인체의 대부분의 유전자는 인공 화학 물질에 의해 파괴 될 수 있습니다. 괴란 안데르손 / 게티 이미지
오늘날 인간은 수천 개의 인공 화학 물질에 노출되어 있습니다. 그러나 사람들의 건강에 미치는 영향은 아직 완전히 이해되지 않았습니다.
2020 년에 등록 된 화학 물질의 수에 도달했습니다. 167 만. 매일 사람들은 음식, 물, 오염 된 공기, 마약, 화장품 및 기타 인공 물질을 통해 노출됩니다. 이하 이 화학 물질의 1 %는 독성 테스트를 거쳤습니다., 그리고 테스트 된 것은 우리 몸의 거의 모든 생물학적 과정을 방해하는 능력을 보여줍니다. 누적 노출이 우리의 건강을 어떻게 형성하는지 추론 할 수 있습니까?
나는 환경 독성 학자입니다 인공 화학 물질이 우리 건강에 미치는 영향을 연구하고 있습니다. 나는 개발하기로 결정했다 계산적 접근 모든 유전자의 민감성을 모든 화학 물질에 객관적으로 비교하고 가장 취약한 생물학적 과정을 식별합니다.
편견없는 접근
우리 연구를 위해, 제 연구 동료와 저는 비교 독성 유전학 데이터베이스. 비교 독성 유전학 데이터베이스는 화학 물질이 유전자의 활동을 어떻게 변화시키는 지에 대한 수천 건의 발표 된 연구에서 정보를 수집합니다. 유전자는 조직 구축에서 영양소 대사에 이르기까지 세포에서 광범위한 기능을 수행하는 단백질을 암호화하는 DNA 부분입니다. 화학 물질이 유전자에 영향을 미치면 단백질 생산이 증가하거나 감소합니다.
현대 분자 생물학 방법은 화학적 모욕에 대한 반응으로 게놈에있는 모든 유전자의 활동 변화를 감지 할 수 있습니다. 저는 각 유전자가 얼마나 많은 영향을 받았는지 계산하기 위해 여러 연구에서 변경된 유전자 목록을 오버레이하는 접근법을 개발했습니다. 결과 숫자는 일반적으로 화학 물질에 대한 유전자의 민감도를 반영합니다.
생쥐, 쥐, 인간 및 그 세포에 대한 2,169 개의 연구를 사용하여 제 연구 그룹은 17,338 개 유전자의 화학적 노출에 대한 민감도를 평가했습니다. 이 연구는 처방약에서 환경 오염 물질에 이르기까지 1,239 개의 다양한 화학 물질의 영향을 테스트했습니다.
다음 단계에서 우리는 1,000 개 이상의 화학 물질 샘플이 사람들이 노출되는 모든 종류의 인공 화학 물질을 안정적으로 나타낼 수있을만큼 충분히 큰지 확인하기 위해 테스트를 실행했습니다. 이를 위해 우리는이 목록의 절반에 대해 유전자의 민감도를 측정 한 다음 다른 화학 물질로도 민감한 유전자를 안정적으로 식별 할 수 있는지 테스트했습니다. 그 결과는 고무적이었습니다. 두 실험에서 유전자 민감도의 값은 거의 동일했습니다.
화학 물질에 반응하는 세포 방어 시스템
우리 세포는 화학적 모욕에 노출되었을 때 완전히 무력하지 않습니다. 사실, 그들은 화학 물질로 인한 스트레스와 손상에 대처하기위한 전략 보유. 우리의 데이터는 이러한 보호 조치가 노출에 대응하여 활성화됨을 확인합니다.
이 방어선에는 독성 화학 물질을 제거하고, 산화 스트레스 (세포에 반응성 라디칼의 축적)를 완화하고, 손상된 DNA와 단백질을 복구하고, 고도로 손상된 세포를 식별하여 죽음을 유발하고 암으로 변하는 것을 방지하는 효소가 포함됩니다.
인공 화학 물질에 노출되면 전 세계적으로 비만 율이 높아질 수 있습니까? Chutima Sonma / EyeEm / Getty 이미지
지질과 탄수화물의 대사는 취약합니다
놀랍게도 우리는 세포 대사 조절에 관여하는 분자 네트워크가 화학적 노출에 가장 민감하다는 것을 발견했습니다. 그들 중 하나는 PPAR 신호. PPAR은 지질과 포도당의 에너지 균형과 신진 대사를 조절하는 단백질 그룹입니다.
PPAR 활동의 상승 또는 하락이 비만, 대사 증후군, 당뇨병 및 지방간 질환. 일부의 능력 환경 화학 물질 PPAR에 영향을 미치는 것은 이전에 표시되었습니다. 그러나 우리는 매우 광범위한 화합물에 대한 PPAR의 감도를 기대하지 않았습니다.
우리는 또한 인슐린을 분비하고 포도당 대사에 중요한 역할을하는 췌장 베타 세포의 발달에 관여하는 유전자가 목록에있는 대부분의 화학 물질에 의해 억제된다는 것을 발견했습니다. 베타 세포의 기능 장애는 당뇨병을 유발합니다. 따라서 누적 된 화학 물질 노출은 당뇨병의 중요한 위험 요소가 될 수 있습니다.
오늘날 대사성 질환의 유행은 주요 공중 보건 문제입니다. 유병률 비만은 1975 년과 2016 년 사이에 거의 XNUMX 배 증가했습니다.. 대략 미국인의 40 %는 평생 동안 제 2 형 당뇨병에 걸릴 것입니다.및 33 % -88 %는 지방간을 가지고 있습니다. 노출과 대사 질환 사이의 연관성은 내분비 파괴 특성을 가진 일부 화학 물질에 대해 이전에 나타났습니다.. 그러나이 전염병에서 가장 광범위한 인공 화학 물질의 역할은 이전에는 인식되지 않았지만 중요 할 수 있습니다.
성장, 노화 및 면역 체계
성장에 관여하는 두 가지 호르몬 인 성장 호르몬 (GH)과 인슐린 유사 성장 인자 (IGF1)도 화학 물질 노출의 영향을받습니다.
IGF1은 호르몬입니다 주로 간에서 분비. 주요 규제 기관으로 인정 받고 있습니다. 신체 성장. 또한 여러 마우스 실험에서 GH-IGF1 신호 전달이 감소했음을 보여줍니다. 더 긴 수명을 가져옵니다. 이 경로는 또한 세포가 에너지를 사용하여 신체에 필요한 새로운 분자 생성또는 유기체가 사용할 에너지를 방출하기 위해 기존 분자를 분해할지 여부. 이 성장 및 노화의 핵심 조절제에 영향을 미치는 화학 물질의 능력은 새로운 발견입니다. GH-IGF1의 민감성으로 인해 어떤 건강 문제가 발생할 수 있는지는 아직 밝혀지지 않았습니다.
우리의 분석에 따르면 면역 반응을 제어하는 유전자도 화학 물질에 매우 민감합니다.
기능 장애 면역 체계의 두 가지 주요 결과는 알레르기와자가 면역입니다. 두 조건 모두에 대한 유병률은 상승 추세를 따릅니다. 식품 알레르기 증가 3.4 년과 5.1 년 사이에 미국 어린이의 1997 % ~ 2011 % 피부 알레르기 증가 같은 기간 7.4 % ~ 12.5 %. 또 다른 연구는 자가 면역 질환의 혈액 마커 5 % 증가 1988-2012 년 동안 미국인에서.
모든 분자 경로는 화학 물질에 민감합니다.
전반적으로 우리는 알려진 거의 모든 경로가 화학 물질의 영향을받을 수 있음을 발견했습니다. 이 발견은 규제 독성학에 중요한 영향을 미칩니다.
인공 화학 물질의 수가 계속 증가함에 따라 사회는 발전해야한다 빠르고 비용 효율적인 방법 독성 테스트의.
아직 해결되지 않은 한 가지 중요한 질문은 규제 기관이 중요한 분자 회로를 손상 시키거나 방해하는 화학 물질을 승인하지 않도록하기 위해 테스트에서 어떤 경로를 다루어야 하는가입니다. 우리의 데이터는 알려진 모든 분자 경로를 예외없이 다루는 테스트를 개발해야 함을 시사합니다.
우리의 연구는 신진 대사 건강, 면역 체계, 발달 및 노화에 대한 화학적 노출의 역할을 포함하여 독성 연구의 새로운 우선 순위를 설명합니다.
저자에 관하여
Alexander Suvorov, 조교수, 매사추세츠 애 머스트 대학
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