In vitro studies (op cellen)
Bij in vitro studies worden cellen of weefsels aan elektrische en magnetische velden van lage frequentie blootgesteld. Het belang van in vitro studies is dat men de potentiële invloeden van de velden kan isoleren van andere soorten invloeden. Zij hebben echter een groot nadeel: de cellen of weefsels worden aan het natuurlijk milieu onttrokken; complete organismen hebben interactie- en afweermechanismen die bij dit soort proeven haast altijd ontbreken. Bovendien zijn de waarden van de gebruikte velden doorgaans veel hoger dan die van de velden waar de bevolking of de werknemers aan worden blootgesteld. Dat kan fenomenen veroorzaken die bij lagere waarden niet bestaan.
Wij willen er ook op wijzen dat een wijziging ter hoogte van de cel tijdens de tests niet betekent dat het hele organisme dezelfde effecten ondergaat.
Opmerking:
DNA schade => mogelijk genotoxisch bij de mens
DNA schade in vitro => mogelijk maar niet noodzakelijk DNA-schade in vivo
In het kort...
Voordelen van in vitro studies
- Vooral belangrijk om cellulaire/moleculaire werkingsmechanismen bloot te leggen:
- Je weet exact wat je doet
- Je kan heel specifiek te werk gaan
vb. Onderzoek van celdelingsverstoringen door specifiek te kijken naar de spoelfiguur of studie van DNA schade, ‘omics’, …
- Snel (snelle screening): negatief in vitro = negatief in vivo
- Relatief goedkoop
- Vaak voorspellend voor een reëel risico (cf. DNA-schade)
- “High ThroughputScreening” (HTS):
Beperkingen van in vitro studies
- Cellen worden behandeld buiten hun normale ‘omgeving’ (geen omgevende weefsels en hun invloeden, geen bloedtoevoer – aanvoer van nutriënten, …)
- In vivo blootstelling kan moeilijk worden nagebootst
(Metabolisering kan worden gesimuleerd door toevoeging van specifieke chemische stoffen)
=> Grotere geloofwaardigheid wanneer dezelfde effecten in vivo kunnen worden aangetoond.
In vitro studies - Een geldige proef
Belang van de volgende punten:
- Blootgestelde versus controlegroep
- Dubbelblind
- Dezelfde experimentele omstandigheden
- Blootstellingssysteem
- Cellijnen: Keuze van de cellijnen is afhankelijk van het doel van de studie:
- Longepitheelcellen
- Hersencellen
- Witte bloedcellen
- Levercellen
- ….
- Studieherhalingen
- Statistische analyse
Voor aanvullende informatie, zie in vivo studies.
Voorbeelden van testen op cellen
Er zijn honderden tests beschikbaar om de effecten van een agens op cellen te controleren. Twee voorbeelden van tests zijn: de Cytome-test en de Comet-test. Andere tests worden ook beschreven in BBEMG resultaten, Effecten van EMV op de keratinocyten.
De cytome test
De cytome-test kan als een uitgebreide "micronucleustest" worden beschouwd; dit betekent dat cellen in de telofase, net vóór de celdeling, worden geblokkeerd. In deze fase zijn twee hoofdnuclei aanwezig. Bij genotoxiciteit zijn een aantal afwijkingen aanwezig: micronuclei (gebroken chromosoomfragmenten of achterblijvende chromosomen worden waargenomen in de klassieke micronucleustest). Andere morfologische eigenschappen verstrekken bijkomende informatie: nucleaire bruggen (dicentrische chromosomen), nucleaire “buds” (genamplificatie), trinucleaire cellen (centrosoomafwijking). Ook numerieke chromosoomafwijkingen (vb. ten gevolge van een abnormale kerndeling = "non-disjunction") kunnen worden waargenomen met behulp van specifieke kleurtechnieken, zowel als apoptosis (geprogrammeerde celdood) en necrose (celsterfte).
Bron: Fenech M. (2002) Chromosomal biomarkers of genomic instability relevant to cancer.
Drug Discovery Today, 7, 1129-1136.
De komeettest (= single cell gel electrophoresis assay = Comet test)
In de komeettest wordt DNA van individuele cellen ingebed in agarose (gel) op een microscoopglaasje en onderworpen aan elektroforese (elektrische stroom). Wanneer DNA beschadigd is, migreren gebroken fragmenten in het gel naar de positieve pool. Er ontstaat een komeetvormige structuur. De lengte en de intensiteit van de staart kunnen worden gemeten. Onbeschadigd DNA heeft geen (of zeer korte) staarten, de lengte van de staart is evenredig met de schade.
