Biologiska signaturer till följd av yrkesmässig exponering för komplexa blandningar av PAH (PAH-ProMetGen)

PAH är allestädes närvarande föroreningar som inducerar flera sjukdomar, bland vilka cancer är den viktigaste slutpunkten, med ökad förekomst av lung-, hud- och blåscancer. PAH inducerar genotoxiska effekter (systerkromatidsutbyte, mikrokärnor, DNA-skador) men kräver metabolisk aktivering hos människor som indirekt verkande cancerframkallande ämnen. Därför är kunskapen om metaboliska vägar involverade efter PAH-exponering avgörande för att förstå och förebygga cancerrisker. Dessutom antas exponering för PAH inducera andra negativa hälsoeffekter (diabetes, inflammation, infertilitet, hjärt-kärlsjukdom). Tyvärr är tidiga sjukdomsrelaterade biomarkörer fortfarande i stort sett okända och vår förståelse av de inblandade mekanismerna är fortfarande begränsad. De sällsynta befintliga biologiska gränsvärdena hänvisar antingen till icke-cancerframkallande PAH (pyren) eller avgiftningsvägar (3-OHBaP för BaP), även om nya biomarkörer som återspeglar den genotoxiska vägen för BaP (TetraolBaP) nu finns tillgängliga. Det finns därför ett behov av att identifiera mer relevanta biomarkörer för exponering/effekt, och för en bättre förståelse av de biologiska konsekvenserna av PAH-exponeringar samt de associerade metaboliska vägarna som är involverade.

Målen för projektet är:

• För att bättre förstå och karakterisera molekylära, metabola och genotoxiska effekter till följd av exponering för PAH och att koppla sådana effekter med biologiska nivåer av olika PAH-metaboliter,
• Att studera påverkan av BaP-metabolism (genotoxisk versus avgiftningsväg) på det differentiella uttrycket av metaboliter/proteiner och på genotoxicitetsändpunkter för att få relevanta data för att härleda nya biologiska gränsvärden,
• Att belysa sambanden mellan omics-avregleringar på grund av PAH-exponeringar och aktiverade metabola vägar, för att definiera biomarkörer för kandidateffekter för human bioövervakning.

Projektets originalitet är följande. För det första är detta en mänsklig studie utförd i verkliga yrkesmiljöer på arbetare som exponerats för representativa PAH-blandningar. Det är ett multidisciplinärt tillvägagångssätt som samtidigt kombinerar aktuell bioövervakning, omics och cytogenetiska analyser, som kommer att ge insikt i en heltäckande bild av metaboliska reaktioner och proteinuttryck efter yrkesmässig exponering för PAH-blandningar, och möjliggöra identifiering av de biologiska processer som är involverade. Cancerframkallande BaP-metaboliter (Tetraol-BaP och 3-OHBaP) kommer att analyseras samtidigt för att jämföra de två huvudsakliga metaboliska vägarna för BaP.

Huvudstegen i projekten kommer att vara:

• Rekrytering av 100 arbetare som differentiellt exponerats för PAH-blandningar provtagna under två tidsperioder (efter veckors exponering och efter 3 veckor utan yrkesmässig exponering),
• Registrering av relevanta data (arbetsegenskaper, jobb/uppgifter, arbetslivserfarenhet, antal år av exponering, rökvanor, näringsintag, samsjuklighet),
• Toxikologiska analyser (LC-fluorescens och GC-MS-MS) av urinmetaboliter av flera gasformiga och partikelformiga PAH (naftalen, fluor, fenantren, pyren, BaP, BeP, krysen, benso(b)fluoranten, benso(k)fluoranten, benso (a)Antracen),
• Proteomics analyser på blodprover genom en anrikningsmetod för en bottom-up-märkningsfri kvantitativ proteomisk analys baserad LC-HR-MS. Avreglerade proteiner (DEP) kommer att identifieras och den tillhörande proteinsignaturen. En genontologi (GO) analys kommer att definiera grupperna av biologiska processer som är involverade,
• Oriktade Metabolomics-analyser på blodprover i UHPLC-HR-MS, med oövervakade statistiska analyser (Principal Component Analysis, Logistic Regressions), identifiering av relevanta metaboliter genom deras jämförelse med Human Metabolome-databasen, och avancerad molekylär nätverks-/spektralbibliotekssökning av LC- MSMS-data,
• Mikrokärnor (MN) i buckala celler genom skörd av buckala celler med hjälp av en cytoborste, överförs till labbet i en buffert, fixering och färgning, automatisk räkning under fluorescerande ljus.