ウムクロモテスト

薬理学および遺伝学において、小田ら^{[1]によって初めて開発・発表された}Umu Chromotestは、化合物の遺伝毒性を評価するための生物学的アッセイ（バイオアッセイ）である。このアッセイは、DNA損傷因子がumuオペロンの発現を誘導する能力に基づいている。損傷誘導遺伝子（din）であるrecA、lexA、umuDと関連して、umuC遺伝子はSOS応答を介して細菌の変異誘発に本質的に関与している。

この検査では、ラクトースを分解するタンパク質であるβ-ガラクトシダーゼの産生を担うlacオペロンをumu関連タンパク質の制御下に置くオペロン融合法を用いています。ラクトース類似体を添加することで、β-ガラクトシダーゼによって分解され、分光光度計で定量できる着色化合物が生成されます。発色の程度は、産生されたβ-ガラクトシダーゼの量を間接的に表す指標であり、それ自体がDNA損傷の量に直接関連しています。

ウムクロモテストは、その手順がISO 13829「水質 - ウムテストを用いた水および廃水の遺伝毒性試験」に規定されているという利点も備えています。遺伝毒性はヒトのがん発生に直接結びつくものではありませんが、細菌における遺伝毒性作用と哺乳類における変異原性および腫瘍誘発性との間には強い相関関係があることが示されています。^{[2] [3]}

理論

サルモネラチフス菌TA 1535 [pSK 1002] を、96ウェルマイクロプレート内で潜在的に遺伝毒性のある試験化合物に曝露します。細菌ゲノムに遺伝毒性病変が生じた場合、一般的なSOS応答の一部としてumuC遺伝子が誘導されます。プラスミドpSK1002には、SOSクロモテストにおけるlacZレポーター遺伝子の融合体と同様に、umuC遺伝子がlacZレポーター遺伝子に融合した構造が含まれています。したがって、umuC遺伝子の誘導は、サンプルの遺伝毒性ポテンシャルの指標となります。 umuC遺伝子はβ-ガラクトシダーゼのlacZ遺伝子と融合されているため、umuC遺伝子の誘導は、lacZにコードされたβ-ガラクトシダーゼによって無色のONPG基質（o-ニトロフェニル-β-D-ガラクトピラノシド）が黄色の生成物o-ニトロフェニルに変換されるかどうかで測定されるβ-ガラクトシダーゼ活性の測定によって簡単に評価できます。 ^[4]

SOS応答は遺伝毒性病変に対する一般的な応答であるため、適切なレポーター遺伝子コンストラクトを有するS. typhimurium株1株で、あらゆるクラスの細菌性遺伝毒性物質を同定できます。他の細菌性遺伝毒性試験および変異原性試験と同様に、活性発現に代謝活性化を必要とする化合物は、S9ミクロソームラット肝抽出物を添加することで試験できます。

手順

指数関数的増殖期にあるS. typhimuriumを、陽性対照、陰性対照、およびブランクを含む3連の試験サンプルに、濃度を低下させながら2時間曝露する。2時間後、曝露培養物を新鮮な増殖培地に希釈し、さらに2時間培養する。umuC遺伝子および融合lacZレポーター遺伝子の誘導、ならびにそれに続くβ-ガラクトシダーゼの発現は、細菌を溶解した後に評価する。無色のONPGは、誘導されたβ-ガラクトシダーゼの存在下で黄色の生成物であるo-ニトロフェニルに変換される。色の濃さは誘導されたタンパク質の量、ひいては試験サンプルの遺伝毒性強度と相関する。

定量的な指標を用い、増殖期前後のOD600、およびONPGインキュベーション後のOD420におけるプレートの吸光度を測定する。これにより、誘導率（IR）と増殖因子を計算し、細胞毒性の有無とIR値の妥当性を判断することができる。 ^[5]

利点

ウムクロモテストと従来のエームス試験の変異原性試験における高い相関性は、毎年合成される数千もの新規医薬品、農業用化学物質、工業用化学物質の初期段階の試験において、ウムクロモテストが合理的な代替試験法となることを裏付けています。大手化学メーカーの多くは、複数のサルモネラ菌株を必要とする従来のエームス試験を用いて、年間100種類以上の合成化学物質をスクリーニングする能力を有しています。一方、ウムクロモテストは単一のサルモネラ菌株のみを使用するため、同じリソースでより広範な新規化学物質を試験できる可能性があります。材料費と労力の削減に加え、堅牢性も備えているため、複雑な環境サンプルのスクリーニングにも適しています。^[6]

参考文献

1. 安永、清成、及川、阿部、吉川 (1985). 「環境中の変異原および発がん物質の検出のための新しいシステム（umu-test）の評価」.変異研究. 147 (5): 219– 229. doi :10.1016/0165-1161(85)90062-7. PMID  3900709.
2. Mohn (1981). 「発がん性試験のための細菌システム」. Mutation Research . 87 (2): 191– 210. doi :10.1016/0165-1110(81)90032-4. PMID  6799816.
3. Purchase (1982). 「発がん性予測試験の評価」. Mutation Research . 99 (1): 53– 71. doi :10.1016/0165-1110(82)90031-8. PMID  6811893.
4. Reifferscheid, Heil, Oda, Zahn (1991). 「環境サンプル中の遺伝毒性物質および遺伝毒性ポテンシャルの迅速検出のためのSOS/umuテストのマイクロプレート版」. Mutation Research . 253 (3): 215– 222. doi :10.1016/0165-1161(91)90134-T. PMID  1720196.
5. ISO 13829「水質 - umuテストを使用した水および廃水の遺伝毒性の測定」
6. 安永、清成、及川、阿部、吉川 (2004). 「83種類のNTP化学物質を用いたサルモネラumu試験の評価」Environ Mol Mutagen . 44 (4): 329–45 . doi :10.1002/em.20053. PMID  15476194. S2CID  7419454.