El proyecto nanogenotox: hacia el desarrollo de una metodología robusta para la determinación del potencial genotóxico de los nanomateriales

Abstract

La nanotecnología es una ciencia emergente que investiga las propiedades de la materia en la escala nanométrica. En esta escala, las propiedades de los materiales empiezan a ser dominadas por los efectos cuánticos en lugar de por las leyes físicas por las que está regida la materia a escala micrométrica y superior. Son estas mismas propiedades, que despiertan tanto interés, las mismas que han levantado suspicacias sobre sus posibles efectos perniciosos sobre la salud humana. En consecuencia, el proyecto Nanogenotox se englobó dentro de los esfuerzos para desarrollar un marco para la regulación de los nanomateriales. Durante el desarrollo del proyecto, los resultados obtenidos en la fase de screening muestran que los distintos nanomateriales utilizados no inducen daño en el DNA de las líneas celulares Caco-2 y BEAS-2B (nanotubos de carbono), y 16HBE (SiO2), evaluados mediante el ensayo del cometa. El ensayo de validación, realizado con todos los laboratorios involucrados en el grupo de trabajo de genotoxicidad in vitro, se llevó a cabo mediante los ensayos del cometa y de micronúcleos, analizando cuatro tipos de nanomateriales, en líneas celulares. Los resultados obtenidos no han mostrado una buena repetibilidad entre laboratorios que, más que atribuirse a deficiencias en los protocolos, puede ser debida a la baja potencialidad genotóxica de los nanomateriales seleccionados. Experimentos adicionales basados en tratamientos crónicos con bajas dosis con nanotubos de carbono y de TiO2 en la línea BEAS-2B muestran que los primeros son capaces de inducir incrementos de ROS y alteraciones cromosómicas en estas condiciones, así como una disminución en la expresión de factores proinflamatorios y una inducción de la transformación celular in vitro. Las nanopartículas de TiO2, pese a ser rápidamente internalizadas, no son capaces de inducir los efectos observados con los nanotubos de carbono. En conclusión, el desarrollo y la información obtenida en este proyecto ayudarán al establecimiento de criterios y metodologías específicas, y en consecuencia un marco regulatorio, para la correcta evaluación del potencial genotóxico de los nanomateriales.

Nanotechnology is an emerging field that investigates the properties of matter at the nanometer scale. On this scale, the material properties begin to be dominated by quantum effects rather than by the physical laws by which matter is governed in the micrometer scale and above, and it is these same properties that arouse much interest the same that raise suspicions about its potential effects on human health. Consequently, the Nanogenotox project was encompassed in the efforts carried out by the European authorities to develop a framework for regulation of nanomaterials. During the development of the project, the results of the screening phase showed that the different nanomaterials used do not induce DNA damage in Caco-2 and BEAS-2B cell lines ( by carbon nanotubes) and 16HBE (by SiO2 nanoparticles), evaluated by the comet assay. The Round Robin test was conducted by all laboratories involved in the in vitro genotoxicity work package of the project by the comet assay and micronucleus assay, analyzing the treatments with 4 types of nanomaterials on two different types of cell lines. The methodology used was not validated due to the absence of clear trends and comparable set of results. Additional experiments based on low dose chronic experiments with carbon nanotubes and TiO2 in the BEAS-2B cell line showed that the former are capable of inducing ROS increases and chromosomal alterations in these conditions as well as a decreased expression of proinflammatory factors and an induction of tumor initiation in vitro. Although internalization of carbon nanotubes in the cells was not observed until the third week of exposure. In contrast, the TiO2 nanoparticles were unable to induce these effects despite being quickly internalized. In conclusion, the development and the information obtained in this project will help to establish criteria and a specific methodology, and therefore a regulatory framework, for the correct evaluation of the genotoxic potential of nanomaterials.