ヒトTK6細胞の遺伝毒性化学物質と非毒性化学物質を分類するための予測毒性ゲノミクスシグネチャとの代謝活性化の統合

遺伝子発現データの組み込みを含む遺伝的毒性学における統合アプローチの使用は、反応に関与する分子経路を決定することがより一般的になっています。コンパニオン記事では、ゲノムバイオマーカーがヒトTK6細胞で開発され、化学物質を遺伝毒性または非毒性として分類しました。TK6細胞は代謝的に有能ではないため、代謝活性化を必要とする化学物質で使用するためにバイオマーカーの有用性を拡大することに着手しました。具体的には、化学的曝露はラット肝臓S9の存在下で実施されました。遺伝毒性（ベンゾ[a]ピレン、バップ、アフラトキシンB1、AFB1）および非毒性（デキサメタゾン、デックス、フェノバルビタール、PB）の患者を正しく分類するバイオマーカーの能力が正しく評価されました。細胞を4時間増加させる化学濃度にさらされ、曝露後0時間、4時間、20時間の曝露を収集しました。相対生存率、アポトーシス、および小核頻度を24時間で測定しました。トランスクリプトームプロファイルは、アジレントマイクロアレイで測定されました。ゲノムバイオマーカーを使用して各化学物質を分類するために、統計モデリングおよびバイオインフォマティクスツールが適用されました。BAPおよびAFB1は、3つの時点すべてで中および高濃度で遺伝毒性として正しく分類されましたが、Dexはすべての濃度と時点で非毒性として正しく分類されました。PBの高濃度は24時間で誤分類され、後の時点での細胞毒性が誤分類を引き起こす可能性があることを示唆しています。データは、S9の使用がTK6細胞の遺伝毒性を分類するバイオマーカーの能力を損なわないことを示唆しています。最後に、バイオマーカーは、ヒトHEPARG細胞に由来する公開されたデータセットを使用して、遺伝毒性を正確に分類できることを実証します。

The use of integrated approaches in genetic toxicology, including the incorporation of gene expression data to determine the molecular pathways involved in the response, is becoming more common. In a companion article, a genomic biomarker was developed in human TK6 cells to classify chemicals as genotoxic or nongenotoxic. Because TK6 cells are not metabolically competent, we set out to broaden the utility of the biomarker for use with chemicals requiring metabolic activation. Specifically, chemical exposures were conducted in the presence of rat liver S9. The ability of the biomarker to classify genotoxic (benzo[a]pyrene, BaP; aflatoxin B1, AFB1) and nongenotoxic (dexamethasone, DEX; phenobarbital, PB) agents correctly was evaluated. Cells were exposed to increasing chemical concentrations for 4 hr and collected 0 hr, 4 hr, and 20 hr postexposure. Relative survival, apoptosis, and micronucleus frequency were measured at 24 hr. Transcriptome profiles were measured with Agilent microarrays. Statistical modeling and bioinformatics tools were applied to classify each chemical using the genomic biomarker. BaP and AFB1 were correctly classified as genotoxic at the mid- and high concentrations at all three time points, whereas DEX was correctly classified as nongenotoxic at all concentrations and time points. The high concentration of PB was misclassified at 24 hr, suggesting that cytotoxicity at later time points may cause misclassification. The data suggest that the use of S9 does not impair the ability of the biomarker to classify genotoxicity in TK6 cells. Finally, we demonstrate that the biomarker is also able to accurately classify genotoxicity using a publicly available dataset derived from human HepaRG cells.