مقدمة
اختبار آمز هو طريقة مستخدمة على نطاق واسع لتقييم إمكانية تسبب مادة كيميائية معينة في حدوث طفرات في الحمض النووي للكائنات الحية. تم تطوير هذا الاختبار في الأصل من قبل بروس آمز في أوائل السبعينيات، وسرعان ما أصبح أداة أساسية في علم السموم وعلم الوراثة. يعتمد الاختبار على استخدام سلالات بكتيرية متحولة من السالمونيلا، غير قادرة على إنتاج الحمض الأميني هيستيدين، وهو ضروري لنموها. يتم تعريض هذه البكتيريا للمادة الكيميائية المراد اختبارها، وإذا تسببت المادة الكيميائية في حدوث طفرات عكسية تسمح للبكتيريا بإنتاج الهيستيدين مرة أخرى، فإن ذلك يشير إلى أن المادة الكيميائية قد تكون أيضًا مسببة للطفرات في الكائنات الحية الأخرى، بما في ذلك البشر.
مبدأ عمل اختبار آمز
يعتمد اختبار آمز على فكرة أن المواد الكيميائية التي يمكن أن تسبب طفرات في البكتيريا قد تكون قادرة أيضًا على التسبب في طفرات في الحمض النووي للخلايا الأخرى، مما قد يؤدي إلى السرطان. يتم إجراء الاختبار عن طريق تعريض سلالة متحولة من بكتيريا السالمونيلا، غير قادرة على النمو في وسط خالٍ من الهيستيدين، للمادة الكيميائية المراد اختبارها. إذا تسببت المادة الكيميائية في حدوث طفرات عكسية في الحمض النووي للبكتيريا، فإنها ستستعيد قدرتها على إنتاج الهيستيدين والنمو في الوسط الخالي من الهيستيدين. يتم قياس عدد المستعمرات البكتيرية التي تنمو على الوسط الخالي من الهيستيدين، وإذا كان هناك زيادة كبيرة في عدد المستعمرات مقارنة بعينة التحكم (لم يتم تعريضها للمادة الكيميائية)، فإن ذلك يشير إلى أن المادة الكيميائية مسببة للطفرات.
خطوات إجراء اختبار آمز
يتضمن اختبار آمز عدة خطوات رئيسية:
- تحضير البكتيريا: يتم تحضير سلالة متحولة من بكتيريا السالمونيلا، عادةً ما تكون غير قادرة على إنتاج الهيستيدين.
- تحضير الوسط الغذائي: يتم تحضير وسط غذائي خالٍ من الهيستيدين.
- إضافة المادة الكيميائية: يتم إضافة المادة الكيميائية المراد اختبارها إلى الوسط الغذائي. غالبًا ما يتم إضافة مستخلص الكبد (S9) إلى الوسط لتقليد عملية التمثيل الغذائي التي تحدث في الكبد البشري، حيث يتم تحويل العديد من المواد الكيميائية إلى مواد أكثر سمية.
- تلقيح البكتيريا: يتم تلقيح البكتيريا على الوسط الغذائي الذي يحتوي على المادة الكيميائية.
- الحضانة: يتم تحضين الأطباق في درجة حرارة مناسبة (عادة 37 درجة مئوية) لمدة 48-72 ساعة.
- العد: يتم عد عدد المستعمرات البكتيرية التي نمت على الأطباق.
- التحليل: تتم مقارنة عدد المستعمرات في الأطباق التي تحتوي على المادة الكيميائية بعدد المستعمرات في الأطباق الضابطة (التي لا تحتوي على المادة الكيميائية). تشير الزيادة الكبيرة في عدد المستعمرات في الأطباق التي تحتوي على المادة الكيميائية إلى أن المادة الكيميائية مسببة للطفرات.
أهمية مستخلص الكبد (S9)
كما ذكرنا سابقًا، غالبًا ما يتم إضافة مستخلص الكبد (S9) إلى اختبار آمز لتقليد عملية التمثيل الغذائي التي تحدث في الكبد البشري. يحتوي مستخلص الكبد على مجموعة متنوعة من الإنزيمات التي يمكن أن تحول المواد الكيميائية إلى مواد أكثر سمية أو أقل سمية. بعض المواد الكيميائية غير مسببة للطفرات في حد ذاتها، ولكنها يمكن أن تتحول إلى مواد مسببة للطفرات بواسطة إنزيمات الكبد. من خلال إضافة مستخلص الكبد إلى اختبار آمز، يمكن الكشف عن هذه المواد الكيميائية.
تطبيقات اختبار آمز
يستخدم اختبار آمز على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من المجالات، بما في ذلك:
- علم السموم: لتقييم إمكانية تسبب المواد الكيميائية المختلفة في حدوث طفرات.
- علم الأدوية: لتقييم إمكانية تسبب الأدوية الجديدة في حدوث طفرات.
- صناعة المواد الغذائية: لتقييم إمكانية تسبب المواد المضافة إلى الأغذية في حدوث طفرات.
- صناعة مستحضرات التجميل: لتقييم إمكانية تسبب المكونات الموجودة في مستحضرات التجميل في حدوث طفرات.
- البيئة: لتقييم إمكانية تسبب الملوثات البيئية في حدوث طفرات.
مزايا وعيوب اختبار آمز
مزايا:
- سرعة وسهولة: اختبار آمز سريع وسهل نسبياً في التنفيذ، مما يجعله أداة فعالة من حيث التكلفة لتقييم السمية الوراثية للمواد الكيميائية.
- حساسية عالية: يتمتع الاختبار بحساسية عالية في الكشف عن مجموعة واسعة من المواد المسببة للطفرات.
- تكلفة منخفضة: يعتبر اختبار آمز أقل تكلفة مقارنة بالعديد من اختبارات السمية الوراثية الأخرى.
عيوب:
- يستخدم البكتيريا: اختبار آمز يستخدم البكتيريا، وهي كائنات حية بدائية النواة، مما يعني أن النتائج قد لا تكون قابلة للتطبيق مباشرة على الكائنات الحية الأخرى، مثل البشر.
- لا يكشف عن جميع المواد المسببة للطفرات: لا يكشف اختبار آمز عن جميع أنواع المواد المسببة للطفرات. على سبيل المثال، لا يكشف الاختبار عن المواد التي تسبب الطفرات عن طريق آليات غير مباشرة، مثل تعطيل إصلاح الحمض النووي.
- نتائج إيجابية كاذبة: يمكن أن يعطي اختبار آمز نتائج إيجابية كاذبة، مما يعني أنه قد يشير إلى أن المادة الكيميائية مسببة للطفرات بينما هي ليست كذلك في الواقع.
تفسير نتائج اختبار آمز
يتم تفسير نتائج اختبار آمز من خلال مقارنة عدد المستعمرات البكتيرية التي نمت في الأطباق التي تحتوي على المادة الكيميائية المراد اختبارها بعدد المستعمرات التي نمت في الأطباق الضابطة (التي لا تحتوي على المادة الكيميائية). إذا كان هناك زيادة كبيرة وإحصائية في عدد المستعمرات في الأطباق التي تحتوي على المادة الكيميائية، فإن ذلك يشير إلى أن المادة الكيميائية مسببة للطفرات. ومع ذلك، من المهم أن نضع في اعتبارنا أن اختبار آمز هو مجرد اختبار واحد من بين العديد من الاختبارات التي يمكن استخدامها لتقييم السمية الوراثية للمواد الكيميائية. يجب دائمًا تفسير نتائج اختبار آمز في ضوء جميع الأدلة الأخرى المتاحة.
تطورات في اختبار آمز
على مر السنين، تم تطوير العديد من التحسينات والتعديلات على اختبار آمز الأصلي. تشمل هذه التحسينات استخدام سلالات بكتيرية جديدة ذات حساسية أكبر للمواد المسببة للطفرات، واستخدام طرق أكثر دقة لعد المستعمرات البكتيرية، واستخدام أنظمة استقلاب أكثر تعقيدًا لتقليد عملية التمثيل الغذائي التي تحدث في الكبد البشري بشكل أفضل. ساهمت هذه التطورات في جعل اختبار آمز أداة أكثر دقة وموثوقية لتقييم السمية الوراثية للمواد الكيميائية.
خاتمة
اختبار آمز هو اختبار مهم ومستخدم على نطاق واسع لتقييم إمكانية تسبب مادة كيميائية في حدوث طفرات. على الرغم من وجود بعض القيود على الاختبار، إلا أنه يظل أداة قيمة في علم السموم وعلم الوراثة وعلم الأدوية والعديد من المجالات الأخرى. يوفر اختبار آمز معلومات حيوية حول المخاطر المحتملة للمواد الكيميائية، مما يساعد على حماية صحة الإنسان والبيئة.