Mutageny jsou faktory, které jsou schopny způsobovat mutace, tedy měnit genetickou informaci organizmu. Mutageny jsou předmětem i nástrojem genetického výzkumu. Mutace můžeme i uměle indukovat, což se využívá k pokusům na modelových organismech, zejména pro studiem exprese genů. Experimentálně se také testují potencionální mutagenní účinky nových chemických látek. Z pohledu klinického genetika jde pak především o nežádoucí faktory vnějšího prostředí, které mohou poškodit genetickou informaci člověka.

Rozdělení mutagenů

Mutageny jsou faktory různé povahy. Obecně se proto rozdělují do tří hlavních skupin:

• Fyzikální mutageny
  • UV záření - zdrojem je Slunce, nebezpečné je zejména vzhledem ke slábnoucí ozonové vrstvě
  • Ionizující záření - radioaktivní nebo RTG záření. Může způsobovat chromozomové zlomy (mutageny způsobující chromozomální zlomy se obecně označují jako klastogeny).
• Chemické
  • Aromatické uhlovodíky - v tabákovém kouři a produktech spalování vůbec
  • Barviva - např. akridinová barviva
  • Organická rozpouštědla
  • Některé dříve běžně užívané látky - např. součásti plastů (PCB), hnojiv, herbicidů, insekticidů (DDT) nebo i léčiv
  • Bojové látky - např. yperit
• Biologické
  • Viry - některé viry (retroviry) se mohou inkorporovat do genetické informace infikované buňky, čímž mohou porušit sekvenci některého strukturního genu, nebo jeho regulační oblasti, promotor aj.
  • Mobilní genomové sekvence - transpozony a retrotranspozony - mohou působit stejným mechanismem jako retroviry - tj. inzercí na "nesprávné" místo v genomu.

Obrázek 1 - Narušení molekuly DNA (vznik pyrimidinových dimerů) účinkem UV záření

Další dělení mutagenů rozlišuje, zda mutagenně působí samotný mutagen, nebo zda působí zprostředkovaně.

• Přímé mutageny - působí mutagenně přímo.
• Nepřímé mutageny - nepůsobí mutagenně přímo, nejprve musí být v buňce přeměněny na vlastní mutagenní formu, nebo vedou ke vzniku faktorů, které již jsou samy o sobě mutagenní.

Mutageny a klinická genetika

Působení mutagenů na lidského jedince se může projevit několika různými způsoby.

• U dospělého člověka mohou některé mutageny působit jako karcinogeny a způsobit tak zhoubné bujení (rakovinu). Principem nádorové transformace je vznik mutací v somatických (tělních) buňkách.
• Pokud mutageny způsobí mutace v pohlavních buňkách (gametách), dojde ke vzniku mutace, která se u příslušné osoby neprojeví, ale projeví se u potomka, který z gamety s příslušnou mutací vznikne. Takovéto případy "nové mutace" (ani jeden z rodičů příslušnou genetickou chorobu nemá) jsou relativně častou příčinou vzniku různých monogenních chorob (například achondroplázie).
• Některé mutageny mohou mít účinkovat i jako teratogeny - tedy způsobovat poruchy prenatálního vývoje jedince (čímž vznikají vývojové vady).

Ne každá látka (či faktor) s mutagenním účinkem se ovšem zároveň uplatňuje jako karcinogen nebo teratogen. Naopak - ne každý teratogen či karcinogen musí být zároveň i mutagen. Proto nelze tyto tři pojmy v žádném případě považovat za synonyma.

Obrázek 2 - Tabákový kouř je zdrojem celé řady mutagenních, karcinogenních i teratogenních látek.

Testování genotoxicity

Pro ověřování genotoxických (mutagenních) účinků různých vnějších faktorů existuje skupina specializovaných testů. Ověřuje se jak mutagenní potenciál samotných látek (např. chemikálií) – in vitro, tak i současný stav jedince po expozici mutagenům – testy in vivo.

Amesův test je klasickým testem pro stanovení mutagenního potenciálu různých chemikálií. Původní provedení tohoto testu počítá se speciálním kmenem bakterie Salmonella typhimurium, který má mutovaný gen, jež bakterii umožňuje syntetizovat aminokyselinu histidin. Jelikož bakterie roste na živné půdě, která tuto aminokyselinu neobsahuje, nemá bakterie k této aminokyselině přístup a nepřežívá. Test probíhá tak, že tento kmen bakterie je vystaven působení zkoumané látky. Poté je sledován růst těchto kolonií na oné živné půdě bez histidinu. Procento přežívajících kolonií ukazuje na mutagenní potenciál zkoumané látky – nastane totiž "mutace mutace" – tedy zpětná mutace, kdy vlastně dojde k opravě původně defektního genu, čímž bakterie získá opět schopnost syntetizovat histidin (a přežít).

Test ZCHA (ZCA), neboli Získaných Chromozomálních Aberací nám umožňuje zhodnotit vliv mutagenů na struktury in vivo. Provedení testu je velmi jednoduché. Po odběru periferní krve a kultivaci získaných lymfocytů hodnotíme procento aberantních buněk, tj. buněk s chromozomální aberací. Tato metoda informuje o expozici vyšetřovaného jedince mutagenům v průběhu několika posledních měsíců. Hodnoty (přibližně) do 3 % jsou normální, mezi 3 % a 5 % hraniční a nad 5 % vysoké. Toto vyšetření se může provádět například i v rámci preventivních prohlídek zaměstnanců pracujících v prostředí s vyšším rizikem genotoxicity.

Další příklady genotoxických testů naleznete v kapitole genetické testy.

Obrázek 3 - Amesův test - princip