Biologiske signaturer som følge av yrkesmessig eksponering for komplekse blandinger av PAH (PAH-ProMetGen)

PAH-er er allestedsnærværende forurensninger som induserer flere sykdommer, hvorav kreft er det viktigste endepunktet, med økt forekomst av lunge-, hud- og blærekreft. PAH-er induserer genotoksiske effekter (søsterkromatidsutveksling, mikrokjerner, DNA-skade), men krever metabolsk aktivering hos mennesker som indirekte virkende kreftfremkallende stoffer. Kunnskapen om metabolske veier involvert etter PAH-eksponering er derfor avgjørende for å forstå og forebygge kreftrisiko. Dessuten antas eksponering for PAH å indusere andre negative helseeffekter (diabetes, betennelse, infertilitet, hjerte- og karsykdommer). Dessverre er tidlige sykdomsrelaterte biomarkører fortsatt stort sett ukjente, og vår forståelse av mekanismene involvert er fortsatt begrenset. De sjeldne eksisterende biologiske grenseverdiene refererer enten til ikke-kreftfremkallende PAH (pyren) eller avgiftningsveier (3-OHBaP for BaP), selv om nye biomarkører som gjenspeiler den genotoksiske veien til BaP (TetraolBaP) nå er tilgjengelige. Det er derfor behov for å identifisere flere relevante biomarkører for eksponering/effekt, og for en bedre forståelse av de biologiske konsekvensene som følger av PAH-eksponeringer samt tilhørende metabolske veier involvert.

Målene for prosjektet er:

• For å bedre forstå og karakterisere molekylære, metabolske og genotoksiske påvirkninger som følge av eksponering for PAH og å koble slike påvirkninger med biologiske nivåer av ulike PAH-metabolitter,
• For å studere påvirkningen av BaP-metabolisme (genotoksisk versus avgiftningsvei) på differensiell ekspresjon av metabolitter/proteiner og på genotoksisitetsendepunkter for å få relevante data for å utlede nye biologiske grenseverdier,
• For å belyse assosiasjonene mellom omics-dereguleringer på grunn av PAH-eksponeringer og aktiverte metabolske veier, for å definere kandidateffektbiomarkører for human biomonitorering.

Prosjektets originalitet er følgende. For det første er dette en menneskelig studie utført i reelle yrkesmiljøer på arbeidere som er utsatt for representative PAH-blandinger. Det er en tverrfaglig tilnærming som samtidig kombinerer oppdatert biomonitorering, omics og cytogenetiske analyser, som vil gi innsikt i et helhetlig syn på metabolske reaksjoner og proteinuttrykk etter yrkesmessig eksponering for PAH-blandinger, og tillate identifisering av de biologiske prosessene som er involvert. Kreftfremkallende BaP-metabolitter (Tetraol-BaP og 3-OHBaP) vil bli analysert samtidig for å sammenligne de to viktigste metabolske veiene til BaP.

Hovedtrinnene i prosjektene vil være:

• Rekruttering av 100 arbeidstakere som er forskjellig eksponert for PAH-blandinger tatt i prøver over to tidsperioder (etter uker med eksponering og etter 3 uker uten yrkeseksponering),
• Registrering av relevante data (arbeidsegenskaper, jobber/oppgaver, arbeidserfaring, antall år med eksponering, røykevaner, ernæringsinntak, komorbiditet),
• Toksikologiske analyser (LC-fluorescens og GC-MS-MS) av urinmetabolitter av flere gassformige og partikkelformige PAH-er (naftalen, fluor, fenantren, pyren, BaP, BeP, krysen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo (a) Antracen),
• Proteomikk-analyser på blodprøver gjennom en berikende tilnærming for en nedenfra og opp merkefri kvantitativ proteomisk analyse basert LC-HR-MS. Deregulerte proteiner (DEP) vil bli identifisert og den tilhørende proteinsignaturen. En genontologi (GO) analyse vil definere gruppene av biologiske prosesser involvert,
• Umålrettede Metabolomics-analyser på blodprøver i UHPLC-HR-MS, med uovervåket statistiske analyser (Principal Component Analysis, Logistic Regretions), identifisering av relevante metabolitter ved deres sammenligning med Human Metabolome-databasen, og avansert molekylært nettverk / spektralbiblioteksøk av LC- MSMS-data,
• Mikrokjerner (MN) i bukkalceller gjennom høsting av bukkalceller ved hjelp av en cytobørste, overføres til laboratoriet i en buffer, fiksering og farging, automatisk telling under fluorescerende lys.