Genotoxicity شاخه ای از علم سم شناسی می باشد که به منظور شناسایی ترکیبات و موادی طراحی شده است که توانایی آسیب به DNA  و ایجاد جهش را دارا هستند. این به دلیل توانایی در ایجاد سرطان، سرطان زا (Carcinogen) هم نامیده میشوند. لزوم شناسایی این مواد سمی جهش زا در صنعت های مختلفی از جمله داروسازی، کشاورزی و تولید غذا اهمیت دارد زیرا مصرف کننده نهایی این محصولات خود انسان می باشد. به همین جهت روش های مختلفی جهت شناسایی و ارزیابی این مواد سمی به وجود آمده اند. روش های نوین در محیط in vitro با استفاده از باکتری ها و رده های سلولی جایگزین روش‌های قدیمی استفاده از حیوانات آزمایشگاهی مانند موش و رت شده اند. بعضی از این روش‌های نوین از جمله تست ایمز، استفاده از رده های سلولی و تست کروموزوم ها بیشتر از بقیه کاربرد دارند. گزارشاتی که در مورد ایجاد سرطان وجود دارد بر این حقیقت دلالت دارد که عوامل ایجاد کننده سرطان تغییر یافته است، به طوری که مواد شیمیایی یکی از عوامل اصلی ایجاد کننده سرطان در نظر گرفته شده است. دلیل این امر افزایش ارتباط  با مواد شیمیایی می باشد. با این حال امروزه روش هایی جهت شناسایی سرطان زا بودن مواد شیمیایی وجود دارد که به بررسی آنها می پردازیم [1]

تست ایمز Ames test

وسیع ترین و بهترین تست سریعی که مورد استفاده قرار می گیرد تست آیمز است که به نام مخترع آن، بروس آیمز، که یک بیولوژیست مولکولی است نام گذاری شده است. این تست توانایی شیمیایی برای ایجاد موتاسیون در باکتری سالمونلا تایفی موریوم اندازه گیری می کند که در سال 1940 توسعه پیدا کرد. ژنتیک و بیوشیمی سالمونلا به خوبی شناخته شده است. این باکتری به سرعت و به آسانی رشد می کند نتایج این تست به آسانی تفسیر می شود و قابل تکرار است. در واقع آزمون آیمز ژن جهش هایی که در سنتز هیستدین دخالت دارند را حمل می کند و در واقع این باکتری جهش یافته هایی هستند که اگزوتروفیک می باشند، یعنی جهشی در آنها، موجب شده است که برای رشد، نیاز به هیستیدین داشته باشند. در نتیجه آنها برای اینکه بتوانند رشد کنند نیاز به هیستیدین دارند و در محیط فاقد هیستیدین قابلیت رشد را از دست می دهند. این روش بر پایه چندین زنجیره هیستدین در سالمونلا که هر کدم در بر دارنده جهش‌های مختلفی در ژن های در اپرن هیستیدین هستند،  می باشند. این جهش ها بعنوان نقاط داغی برای مواد جهش زا که سبب آسیب DNA از طریق ساز و کارهای مختلف می شوند، عمل می کنند. در واقع این باکتری ها در اپرن هیستیدن خود دارای جهش هستند که از ناتوانی آنها برای رشد در محیط فاقد هیستیدین برای شناسایی عوامل جهش زا استفاده می شود.

انواع سلول های بنیادی  و کاربرد سلولهای بنیادی سرطان جهت پیشگیری و درمان سرطان

سلول­های بنیادی

بدن انسان شامل 200 نوع مختلف سلول می­باشد که این سلول­ها در بافت­ها و اندام­ها سازماندهی یافته­اند تا عملکردهای مورد نیاز برای حیات و تولید مثل را فراهم نمایند. از نظر تاریخی زیست­شناسان به پدیده­های زیستی که قبل از تولد رخ می­دهد علاقه­مند بوده­اند. نیمه دوم قرن بیستم زمان طلایی برای زیست­شناسی تکاملی بود، به خاطر اینکه مسیرهای تنظیمی اصلی که در اختصاصیت[1] و ریخت­زایی[2] بافت­ها نقش داشتند در سطح مولکولی مشخص شدند. منشاء تحقیقات سلول­های بنیادی وقتی بود که دانشمندان آرزو داشتند که بفهمند که چطور بافت­ها در انسان­های بالغ حفظ می­شوند در حالی که انواع سلول­های مختلف در جنین ایجاد می­شوند.

از قبل مشخص شده که سلول­های موجود در یک بافت مشخص از نظر سلولی با هم هتروژنسیته دارند. در بعضی از بافت­ها مانند خون، پوست و اپی­تلیوم روده، سلول­های تمایز یافته عمر کوتاهی داشته و قادر به خود نوسازی[3] نیستند. بنابراین دانشمندان فهمیدند که چنین بافت­های توسط سلول­های بنیادی حفظ می­شوند. سلول­های بنیادی به سلول­های گفته می­شود که ظرفیت نوسازی زیادی داشته و توانایی ایجاد سلول­های دختری را داشته که این سلول­های دختری خود تحت تمایز بیشتر قرار می­گیرند. چنین سلول­های فقط رده­های سلولی تمایز یافته را برای بافت­های که در آن قرار دارند تولید نموده و به بنابراین به این سلول­ها چند پتانسیلی[4] یا تک پتانسیلی گفته می­شود (شکل1) (1).

شکل1. منشاء سلول­های نبیادی. به سلول­هایی که قادرند تمام انواع سلول را در یک موجود بالغ ایجاد کنند سلول پرتوان[5]  گویند. اگر علاوه بر آن آنها قادر باشند بافت­های خارج جنینی را  نیز ایجاد کنند به آنها همه توانی[6] گفته می­شود. سلول­های چندپتانسیلی قادرند تمام انواع سلول­های تمایز یافته در یک بافت مشخص را ایجاد کنند. در بعضی مواقع یک بافت فقط حاوی یک رده تمایز یافته است و سلول­های بنیادی که این رده را حفظ می­کنند به عنوان تک پتانسیلی معرفی می­شوند.

CNS, central nervous system; ICM, inner cell mass.

در روزهای اول تحقیقات سلول­های بنیادی، بین سه نوع بافت تمایز داده می­شد: 1- بافت­های اپیدرمی که سلول­های تمایز یافته آن دارای نوسازی سریع می­باشند، 2- بافت­ مغز که به نظر می­رسد خودنوسازی نداشته باشد و 3، بافت­های مانند کبد که سلول­های آن به دو سلول دختر با عملکرد یکسان تقسیم می­شوند. اگرچه هنوز این گفته صحیح است که بافت­های بالغ مختلف از نظر نسبت سلول­های تکثیری و ماهیت اجزای تمایز دهنده سلول با هم فرق دارند، ولی در سال­های اخیر مشخص شده است که بعضی از بافت­ها که قبلاً فکر می­شد فاقد توانایی نوسازی هستند حاوی سلول­های بنیادی هستند.

یک دلیل که باعث شد مدت زمان زیادی طول بکشد تا سلول­های بنیادی به عنوان یک  زمینه تحقیقاتی به طور کامل پذیرفته شود این بود که در سال­های اولیه زمان و انرژی زیادی برای تعریف یک سلول به عنوان سلول بنیادی صرف شد. علاوه بر این خصوصیات دیگری برای سلول­های بنیادی مانند کم یاب بودن ، ظرفیت تقسیم نامتقارن یا تمایل به تقسیم کمتر، در نظر گرفته شد و بنابراین در صورتی که سلولی این خصوصیات را نداشت از لیست سلول­های بنیادی حذف می­شود. با این وجود هنوز بعضی از دانشمندان با این تعریف مخالفت می­کنند.

استفاده از اصطلاح سلول پیش­ساز یا سلولی که به صورت گذرا تکثیر می­کند، باید به سلول­های گفته شود که اجزای سلول بنیادی را از دست داده­اند ولی توانایی تقسیم و تمایز بیشتر را دارند (1).

سلول­های بنیادی سرطان

اخیراً توجه زیادی به موضوع سلول­های بنیادی سرطان شده است. سلول­های بنیادی سرطان خیلی شبیه به سلول­های بنیادی معمول بافتی دارند با این معنی که سلول­ها در تومورها هتروژن بوده و تنها بعضی از سلول­ها (سلول­های بنیادی سرطان یا سلول­های شروع کننده تومور) دارای توانایی حفظ تومور یا رشد مجدد پس از شیمی­درمانی هستند. مفهوم سلول بنیادی سرطان مهم می­باشد چون این مفهوم یک رویکرد جدید را برای درمان سرطان پیشنهاد می­کند.

شکل2. فرضیه سلول­ بنیادی سرطان. تومور بالای به صورت یک جمعیت یک دست از سلول­ها نشان داده شده درحالی که تومور پایین حاوی سلول بنیادی سرطان و سلول­های تمایز یافته است. شیمی درمانی موفق یا ناموفق بر اساس رفتار سلول­ها در تومور تفسیر می­شود.