形態学的に異なるヒドロキシアパタイトナノ粒子は、ショウジョウバエにおいて異なる遺伝毒性効果を発揮する

ハイドロキシアパタイト (HAP) は堆積岩および変成岩中に自然に発生し、多くの生物の硬い構造を構成します。合成ナノサイズ HAP (HAP-NP) は、整形外科用途や水生および陸地媒体の重金属修復に使用されるため、環境と人間の両方がそれらに曝露されます。潜在的な危険性が懸念されているため、丸型/桿体型の HAP-NP の遺伝毒性効果が、ショウジョウバエでウイングスポットアッセイおよびコメットアッセイを使用して調査されました。さらに、細胞死経路の活性化を調べるためにカスパーゼ活性を評価しました。新規性として、DNA 損傷の誘発を間接的に決定するツールとして、DNA 修復に関与する 36 個の遺伝子の発現が調査されました。得られたサイズは 35 ～ 60 nm (roundHAP-NP) および 45 ～ 90 nm (rodHAP-NP) で、低いゼータ電位 (それぞれ -1.65 および 0.37 mV) でした。遺伝毒性は、翼斑点 (円形) および彗星アッセイ (円形および棒状 HA-NP) で検出されました。さらに、カスパーゼ 3/7、8、および 9 活性の発現増加が観察されました。どちらの HAP 型でも、ミスマッチ修復遺伝子では発現変化の増加が観察されましたが、ATM、ATR、および細胞周期経路に関与する遺伝子では発現の減少が観察されました。観察された修復経路の変化は、HAP-NP には遺伝毒性の可能性があるという見解を補強するものと考えられますが、円形の場合はより顕著です。したがって、HAP を含む人工ナノ粒子が環境中に存在すると、人間の健康に対する潜在的な影響についての懸念が生じます。安全性を確保し、潜在的な悪影響を軽減するには、その使用の影響を慎重に評価および監視することが不可欠です。

Hydroxyapatite (HAP) occurs naturally in sedimentary and metamorphic rocks and constitutes the hard structures in many organisms. Since synthetic nano-sized HAP (HAP-NPs) are used in orthopedic applications and for heavy metal remediation in aquatic and terrestrial media, both environment and humans are exposed to them. Due to the concerns about their potential hazards, the genotoxic effects that round/rod forms of HAP-NPs were investigated in Drosophila using the wing-spot and the comet assays. Furthermore, caspase activities were evaluated to examine the activation of cell death pathways. As a novelty, the expression of 36 genes involved in DNA repair was investigated, as a tool to indirectly determine DNA damage induction. Obtained sizes were 35-60 nm (roundHAP-NPs) and 45-90 nm (rodHAP-NPs) with a low Zeta-potential (-1.65 and 0.37 mV, respectively). Genotoxicity was detected in the wing-spot (round form), and in the comet assay (round and rod-like HA-NPs). In addition, increased expression of Caspases 3/7, 8, and 9 activities were observed. For both HAP forms, increased changes in the expression were observed for mismatch repair genes, while decreased expression was observed for genes involved in ATM, ATR, and cell cycle pathways. The observed changes in the repair pathways would reinforce the view that HAP-NPs have genotoxic potential, although more markedly in the round form. Thus, the environmental presence of engineered nanoparticles, including HAPs, raises concerns about potential effects on human health. It is essential that the effects of their use are carefully assessed and monitored to ensure safety and to mitigate any potential adverse effects.