Y=(6.12{\pm}0.17){\times}10^{-3}\;D-0.22,\;P=0.987]$에 가장 일치하였고 quadratic model (P<0.005)을 제외한 power-law model $[Y=(5.36{\pm}3.02) {\times}10^{-4}D^{1.42+0.11},\;P=0.601]$ 및 linear-quadratic model $[Y=(2.43{\pm}0.70){\times}10^{-3}D+(1.21{\pm}0.39){\times}10^{-7}D^2,\;P=0.415]$에 비교적 적합하였다. 세포당 0.1-1.5개의 염색체이상을 나타내는 neutron의 ${\gamma}-ray$에 대한 RBE는 $2.714{\pm}0.408$이었다.

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체외 방사선조사시 인체 말초혈액 임파구의 염색체이상 빈도에 관한 연구 (Chromosomal Aberrations Induced in Human Lymphocytes by in vitro Irradiation with $^{60}Co\;{\gamma}-rays$)

  • 안용찬;하성환
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제18권2호
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    • pp.1-16
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    • 1993
  • 급성 전신 및 부분 피폭시 피해자들에 대한 치료방침의 결정에 있어 참고자료로서 사용하기 위하여 저자들은 체외에서 말초혈액을 ${60}Co\;{\gamma}-$선으로 2Gy에서 12Gy까지 방사선 조사하여 말초 임파구에서 관찰되는 염색체이상의 빈도와 방사선량과의 관계를 실험적으로 연구하였다. 관찰된 세포중 불안정 염색체이상(dicentric 염색체, ring 염색체, acentric fragment쌍)이 나타난 세포의 비율은 2Gy에서 32%, 4Gy에서 47%, 6Gy에서 80%, 8Gy에서 94%, 10Gy이상에서는 100%였다. 급성 전신 피폭시 평균 흡수선량을 반영하는 지표인 Ydr은 2Gy에서 0.373, 4Gy에서 0.669, 6Gy에서 1.734, 8Gy에서 2.773, 10Gy에서 3.746 그리고 12Gy에서 5.454였다. 방사선량(D)과 염색체이상(dicentric염색체와 ring염색체의 합) 빈도(Ydr)와의 관계는 $Ydr=9.322{\times}10^{-2}/Gy{\times}D+2.975{\times}10^{-2}/Gy^2{\times}D^2$로 나타났다. 신체의 부분피폭시의 선량 및 과거의 피폭선량을 계산할 때 사용하는 지표인 Qdr은 2Gy에서 1.166, 4Gy에서 1.436, 6Gy에서 2.173, 8Gy에서 2.945, 10Gy에서 3.746, 그리고 12Gy에서 5.454였다. 이와 같은 선량측정방법의 신빙도를 검증하기 위하여 신체의 부분에 균일한 선량분포의 1.8Gy, 2.5Gy 및 7.0Gy의 방사선치료를 일회 받은 환자들로부터 구한 Qdr은 각각 1.109, 1.222, 2.222였으며 이로부터 $Qdr=Ydr/(1-e^{Ydr})$의 관계식을 이용하여 계산해 낸 피폭선량은 1.52Gy, 2.48Gy 및 6.54Gy로서 실제 조사한 선량과 매우 근사한 결과를 얻었다.

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선량 및 선량률 변화에 따른 말초혈액 임파구의 염색체 이상의 빈도 (The Frequency of Chromosomal Aberrations of Peripheral Lymphocytes according to Radiation Dose and Dose Rate)

  • 정태식;백흠만;신병철;문창우;김미향;이용환;염하용
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제18권2호
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    • pp.138-149
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    • 2000
  • 목적 : X-선 조사 후 이동원 염색체와 환형 염색체의 빈도가 피폭 선량과 비례하는지를 확인하고, X-선 조사시 선량률의 변화가 생물학적 선량 측정에 영향을 주는지를 찾아서 보정인자로 작용하는지를 알아보았다. 대상 및 방법 : 28세의 건강한 성인남자에서 2회에 걸쳐 각각 16 ml와 18 ml의 전혈을 정맥으로부터 무균채취하여 이미 해파린(heprin) 처리되어 있는 10 ml의 vacutainer (삼화공사, 한국)에 2 ml씩 분주하였다. 분주한 혈액 시료를 1개는 정상대조 군으로 16개는 실험 군으로 총 17개를 실험에 사용하였으며, 방사선 조사는 조사야 10${\times}$10 cm$^{2}$로 분당 240 cGy 의 일정한 선량률로 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800 cGy의 선량을 각 1회 조사하였다. 나머지 9개의 실험 군은 동일한 선량(400 cGy)에서 선량률 변화만 주어 20, 40, 60, 80, 100, 160, 240, 320, 400 cGy/min의 각 선량률로 1회 조사하였다. 관찰 시 염색체의 개수가 46${\times}$2개 되는지 여부를 확인하고 또한 염색체의 밀도나 염색체 형태가 염색체 이상 빈도 확인에 적합한지 확인한 후 해당되는 경우에 한해서만 계측하였다. 각 표본에서 최소 50개의 림프구를 관찰하려고 하였다. 통계처리는 SPSS를 이용하여 평균값 비교와 회귀곡선의 기울기 값을 구하였다. 결과 : 방사선 조사된 림프구의 관찰된 총 수에 대한 염색체 이상을 가진 림프구의 비율(yield)은 선량이 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800 cGy일 때 각각 0, 9, 20, 27, 55, 88, 100%이었다. 선량변화에 따른 염색체 이상(이동원 및 환형 염색체)의 평균빈도는 50, 100, 200, 300, 400, 500, 800 cGy일 때 각각 0.000, 0.093, 0.200, 0.354, 0.612, 2.040, 2.846이었다. 관찰된 총림프구에서 이동원 염색체와 환형 염색체의 빈도(Ydr)는 선량이 50, 100, 200, 300, 400, 600, m cGy일 때 각각 0.000, 0.093, 0.200, 0.364, 0.613, 2.040, 2.846이었다. 방사선량과 Ydr의 관계는 Ydr=$\alpha$D+$\beta$D$^{2}$에 의한 Liner-quadratic model을 따를 때 Ydr=0.188${\times}$10$^{-2}$ D/Gy+0.422${\times}$10$^{-4}$/Gy$^{2}$${\times}$D$^{2}$로 나타났다. 이동원 염색체와 환형 염색체 이상을 가지는 림프구에서 이동원 염색체와 환형 염색체의 빈도(Qdr)는 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800의 선량일 때 각각 0.000, 1.000, 1.000, 1.333, 1.118, 2.318, 2.846 이었으며 이는 앞의 Ydr값으로부터 구한 값과 거의 일치하였다. 선량율을 각각 20, 40, 60, 80, 100, 160, 240, 320, 400 cGy/min으로 달리하여 총 선량을 400 cGy를 각각 조사했을 때 임파구에서 나타난 염색체이상(이동원, 환형, 무동원체단편 염색체)의 빈도의 차는 없었다. 결론 : 방사선의 급성 피폭에 의한 손상은 선량률에 의한 영향은 미미하며 대부분 피폭된 총 선량에 의해 좌우된다. 염색체 이상을 이용한 생물학적 선량측정방법은 피폭 선량이 증가함에 따라 비교적 규칙적으로 증가하므로 피폭 선량 측정을 위한 유용한 방법이라고 생각한다. 그러나 일회 피폭인 급성 피폭 시는 선량률 변화가 보정인자로써 작용하지는 않았다.

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