A proteomika módszereivel a sejt sokezernyi fehérjéje írható le részletesen, és egy-egy hatás következtében kialakuló változás is nagyságrendekkel alaposabban feltárható, mint egyetlen biomarker mérésével. Az új évezredben kifejlődő toxikoproteomika – a toxikus hatás proteomikai elemzése – ezért a toxikológiai kutatás új paradigmájává vált (Toxicoproteomics: new paradigms in toxicology research). A molekuláris biológia korábban példa nélküli fejlődése során az adatok értelmezése óriási kihívást jelent, azonban a szabályozás és az ipari toxikológia már jelenleg is drámai változásokon megy keresztül. A közeljövőben új biomarker-családok megjelenése várható, továbbá minden valószínűség szerint a jelenleginél sokkal jobban fogjuk érteni a genetikai variációk és a környezeti befolyásoló tényezők szerepét a különböző toxikológiai kimenetekben. Az is elképzelhető, hogy az új -omikai megközelítés révén a különböző szakterületek között jelenleg létező határvonalak megszűnnek, és a toxikológia, patológia, molekuláris genetika és genetikai toxikológia integrációja jön létre (Aardema és MacGregor: Toxicology and genetic toxicology in the new era of "toxicogenomics": impact of "-omics" technologies).
A toxikoproteomika és toxikometabolomika gyakorlati alkalmazásának egy példáját mutatja be német szerzők tanulmánya (Stefan Kalkhof és munkatársai: Establishing the pathway and time-resolved benzo[a]pyrene toxicity on Hepa1c1c7 cells at toxic and subtoxic exposure), amely az Amerikai Kémiai Társaság lapjában, a Journal of Proteome Research című szakfolyóiratban jelent meg.
Van-e „ésszerűen elfogadható” koncentráció?
A benzopirén, egy policiklusos aromás szénhidrogén az egyik legismertebb genotoxikus molekula. Vajon a sejtek halálát okozó koncentrációnál jelentősen kisebb koncentráció esetén is veszélyt jelent? - tették fel a kérdést a német kutatók. A válasz azért is releváns, mert a benzopirén nem sejttoxikusnak tartott koncentrációban igen elterjedt a környezetünkben, felszabadul szerves anyagok nem tökéletes égésekor, jelen van a cigarettafüstben és húsok grillezésekor is keletkezik.
A németországi Szövetségi Kockázatértékelő Intézet, a Helmholtz Kutatóközpont és a Drezdai Technológiai Egyetem kutatói toxikoproteomikai és toxikometabolomikai módszerekkel megnézték, milyen hatása van a benzopirén kis koncentrációinak májsejtekre.
A vizsgálat során egér májsejteket 24 órán keresztül ismerten toxikus koncentrációjú benzopirénnek, illetve olyan koncentrációjú benzopirénnek tettek ki, amely jóval az alatt a küszöbérték alatt van, aminek eddig bármilyen hatását meg lehetett figyelni. Ennek során elemezték a fehérje- és metabolit-szintek változásait. Az eddig is toxikusnak tartott benzopirén-koncentráción (5 μM/L) 190 fehérje szintje változott meg, azonban még az igen alacsonynak számító 50 nanomol/literes benzopirén-koncentráció is módosította 150 sejtfehérje szintjét. Mint a kutatók leszögezik: a közvetlenül toxikus koncentrációjú benzopirén hatásai alapján mindezt nem lehetett volna előrejelezni. Ideális az lenne, ha a szervezetünk egyáltalán nem találkozna ilyen molekulával, teszik hozzá, mivel a hálózatosan összekapcsolt jelátviteli útvonalak – többezer fehérje és többszáz metabolit - tanulmányozása feltárta, hogy a benzopirén az apoptózist kiváltó koncentrációnál százszor kisebb koncentrációban is befolyásolja a sejtek protein-mintázatát, metabolizmusát és jelátvitelét.
A benzopirén 104 másik molekula mellett a Nemzetközi Rákkutató Ügynökség (International Agency for Research on Cancer) karcinogén anyagokat felsoroló listáján is szerepel. Becslések szerint az USA lakóinak szervezetébe naponta átlagosan 200 nanogramnyi jut be, azonban az új toxikoproteomikai módszer révén bebizonyosodott, hogy a molekula mennyiségét a környezetben jelentősen csökkenteni kellene.
A kutatók szerint a toxikoproteomikát a jövőben egyre szélesebb körűen fogjuk használni, hogy megállapíthassuk a különböző anyagok igen kis mennyiségeinek hatását a különböző típusú sejtekre.
