HUT56189A - Biological testing apparatus and method for detecting toxic materials by means of measuring of the morphologic variations of the bacteriums - Google Patents

Biological testing apparatus and method for detecting toxic materials by means of measuring of the morphologic variations of the bacteriums Download PDF

Info

Publication number
HUT56189A
HUT56189A HU263589A HU263589A HUT56189A HU T56189 A HUT56189 A HU T56189A HU 263589 A HU263589 A HU 263589A HU 263589 A HU263589 A HU 263589A HU T56189 A HUT56189 A HU T56189A
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
sample
scheme
index
bacteria
response
Prior art date
Application number
HU263589A
Other languages
English (en)
Other versions
HU892635D0 (en
Inventor
Ira Cecil Felkner
Original Assignee
Technical Assessment Systems I
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technical Assessment Systems I filed Critical Technical Assessment Systems I
Publication of HU892635D0 publication Critical patent/HU892635D0/hu
Publication of HUT56189A publication Critical patent/HUT56189A/hu

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/46Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0227Investigating particle size or size distribution by optical means using imaging; using holography
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0211Investigating a scatter or diffraction pattern
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4704Angular selective
    • G01N2021/4711Multiangle measurement

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

A találmány tárgya biológiai vizsgáló berendezés és eljárás, közelebbről sugárzás- vagy lézer-technikát és genetikailag megváltoztatott baktériumokat kombináltan alkalmazó vizsgálat a különböző környezeti közegekben lévő toxikus anyagok azonosítására és koncentrációjának meghatározására.
Különböző társadalmi szinteken már régen figyelmeztettek arra, hogy az emberiség javára szánt vegyipari termékek felelősek lehetnek a rákos megbetegedések számának drámai emelkedéséért, és a genetikus egészség hanyatlását okozhatják hosszú távon. A környezeti közegekben - például vízben, talajban, levegőben és élelmiszerben a mutagenezis vagy karcinogenezis kiváltására képes természetes vagy ember-készitette toxikus anyagok hatékony és pontos nyomonkövetése ezért a közegészségügy szempontjából a legfontosabb tudományos követelmény.
A levegő, viz és talajminták vizsgálatára különféle analitikai kémiai módszerek - például gázkromatográfia, tömegspektroszkópia és nagynyomású folyadékkromatográfia - állnak rendelkezésre. Azonban a minta komplex volta miatt különféle vizsgálatokat kell kifejleszteni az egyes vegyszerek és vegyszer-csoportok azonosítására és mennyiségi meghatározására. Továbbá, egy vegyszer jelenlétéből és koncentrációjából még nem lehet következtetni annak citotoxikus vagy genotoxikus aktivitására. Ezek a vizsgálatok nem jelzik, hogy egy káros biológiai hatás erős, gyenge, vagy egyáltalán jelen van-e egy mintában, hogy az ember szempontjából megbízható értékelést végezhessenek a veszélyeztetettségről .
A karcinogének vizsgálatára legelterjedtebben használt bakteriális teszt-rendszer az Ames-teszt /Ames, Mutat. Rés. 31,
347-349 (1974)J, amelyben hisztidin-igényes auxotróf Salmonella typhimuriumot használnak. Mivel az Ames-teszt reverz mutáción alapul, egy mutáns dezoxiribonukleinsav (DNS) locusznak vissza kell mutálódni vad-tipusu konfigurációjába, vagy szupresszálódnia kell. így azok a kémiai mutagének, amelyek nem tudják a DNS-ben ezt a változást kiváltani, nem detektálhatók. A kutatók ennek a vizsgálatnak más hiányosságait is felismerték, közelebbről, nem lehet megbízható és reprodukálható in vitro aktiváló rendszert létrehozni, és nem lehet bizonyos rákot okozó mutációs eseményeket detektálni /T'elkner: Microbial Testers: Probing Chemical Carcinogenesis, 177 (1981)_/.
Felkner 1971-ben felfedezte, hogy a közönséges, transzformálható Bacillus subtilis törzsek az erős mutagén és karcinogén hatású 4-nitro-kinolin-l-oxid (4NQ0) rövid időn áti hatása után regenerálódnak, mig a rekombinációra és/vagy sötét javitás-ra (dark repair) képtelen más törzsek nem. A regenerálódási képesség vagy képtelenség közvetlen összefüggésben volt a de novo DNS-szintézis blokkolásával a sejt DNS-ének 4NQC-vel való komplexálódása révén /Laumbach A.D., Felkner I.C.: Formation of 4Nitroquinoline-l-oxide Complex with DNA in Normál and Repair Deficient Strains of Bacillus subtilis, Mutat. Rés. 15, 233-245 (1972)/· A fenti kutatómunka eredményeként felfedezték, hogy bizonyos kémiai szerkezetek megfelelő, különleges biológiai funkcióval rendelkeznek. Ennek az elvnek alapján, egy vegyszer biológiai rendszerre - például Bacillus subtilis baktériumra - kifejtett hatását a vizsgált sejt morfológiai változása alapján lehet azonosítani.
Felkner 1981-ben a korábbi munkájából származó elv alapján *·· · · · ·· ·· • · · · « • · · · · · · ···»··«
- 4 többszáz Bacillus subtilis mutánsból álló gyűjteményből kifejlesztett egy mikrobás biológiai vizsgálatot. Ezek a kiválogatott törzsek egyedi genetikai hibákkal rendelkeznek, amely következtében igen érzékenyek specifikus kémiai vegyületcsoportok, toxinok és sugárzás hatására. Az egységesség kialakítására a fenti törzsekből származó mutáns géneket rekombinációs eljárással a vad tipusu (normális) Bacillus subtilis törzs azonos kiónjaiba vitte be. Az igy előállított Bacillus subtilis törzsek egymástól csak egyetlen tulajdonságban (génbai) vagy csak néhány génben különböztek. A csoport törzsei ezért izogének, azaz egyes meghatározott gének kivételével azonosak.
Folyékony szuszpenzióban, szokásos bakteriológiai módszerekkel -például mikroszkópia, spektrográfia és telep- vagy sejtszámlálás - kimutatták, hogy a kémiai mérgek - például a 4-nitro-kinolin-l-oxid - a sejtosztódást képesek leállítani, a sejt felduzzadását indukálják, és a Bacillus subtilis DNS-éhez való kötődésük és annak károsodása következtében a sejt szétesését váltják ki ZLaumbach és Felkner, Formations of a 4-nitroquinoline-loxide complex in normál and repair deficient strains of Bacillus subtilis, Mutat. Rés. 15, 233-245 és 16, 44 (1972^/. A Felkner-féle mutáns törzsekben dokumentálták a fenti jellemzőket, valamint sok kémiai vegyületcsöpört molekuláris kölcsönhatásait, amelyek egyedülálló válasz-sémát mutattak minden megvizsgált vegyületre, amely toxikus volt /Felkner, Development of a Bacillus subtilis system to screen carcinogens/mutagens; DNA-damaging and mutation assays, Microbial Testers: Probing Chemical Carcinogenesis, 89-120 (1981); Són, Photoactivation of furocoumaryl carcinogens/ mutagens and their interactions with nucleic acids, Microbial • · · ·
- 5 Testers: Probing Chemical Carcinogenesis, 35-66 (1981); és Streips, Bacterial Mutation Monitors fór active metabolites of chemical carcinogens: Bacillus subtilis assay fór mutation and DNA repair, Microbial Testers: Probing Carcinogenesis, 131-143 (1981)_7· Ez a vizsgálati módszer azonban a hagyományos lemez- és folyadék-módszerektől függ. Noha az Amerikai Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynökségéhez tartozó Office of Pesticide Program Guidelines ezt a módszer elfogadhatónak tartotta a genotoxikus válaszok kimutatására, a módszer nem érzékeny, nem specifikus és nem olyan gyors, mint amit egy modern biológiai vizsgálati módszertől elvárunk.
Az 1970-es évek elején Wyatt és munkatársai felfedeztek egy 1ézerfény-szóródásos biológiai vizsgálati módszert.
Exponenciális szaporodási fázisban lévő baktérium-tenyészetekkel oltották be a baktériumok fiziológiai folyamatait, és ezen keresztül a kezelt baktériumok morfológiáját feltehetőleg befolyásolni képes vegyületeket tartalmazó vizes oldatokat. A szórt fény intenzitásának változását a szórási szög függvényében ábrázolták. A kezdeti berendezésekben a mintát tartalmazó küvettát egy körív középpontjába helyezték, amely körül egy párhuzamositott fénysokszorozó detektor forgott. A relatív szórt fény intenzitás változását a szórási szög függvényében ábrázoló grafikont differenciális fényszórási (üLS) sémának nevezték.
Baktériumokat alkalmazó vizsgálati módszereket ismertet Wyatt 3 730 842 (1973, 05. 01.) és 4 101 383 (1978. 07. 18.) számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásában is.
A fenti szabadalmi leírásokban a baktériumok antibiotikumokkal szembeni érzékenységének és fogékonyságának meghatározására szol···« · · * · ·· • · · · · · • · · * · · · • ··«··» gálő eljárásokban meghatározzák a kezelt baktériumokból származó DLS sémákat, majd összehasonlítják azokat a kontroll baktériumokkal kapott sémákkal. Nem utalnak azonban arra, hogy ez a séma alkalmas lenne potenciális citotoxikus vagy genotoxikus aktivitású mérgező anyagok kimutatására, vagy lehetővé tenné a mérgező anyagok azonosítását és mennyiségének meghatározását. Wyatt 4 541 719 (1985- 09. 17.) számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásából ismert egy lézer-berendezés, amely a mikrorészecskék, például baktériumok által szórt sugárzást két jól meghatározott szórási szögben méri. A baktériumok toxikus válaszát a fő szórt intenzitások átlagolásával mérik. Wyatt további szabadalmi leírásaiban a mikrorészecskék jellemzésére szolgáló készülékeket és eljárásokat ismertet (4 693 602, 4 616 927, 4 621 063, 4 548 500, 4 490 042, 4 173 415, 3 928 140, 3 770 351, 3 754 830 és 3 624 835 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások).
Biológiai vizsgálati módszereket ismertet még Beán is (3 708 402 és 4 061 543 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások). A fenti irodalmi helyek egyikén sem ismerte’tnek azonban olyan készüléket vagy eljárást, amely alkalmas a toxicitás vagy genotoxicitás mérésére, vagy egy teszt-vegyület azonosítására .
Thilly ismertetett egy eljárást baktériumsejtekben bekövetkező mutagenezis vizsgálatára (4 299 915 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leirás, 1981. 11. 10.), amelyben baktériumsejteket - például S. typhimuriumot - a vizsgált vegyülettel kezelnek, és egy purin-analóg jelenlétében lemezre viszik. Ez az eljárás a hagyományos lemez-módszerektől függ, és • · • · • · · · * · • · · · · · · • · - · · · · · ugyanúgy érzéketlen bizonyos vegyületekkel szemben, valamint csak laboratóriumban lehet kivitelezni.
A találmány célja elsősorban biológiai vizsgálati módszer és berendezés a környezetben lévő vegyszerekkel kiváltott toxikus válasz kimutatására és mérésére, amely vegyszerek koncentrációja túl alacsony akut toxikus tünetek kiváltására, de amelyek krónikus hatására évek alatt toxikus válasz vagy károsodás fejlődhet ki.
A találmány további célja egységes differenciális fényszórási (DLS) sémák kifejlesztése kémiai szerekre, Bacillus subtilis vad tipusu és izogén repair mutáns törzsek alkalmazásával .
További célunk volt a Bacillus subtilis törzsek közül egy minimális csoport vagy izoszett” kiválasztása, amely specifikus kémiai vegyületcsoportokra adott válasz-sé^ák meghatározásához szükséges.
A találmány további célja a kiválasztott baktériumok toxicitási válaszának kiértékelésére, és a fenti válaszok ismert kémiai szerekre adott válaszokkal való összehasonlítására szolgáló eszköz kifejlesztése.
A találmány további célja toxikus válaszok kiértékelésére alkalmas eszköz olyan vegyületekre, amelyekre a genotoxikus válasz kimutatása bonyolult, vagy éppen lehetetlen az ismert mutagén vizsgálati módszerekkel.
A találmány további célja összehasonlításként ismert vegyületek DLS-sémáinak meghatározása a fenti baktériumokkal, az ismeretlen minták toxicitásának szűrővizsgálatára, azonosítására és mennyiségi meghatározására· • ·
- 8 A találmány további célja vizoldhatatlan minták szolubilizálására alkalmas közeg kiválasztása, amely közeg a vizsgálatban haszrált baktériumokra nézve ártalmatlan, és a baktériumokkal összekeverve optikailag tiszta, azaz a sugárzás könnyen áthatol rajta és a szórás detektálható.
A találmány további célja bizonyos vizsgálandó vegyszerek metabolikus aktiválása, hogy a fenti vegyszereket a baktériumsejtek fel tudják venni. A fenti célokat úgy értük el, hogy sikerült olyan Bacillus subtilis izogén törzseket találnunk, amelyekből hiányoznak bizonyos genetikus javító funkciók, és olyanokat, amelyekben a javító mechanizmus kielégítő, igy a toxikus vegyszerekre adott jellemző válaszuk kimutatható differenciális fényszóró lézer rendszer alkalmazásával. A fenti válaszokat kiértékelve azután meghatározhatjuk például az akut toxikus vagy genotoxikus hatásokat. A válasz-indexként számított értékeket azután a fenti baktériumtörzsek azonosított kémiai szerekre adott ismert válaszaival hasonlítjuk össze. A fenti módszer a vizsgálandó vegyszer mennyiségének meghatározására is alkalmas .
A találmányt közelebbről az alábbi részletes leírás és ábrák segítségével ismertetjük.
Az ábrákat az alábbiakban ismertetjük.
Az 1. ábra a találmány szerinti eljárás és készülék sematikus ábrázolása.
A 2a - 2d ábrákon láthatók a vizsgálatban használt baktériumok differenciális fényszórási sémái, ha a baktériumokat
4-nitro-kinolin-N-oxid (4NQ0) különböző koncentrációival kezeljük.
A 3a és 3b ábra mutatja a vizsgált baktériumok diffe• · • « « • ·
renciális fényszórási sémáit N-metil-N’-nitro-N-nitrozo-guanidin (MNNG) különböző koncentrációival végzett kezelés után.
A 4a - 4d ábra mutatja a vizsgálatban használt baktériumok differenciális fényszórási sémáit benzo/a/pirén (B/a/P) különböző koncentrációival végzett kezelés után.
Az 5a - 5d ábrán látható a vizsgálatban használt baktériumok differenciális fényszórási sémája lindán különböző koncentrációival végzett kezelés után.
Az előnyös megvalósítási módot az alábbiakban ismertetjük .
Az 1. ábrán látható a találmány szerinti berendezés sematikus képe, amelyben a találmány szerinti biológiai vizsgálatot végezhetjük. A vizsgálati rendszer egy 4 sugárforrást tartalmaz, például egy lézer-rendszert, amely az előnyös megvalósítási mód szerint például a 4 541 719 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett rendszer lehet, amely monokromatikus látható vagy infravörös sugarat kibocsátó lézert tartalmaz, a sugár síkban polarizált a két detektor-tömbhöz viszonyítva. A lézer-rendszer 1200 mérést képes másodpercenként végezni 15 különböző szögben. A vizsgálati rendszer tartalmaz ezenkívül egy 2 Bacillus subtilis izogén mutáns szettet. A lézer megvilágítja a 2 baktérium szuszpenzióját tartalmazó 1 küvettát, a baktériumok a fényt differenciálisán szórják. A lézer-sugár 6 differenciális fényszórását (DLS) mint a szórt fény intenzitását detektáljuk a szög függvényében. Másik megvalósítási mód szerint az 5 detektor detektálja a DLS-t és a jeleket a 7 kiirószerkezetbe táplálja, amely grafikus formában kiírja a szórt intenzitás görbéjét. Másik megvalósítási mód szerint egy analizáló készülék *·«·
- 10 - például egy 8 számítógép - közvetlenül kapja az 5 detektortól az adatokat.
A szórt fény intenzitásának változását DLS sémának nevezzük, és ez a baktériumok átlagos méretétől és szerkezetétől, valamint a tenyészet méret-eloszlásától függ. Egy szuszpenzió DLS sémája megmutatja, hány részecske van jelen, azok méretét, alakját és a részecske-eloszlást. Ezért, ha a baktériumsejtek zsugorodnak vagy megnagyobbodnak, osztódnak vagy lizálódnak, a DLS séma eltér a kezeletlen baktériumokkal kapott kontroll-sémától. A baktériumszámot a DLS séma magasságával, vagy legmagasabb pontjával mérjük. A vizsgált DLS séma csúcs-eltolódása a kontroll mintához képest a morfológiai változás mértékét jelenti. Magától értetődően a DLS séma mágnesesen rögzített digitális formában is lehet gépi leolvasáshoz, vagy grafikus formában rögzítjük, igy a szórt fény intenzitási séma szemmel leolvasható görbeként jelenik meg.
Az adatbevitel és számítás megkönnyítésére abban az esetben, amikor az 5 detektorból nem egy 7 kiíróba visszük az adatokat, egy (az ábrán nem látható) digitális átalakító táblát használunk az egyes sémák görbéjének leírására és ezzel egyidejűleg egy analizáló készülékbe - például egy 8 számítógépbe - folyamatosan betápláljuk az x és y koordinátákat. Mint említettük, a digitális átalakító elhagyható, ha intergált lézer-számítógép rendszert használunk, igy a rendszerbe való adatbevitel sokkal gyorsabb, és elkerülhetők a bevitel hibái. Az 1. ábra mutatja mindegyik megvalósítási módot pontozott vonalas összekötésekkel.
Az analizáló készülék - amely az előnyös megvalósítási mód szerint egy 8 számítógép - elvégzi a kontroll DLS-ének a min··«· * « * * * ’ a · · ··· · • ····«· • · · · · * ·
- 11 tóhoz viszonyított eltolódósát és a baktériumszám-változást képviselő válasz-indexek kiszámítását. A kapott indexből azonnal következtethetünk a toxikus válaszra, a DNS-t károsító (genotoxikus) aktivitásra és segít a Bacillus subtilis baktériumok izogén-szett j ének azonosításában a vegyület azonosítására.
A mintában lévő vegyszer koncentrációját az adott mintára adott baktérium-válasz mértéke határozza meg. A biológiai vizsgálatra használt baktérium-szett tagjai egymástól csak egyetlen tulajdonságban térnek el, amelynek következtében érzékenyebbek lesznek egy másik szett tagjainál a toxicitás mechanizmusa miatt. Ezért a szettbe tartozó baktériumok differenciális válaszából minden egyes vegyületre egy ujjlenyomat vagy egyedi profil alakul ki. Az igy kapott ujjlenyomatok kiértékelésével a vizsgált vegyület azonosítására, koncentrációjának meghatározására és a vegyület akut vagy krónikus toxicitásának becslésére is kapunk adatokat.
Másik megvalósítási mód szerint egy 9 könyvtárat képezünk a DLS sémákból és a számított válasz-indexekből^ azonosított minták biológiai vizsgálatával. Az ismeretlen minta DLS-ét az igy elraktározott DLS sémával összehasonlítva meghatározhatjuk az ismeretlen minta toxicitását, azonosíthatjuk a toxikus vegyületet és koncentrációját is meghatározhatjuk.
A teljes vizsgálathoz szükséges idő közelítőleg 60 - 66 perc, az az idő, ami a kezeletlen baktérium kétszeri osztódásához szükséges, bármilyen vegyszer távollétében. Azonban az egyes mintákat 1 minta/perc sebességgel is analizálhatjuk, egy vegyület koncentrációjának meghatározására vizes mintában.
A vizsgálatban alkalmazott baktériumok ·«·« ··
- 12 A vizsgálatban használt baktériumok egyetlen fajhoz, a Bacillus subtilishez tartoznak, amely számos előnnyel rendelkezik a biológiai vizsgálatokban hagyományosan használt egyéb baktériumokkal szemben. Először, a Bacillus subtilis a leginkább tanulmányozott és genetikailag feltérképezett Gram-pozitiv mikro organizmus /Henner D.J. és Hich J.A., The Bacillus subtilis Chromosome, Microbiol. Rév. 44, 57-82 (198017·
A fenti organizmusok morfológiáját, biokémiáját, genetikáját és fiziológiáját igy alaposan ismerjük. A fenti baktériumok morfológiai tulajdonságai is könnyen adaptálódnak a biológiai vizsgálat érzékenységével és reprodukálhatóságával kapcsola tos követelményekhez. A Bacillus subtilis nyugvó állapotában spóra formájában létezik, amely genetikailag változatlan formában képes a túlélésre, és korlátlan ideig ellenálló hővel, szárítással vagy egyéb káros hatásokkal szemben. Vegetatív sejtként a baktérium gyorsan osztódik, mintegy 26 perc alatt képes megkétszereződni a logaritmikus szaporodási fázisban, és ebben a szakaszban sokkal érzékenyebb a toxikus vegyületekre, mint a Gram-negativ Salmonella typhimurium és Escherichia coli mikroorganizmusok. Megfelelő állapotban a Bacillus subtilis könnyen felvesz nagy molekulákat - például DNS-t -, és saját fajtájának tagjaiból vagy más fajokból származó géneket képes integrálni a hagyományos rekombináns DNS-eljárásokkal.
A találmány szerinti biológiai vizsgálatban használt Bacillus subtilis mutánsok genetikailag azonosak vagy izogének, kivéve egy vagy több genetikus blokkot az egyes enzimatikus javító folyamatokban vagy lépésekben, amelyek a kémiailag sérült DNS funkcionális állapotát állítják helyre. A Bacillus subtilis • · · V · * • · · ··· · • «···«» izogén szettben a specifikusan kiválasztott törzsekből hiányoznak a különböző rekombinációs (Rec-), kivágási (Exc-), polimeráz (Pol-) vagy spóra-javítási(Spp-) javitó-lépések. Ezekből a törzsekből egy vagy több javító lépés hiányozhat, és ide tartoznak a Rec- törzsek: recAl, recA8, recB2, recC5, recD3, recE4, recG13, mc-1 és m45; a Pol- törzsek: T-l, TKJ8201; az Exc- törzsek: hcr-9 és TKJ8206; az Exc- és Rec- törzs: FH2006-7; az Exc-, Rec- és Pol- törzs: HJ15; az Exc- és Spp- törzs: TKJ5211; az Exc-, Pol- és Spp- törzs: TKJ6321; és a megfelelő javító mechanizmussal rendelkező törzsek: HA1O1, 168 és vad tipusu 168. A fenti csoportba tartozó mutánsok ezért érzékenyebbek a kémiai szerek széles körének metabolikustoxicitásával vagy genotoxikus aktivitásával szemben, nanomól vagy nanogramm koncentrációkban .
Mivel a fenti folyamatokban számos enzimatikus lépés és javító folyamat van, egy adott vegyület csak bizonyos izogén mutánsokra hat, ezáltal egyedi DLS sémát fog mutatni.
A fenti Bacillus subtilis mutánsok besugárzással vagy különféle kémiai mutagénekkel végzett kezeléssel állíthatók elő. így például nitrozo-guanidint - egy erős kémiai mutagént használtak a baktériumok genetikai szerkezetének megváltoztatására, vagy trimetoprimmel szelektálták azokat a mutánsokat, amelyek timin hozzáadása nélkül nem tudnak DNS-t szintetizálni. A Felkner által izolált egyik mutáns-csoport - amelyet FH2001 - FH2006 jelöléssel láttak el - a JB01-200 törzsből származik, amelynek leszármazását Felkner definiálta /J. Bacteriol. 104, 1030-3032 (1970)/. Az idézett cikkben leirt módon, a szokásos genetikai analízissel megállapították, hol helyezkedik
4«·· ·♦
- 14 el a baktérium kromoszómájában az egyetlen timin-génhiány. Ezt követően trimetoprim-kezeléssel izoláltak egy mutánst, amely rendkívül szenzitiv volt ultraibolya fényre és a karcinogén hatású 4-nitro-kinolin-l-oxidra /Felkner I.C., Isolation and
Characterization of Thymineless Mutants from Ultraviolet-Sensitive Bacillus subtilis Strains, J. Bacteriol. 104, 1030-1032 (1970).7. Az FH2006-7-nek jelölt fenti törzsről kimutatták, hogy egy gén-mutációt tartalmaz genetikailag a timin-lokuszhoz kötve, aminek következtében a mutáns képtelen a genetikus rekombinációra. A fenti mutánsból származó géneket DNS-izolálással, felvétellel és integrálással egy szülői vad tipusu törzsbe vitték át, igy az alábbi genotipusu FH2006-7 utódokat nyerték:
(1) trp-, thy-, hcr-. rec-
(2) trp+, thy-, hcr-, rec-
(3) trp+, thy+, hcr-, rec-
A (2) és (3) tipusu mutáns alkalmas a hcr- és rec- mutációk vizsgálatára, a DNS-károsodás kimutatására. A hagyományos genetikai manipulációkkal előállított fenti baktériumok a természetben nem fordulnak elő, vagy nem keletkeznek egy szaporodó izolált baktérium-tenyészetben.
A találmány szerinti biológiai vizsgálatban használt törzs közül a recA8, recAl, recB2, recC5, recD3, recE4, recG13, hcr-9, mc-1 és FH2006-7 a 168 törzsből származik. Ez a törzs a trp C törzsből ered /Spizizen J., Transformation of biochemically deficient strains of Bacillus subtilis by deoxyribonucleate, Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 44, 1072-1078/. A többi mutáns törzs ebből a törzsből származik, de közvetlenül a HA 101 törzsből származtatható /kada T., Sadaie Y. és Tutikawa K. , Mutat. Rés. 165 • · · » a · • · · ··· · • *····« (1972); és Tanooka Η. , Mutat. Rés. 42, 1 (1977^/. A találmány szerinti előnyös biológiai vizsgálatban alkalmazott mutáns törzseket ismert gén-technológiai eljárásokkal és transzformálásokkal állíthatjuk elő az alábbiakban ismertetett módon, és az idézett irodalmak alapján: Henner D.J. és Hoch J.A., The Bacillus subtilis Chromosome, Microbiol. Rév. 44, 57-82 (1980); Laumbach
A.D. és Felkner I.C., Formations of a 4-nitroquinoline-l-oxide complex in normál and repair deficient strains of Bacillus subtilis, Mutat. Rés. 15, 233-245 és 16, 444 (1972); Felkner I.C., Isolation and Charasterization of Thymineless Mutants from Ultraviolet-Sensitive Bacillus subtilis Strains, J. Bacteriol. 104, 1030 (1970); Felkner I.C., Kadlubar F., Parallel Between Ultraviolet Light and 4-Nitroquinoline-l-0xide Sensitivity in Bacillus subtilis, J. Bacteriol. 96, 1448 (1968); és Felkner I.C., Microbial Testers: Probing Carcinogenesis (1981).
A fenti mutánsok alcsoportjaként definiált izo-szett a meghatározandó minta definiálásához szükséges minimális számú törzsből áll. A részleges túlélési vizsgálatokból származó adatok és ellenőrző próbából származó adatok alapján határozhatjuk meg, hogy mely Bacillus subtilis törzseket kell tartalmaznia az izo-szettnek egy adott vegyület azonosítására a sugárzásos biológiai vizsgálattal.
A találmány szerinti biológiai vizsgálatban használt izo-szett tagjainak kiválasztására az izogén mutánsokat először ismert vegyületeket tartalmazó ellenőrző vizsgálattal szűrjük ki. A DNS-kárositási vizsgálatot Felkner I.C. módszere szerint végezzük /Felkner I.C., Microbial Testers: Probing Carcinogenesis (1981); és Felkner I.C., Proceeding of the National Conference cn Environmental Engineering, Medine A. és Anderson W. szerk., Am. Soc. Civil Eng., N.Y., 204-209. oldal (19831/. Minden egyes mutáns törzset agy-sziv-infuziós (BHI) folyékony tápközeg 5 ml-ébe oltunk, vagy mintegy 1 x 10 mosott spórát tartalmazó koronggal,, vagy spórás ferde tenyészetről 1 mm-es kacsnyi baktériummal , és a tenyészetet 37-39 °C-on 16 órán keresztül rázatjuk. Ezt a tenyészetet o/n tenyészetnek nevezzük. Az o/n tenyészetből 1 mm-es oltókaccsal sugárirányban csikókat huzunk egy tápagaros lemezre egy l(^ul vizsgálandó vegyületet tartalmazó koronghoz, amelyet adott esetben patkánymáj-mikroszóma-frakcióval (S-9) előinkubálunk, a metabolikus aktiválás biztosítására. A lemezeket 37-39 °C-on inkubáljuk, majd finombeállitó sublerrel mérjük a szaporodás-gátlás távolságát (mm) a kerülettől számítva. Ha a vizsgálandó anyagot különböző koncentrációkban alkalmazzuk, egy koncentráció-függő szaporodás-gátlási görbét szerkeszthetünk, az érzékeny mutánsokkal ka^pott adatokból. Bizonyos vegyületeket nem vesz fel könnyen a baktérium, metabolikus. aktiválás nélkül. Az S-9 frakciónak nevezett máj-mikroszómákat Aroclor 1254-gyel (Litton Bionetics, Charleston, SC 19405) indukált Spargue-Dawley patkányokból preparáljuk. Az S-9 frakciót KCl-os homoger.i zátumként állítjuk elő, amelynek protein-koncentrációja 25-28 mg/ml. A fenti frakció lehet mikroszomális vagy poszt-mikroszomális, és a szövet eredetétől független.
A koktél
Sok promutagén/karcinogén vízben oldhatatlan. Ezért egy koktélt használunk, hogy a vizsgálandó vegyület tiszta vizes oldatát elegyíthessük a teszt-baktériumokkal és a hidrofil
S—9 frakcióval, ezáltal minimálisra csökkentsük az interferenciát a sugárforrással, és annak azon képességét, hogy a fenti baktériumok által szőrt sugárzásból DLS sémát fejlesszen ki.A koktél előnye, hogy vizes oldatban szolubilizálja azokat a vegyületeket, amelyek ismert eljárásokkal, dimetil-szulfoxid (DMSO), etanol vagy aceton alkalmazásával nem könnyen szolubilizálódnak a. vizes vizsgálati rendszerbe való bevitel előtt. Ezenkívül a koktél nem toxikus a vizsgálatban használt baktériumokra nézve, és nem gátolja az S-9 frakció enzimjeit abban, hogy a vizsgálandó vegyületeket metabolizálják. A találmány szerinti biológiai vizsgálati eljárás egyik előnyös megvalósítási módja értelmében COREXIT 7664 Oil Dispersant néven forgalomba hozott diszpergálószert (Exxon Chemicals, Clark, New Jersey, USA) és EMULPHOR EL-620 néven forgalomba hozott neir.ionos felületaktív szert (GAF Corp., 140 West 51 Street, New York, N.Y. 10020, USA) használunk. Mind a COREXIT diszpergálószer, mind az EMULFHOR felületaktív szer könnyen beszerezhető, és mind a vegyészek, mind a kereskedelmi felhasználók által jól ismert. A fenti termékek kémiai öszszetételét a gyártó cégek titokban tartják.
Az EMULPHOR felületaktív szer egy polietoxilezett növényi olaj .
°C-on tiszta, világosbarna folyadék, amelynek fajlagos tömege a fenti hőmérsékleten 1,04 - 1,05 és viszkozitása 600 - 1000 cps. 25 °C-on vízben könnyen oldódik, és semlegesítési száma maximum 0,5. Amint említettük, ezt a készítményt azért választittuk, mert Bacillus subtilis baktériumokkal szemben nem toxikus, ha a vizsgálandó kémiai mintával, a baktériumokkal és a hidrofil S-9 frakcióval elegyítjük (amennyiben metabolikus aktiválás szükséges), tiszta szuszpenziót kapunk, amely nem zavar18 ja a lézer-sugár behatoló képességét, vagy a sugárzás szóródásának intenzitását.
A COREXIT 7664 egy felületaktív észter, színe halvány borostyánsárga, és alkoholos szaga van. 15,6 °C-on fajlagos tömege 1,03, sűrűsége 8,59, és viszkozitása 29. Friss vízben és tengervízben oldódik, és szénhidrogénekben diszpergálható. Mint említettük, ezt a terméket azért használjuk a koktélban, mert a baktériumokkal szemben nem toxikus, és a baktériumok vizes oldatával opálosodás nélkül elegyíthető, igy nem zavarja a lézersugárzást a szuszpenzión való áthatolásban.
Sugárforrás
A biológiai vizsgálat 1 sugárforrása egy lézer, mint például a 4 541 719 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban (Wyatt). Ez a berendezés 15 szög-helyzetben méri a szóródás intenzitását, aminek következtében meghatározható a törésmutató, méret és alak közötti összefüggés. Ezenkívül a leolvasófej anódozott, leforrasztott, és közvetlenül csatlakozik a lézerfejhez, valamint egy integrált áramkör-táblához, ami optikai szerelőlapot, és egyben a detektor-elemeknek zárt helyet jelent. A találmány szerinti előnyös megoldásban használt lézer jellemzői az alábbiak:
fényforrás: 5 mW He-Ne lézer, 7) = 632,8 nm, síkban polarizált egyidejűleg mért szögek: 15 0 0,2 < sin 0/2 < 0,9^ 0,05-kénti lépésekben computer interface: parallel analóg outputok 16-csatornás, 12 bites A/D programmozható multiplexerhez csatlakoztatva adatgyűjtés; 12500 átalakítás/másodperc - 25000 átalakítás/másodperc • · · · ·· ·· • * · · egyes részecskék mérése: koncentráció <( 5 x lCr/ml, méret (törésmutatótól függően) 0,6 - 50 ^um detektorok: transzimpedancia fotodiódák, beépített erősítőkkel detektor output dinamikus tartomány: 0 - 10 V dinamikus tartomány: 10 linearitás: + 0,1 % sötétáram zaj: +0,2 mV.
A fenti lézer-berendezés a találmány szerinti előnyös megoldás részét képezi, de természetesn alkalmazható bármely más olyan lézer-berendezés is, amellyel a találmány szerinti biológiai vizsgálat elvégezhető.
Példák a sugárzásos biológiai vizsgálatra
A találmány szerinti biológiai vizsgálatban példaként a 4-nitro-kinolin-N-oxidot (4NQ0), N-metil-N'-nitro-N-nitrozo-guanidint (MNNG), benzo/a/pirént (B/a/P) és az 1,2,3,4,5,6-hexaklór-ciklohexánt (lindán) vizsgáljuk. A 4NQ0 és az MNNG bizonyítottan mutagén és DNS-kárositó hatással rendelkeznek baktériumokban, vízben oldhatók és karcinogén aktivitással rendelkező, közvetlenül ható genotoxikus vegyületek. A B/a/P ismerten prokarcinogén/mutagén hatású, vizes rendszerben oldhatatlan, és patkánymáj mikroszoma frakcióval (S-9) aktiválni kell ahhoz, hogy elektrofillé váljon, és DNS-károsodást vagy mutagén választ okozzon. A lindán olyan vegyület, amelyet nehéz genotoxikus aktivitás szempontjából vizsgálni a technika állásából ismert mutagén vizsgálatokkal.
A találmány szerinti biológiai vizsgálatot előnyösen az alábbiak szerint végezzük.
1) A megfelelő Bacillus subtilis törzset és a dehidra···· · · ·· ·* • · · · · · • · · · · · · • · · ♦ · ♦ · tált tápközeget tartalmazó liofilizált tablettákat vizet tartalmazó küvettákba helyezzük. Az alább ismertetett példákban megadott, megfelelő koncentrációjú baktériumsejt-szuszpenziókat is használhatunk.
2) Az inokulumot tartalmazó küvettákat inkubátor-kamrába helyezzük, amelyet 37 - 39 °C-ra előmelegítettünk, és az inkubálást 1-1,5 órán kérészül folytatva a tenyészetet vizsgálatra kész állapotba hozzuk.
3) A küvettákba bemérjük a vizsgálandó, illetve kontroll anyagot, minden egyes teszt-organizmus esetén 2 küvettában végezzük a vizsgálatot. A vizsgálatokban vizsgálandó anyagot nem tartalmazó negatív kontrollt, és pozitív kontrollt is használunk, az utóbbi olyan koncentrációban tartalmaz egy ismerten toxikus vegyületet, amelyben a toxikus választ már meghatároztuk.
4) A küvettákat 37 - 39 °C-on 1 percen keresztül inkubáljuk, minden egyes küvettát legalább 50-szer olvasunk le (a teljes leolvasási idő mintánként 30 másodperc).
5) Az inkubálást 37 - 39 °C-on 60 - 70 percen keresztül folytatjuk, és minden egyes küvettát ismét legalább 50-szer leolvasunk.
6) A mintákat értékeljük, és kiértékeljük a bakteriális választ.
x A baktériumokat vegetatív sejtek vagy spórák formájában liof ilizálhat juk, kapszula forrná jábani.. Abban az esetben, ha spórákat használunk - amely forma stabilitása miatt előnyös -, azokat az inkubálás előtt 8-10 percen keresztül 60 °C-on hőkezelni kell.
A találmány szerinti eljárást az alábbiak szerint is végezhetjük.
» · · · • · · ·
1) A mintát vizes oldatban szolubilizáljuk. Vízben oldhatatlan minták esetén a minta kicsapódásának megakadályozására megfelelő mennyiségű koktélt használunk.
2) A szolubilizált mintából sorozathigitást készítünk.
3) A baktérium-spórákat és dehidratált tápközeget tartalmazó kapszulát vizet tartalmazó küvettába helyezzük.
4) A baktériumot tartalmazó küvettába a szolubilizált minta minden egyes hígításából meghatározott mennyiséget mérünk, és a küvettát 37 - 39 °C-on inkubáljuk. Vizsgálandó anyagot nem tartalmazó negatív kontrollt és egy pozitív kontrollt is készítünk, amely toxikus anyagot tartalmaz olyan koncentrációban, amelyben a választ már meghatároztuk.
5) A mintákat a relatív szaporodás meghatározására amelyet a részecskeszám növekedése jelez - minden egyes hígításban a 0., 6. és 66. percben leolvassuk.
7) A mért adatokat az ismert vegyületek mért adataival összehasonlítva meghatározzuk a megfelelő válasz-profilt.
8) Ismert dózis-hatás görbéből meghatározzuk a koncentrációt. Ha a minta ismeretlen, odaillő kémiai válasz keresünk, aminek alapján a mintát azonosítjuk, és koncentrációját meghatározzuk .
Természetesen a negatív kontroll 4-nitro-kinolin-N-oxiddalvagy 4-nitro-kinolin-l-oxiddal kezelt baktériumok kontroll mintája és benzo/a/pirénnel kezelt baktériumok pozitív kontrollja is lehet.
A találmány szerinti biológiai vizsgálatra a baktériumsejteket megfelelő koncentrációban úgy tenyésztjük, hogy a Bacillus subtilis törzseket 1 ml agy-sziv-infuziós folyékony tápközeg• · * · · ··· · • · · · · · ·
- 22 ben (BHI) 20 percen keresztül hő-sokkoljuk. A tenyészethez még annyi folyékony tápközeget adunk, hogy az abszorpció 540 nm-en (A540) θ,2 legyen. A tenyészeteket 37 - 39 °C-on A^q = 0,5 eléréséig inkubáljuk, ez mintegy 2 óra alatt következik be. Azokat a tenyészeteket, amelyek a fenti optikai denzitás elérésére hosszabb időt igényelnek, nem tekintjük alkalmasnak a biológiai vizsgálatra. A megfelelőnek talált tenyészeteket BHI tápközeggel A540 = 0,3 értékre hígítjuk, igy mintegy 2 x 10 baktérium/ml koncentrációjú tenyészetet kapunk. Ha a sejteket a küvetta-vizsgáβ lathoz .szükséges mennyiségre hígítjuk, a sejtkoncentráció 10° baktérium/ml lesz.
1. Metabolikus aktiválás nélküli biológiai vizsgálat (küvetta-vizsgálát) Vegyületek és baktérium-izcszett: 4NQ0-t vizsgálunk 8,5, 4,2 és 2,1 /Ug/ml végkoncent-
rációban, Bacillus subtilis recE4 (6), 168 vagy vad tipusu 168 (11)
törzset használva. Az egyes vizsgálatok DLS sémáját a 2a - 2d ábrák mutatják.
Az MNNG-t 3,6 /Ug/ml végkoncentrációban vizsgáljuk, a és 11 törzzsel. A vizsgálatok DLS sémáját a 3a és 3b ábra mutatja.
A lindánt 53,7 és 107 /Ug/ml végkoncentrációkban vizsgáljuk Bacillus subtilis FH2006-7 (10) és 11 törzzsel. A vizsgálatok DLS sémáját az 5a - 5d ábrák mutatják.
Módszer
13,6 ml 37 - 39 °C-os ionmentes vizet tartalmazó csavaros kupaku csőbe 0,3 ml baktrériumot és 0,1 ml vizsgálandó vegyületet pipettázunk. A csövet óvatosan megfordítjuk és tartalmát ···* · · ♦ ♦ · ♦ • · « » · » • · · · · · · • · · · · · ·
- 23 küvettába öntjük. A küvettát a lézerrel megvilágítjuk, és a szórt fény intenzitását mérjük és értékeljük.
A küvettát ezután 37 - 39 °C-on mintegy 1 órán keresztül inkubáljuk, és azonos módon megvilágítjuk. A baktériumok negatív kontrollját ionmentes vízben párhuzamosan vizsgálva minden egyes törzsnél meghatározzuk az alapvonal-értéket.
A meghatározást úgy is elvégezhetjük, hogy liofilizált baktériumot és megfelelő mennyiségű dehidratált BHI-t használunk, amely a vizsgálat alatt biztosítja a baktériumok szaporodását. A leolvasáshoz szükséges' folyadék-mennyiség a küvettában összesen 10 ml. Ezért a sejtek tápközegének rehidratálására mintegy 0,4 ml folyadékot használunk. Az inkubációs idő változatlan, és a megvilágításokat 15 perces időközökben végezzük.
2. Biológiai vizsgálat metabolikus aktiválással (előinku- bálás)
Vegyület és baktérium-izoszett:
B/a/P-t vizsgálunk, 15,1 és 7,6 /Ug/ml végkoncentrációkban, Bacillus subtilis 11 és TKJ6321 (19) törzset használva.
Módszer
Nagyméretű, kupakos kémcsőbe 0,5 ml COREXIT-et, 0,5 ml EMULPHOR-t, 0,5 ml megfelelő koncentrációjú B/a/P-t, 0,5 ml S-9 frakciót és 0,3 ml baktériumot pipettázunk. A térfogatot 37 °C-ra előmelegített ionmentes vízzel 14 ml-re kiegészítjük. Minden egyes törzs esetén COREXIT-et, EMULPHOR-t, S-9 frakciót és ionmentes vizet tartalmazó kontrollt is készítünk, a vizsgálandó mintában alkalmazott arányoknak megfelelően. A csöveket vízfürdős rázógépen mintegy 1 órán keresztül inkubáljuk. Az inkubálás befejeztével a csövek tartalmát küvettákba töltjük, és a szórt fény • ·
-24intenzit ását mér jük és kiértékeljük, a méréseket a 0. és 60. percvégezzük, az előzőekben leirtak szerint.
Ha liofilizált baktériumot és tápközeget használunk, kisebb mennyiségű baktériumot használunk a kívánt kezdeti optikai sűrűség elérésére 1 óra alatt, a baktérium vizsgálandó vegyülettel való kezelése előtt. A COREXIT, EMULPHOR és S-9 frakció térfogata egyenként mintegy 180 yul/5 ml minta.
3. Biológiai vizsgálat metabolikus aktiválással (küvetta inkubálás)
Vegyület és baktérium-izoszett:
B/a/P-t vizsgálunk, 15,1 és 7,6 /Ug/ml végkoncentrációban, Bacillus subtilis 11 és TKJ6321 (19) törzset használva. A kapott DLS sémákat a 4a - 4d ábrákon mutatjuk be.
Módszer
Letapogató küvettába annyi COREXIT-et pipettázunk, amennyi megakadályozza a B/a/P kicsapódását, amikor hozzáadjuk a baktériumot és S-9 frakciót tartalmazó vizes inkubációs elegyhez. A COREXIT-B/a/P elegyet 0,5 ml S-9 frakcióval és 0,3 ml baktériummal együtt küvettába mérjük, és az össztérfogatot 37 °C-ra előmelegített ionmentes vízzel 14 ml-re állítjuk. Minden egyes vizsgált törzs esetén elkészítünk egy kontroll csövet is. A küvettákat leolvassuk és a szórt intenzitásokat a 0. és 60. percben értékeljük, az előzőekben leirtak szerint.
Úgy is eljárhatunk, hogy az S-9 frakció és a baktérium bemérése előtt a COREXIT-ből, EMULPHOR-ból és vízből vizes koktélt készítünk. Ekkor 180 ^ul EMULPHOR-t és 180 /U1 COREXIT-et adunk 5-5 ml ionmentes vízhez, és összekeverjük. A vizsgálat megkezdésekor 180 /U1 S-9 frakciót adunk hozzá annyi liofilizált bak• w • e • · tóriummal és tápközeggel, hogy a sejt-koncentráció 10θ baktérium/ml legyen.
Válasz kiértékelése
A biológiai vizsgálat kiértékelése úgy történik, hogy mérjük a DLS görbe magasságát, ami a baktériumszám függvénye, és a vizsgált vegyülettel kapott görbe és a kontroll görbe csúcsa közötti eltolódás nagyságát, amely jellemző a baktériumok alakjában és méretében bekövetkezett morfológiai változások mértékére. Az igy kapott indexek a toxikus választ és a DNS-kárositó (genotoxikus) potenciált azonnal jelzik, és a vegyület azonosítására alkalmas izoszettek is azonosíthatók.
Az egyes sémák magasságának méréséből a baktériumszámra lehet következtetni, ezért a toxicitásnak ez a fő indikátora.
A morfológiai változások felismerésére szolgáló értékelési technika kifejlesztésekor felismertük, hogy van egy függvény, amely a görbe kezdetétől végéig zárt intervallumban folytonos. Bármely két szomszédos pont közötti szakasz ivet alkot, és az X-tengely minden egyes pontjával csak egyetlen pont kapcsolódik a sémában. Digitalizáló táblázatot használva megfelelő nagy számban kaphatunk olyan pontokat, hogy az összes szomszédos pontok közötti távolságok összege a görbe hosszát megközelítse. Ezt a görbe ívhosszaként definiáltuk. Az ívhossz változása a baktérium morfológiai változásának felel meg, közelebbről az egyes sejtek méretével van kapcsolatban. Egy vegyület bizonyos koncentrációjával végzett kezelésre adott válasz értelmezésének leegyszerűsítésére egy 3 számjegyű rendszert fejlesztettünk ki, amelyek mindegyike egy választ indikál. A válasz jellegét 1-től 4-ig terjedő számmal értékeljük, a görbe magasságával és az ··»· ·· ·* ·· • · » · · · • « · ··· · • · · · · · 4
- 26 eltolódás irányával összhangban, ami a baktérium-populációra kifejtett hatás típusával van összefüggésben. A kezelés-sorozat indexeinek meghatározására mérjük egy alapvonal-kontroli minta baktériumszám-változását és DLS sémáját. A további kezeléseket és kontroll mintákat az alapvonal-válasszal hasonlítjuk össze.
Indexek kiszámítása
Négy sémát digitalizálunk a következő sorrendben: kontroll a 0. és 60. percben; kezelt minta a 0. és 60. percben. Az egyes sémákra a fenti sorrendben meghatározzuk a válasz-indexeket, úgy, hogy kiszámítjuk a szomszédos pontok közötti távolságot a görbén, ívhosszként. A baktériumszám-index meghatározására kiszámítjuk a koordináta-párok átlagos Y értékét. A 0. időpontban mért kontrollt tekintjük alapvonal-kontrolinak. Az összes többi görbére kiszámítjuk a százalékos eltérést a séma átlagos Y értéke és az alapvonal-séma átlagos Y értéke között. A negyedrendű Y-index meghatározására az^Y %-os eltérését osztjuk 5-tel, és ha az eltérés pozitív, 1-et hozzáadunk, ha az eltérés negatív, 1-et kivonunk. A végső egész szám értéket megtartjuk. Kiszámítjuk a %-os eltérést a vizsgálati séma ívhossza és az alapvonal-séma ívhossza között. A negyedrendű ív-index meghatározására az ívhossz %_os változását osztjuk 5-tel, és ha a változás pozitív, 1-et hozzáadunk, ha a változás negatív, 2-t kivonunk. Az egész szám értéket megtartjuk.
A három számjegy mindegyike a PRI indexben balról jobbra az alábbi táblázatból származik, a sémák negyedrendű indexeivel összhangban, a 0 időpontban felvett kontrollal kezdve összehasonlításként, és a 60 perces kontrollal első számjegy ként .
Negyedrendű Negyedrendű PRI számjegy
Y-index iv-index értéke
+ + 1
+ - 2
- - 3
+ 4
A biológiai értelmezés a számjegyek alapján az alábbi módon történhet:
a baktériumszám növekedését jelenti, a baktériumok méretének egyidejű csökkenésével (pozitív eltolódás), és nem-toxikus választ; gyorsan osztódó sejtek esetén normális, hogy méretükben csökkenés tapasztalható a baktériumszám növekedését jelenti, a méret egyidejű növekedésével (negatív eltolódás), és minimális toxikus választ a baktériumszám csökkenését, és egyidejűleg a méret növedését (negatív eltolódás), és toxikus vagy letális választ jelent a baktériumszám csökkenését és egyidejűleg a méret csökkenését (pozitív eltolódás), és toxikus vagy letális választ jelent.
Az egyes indexelt sémák tercier válaszát úgy kapjuk, hogy a negyedrendű Y-indexet osztjuk a negyedrendű iv-indexszel. A másodlagos válasz—indexet (SRI) úgy határozzuk meg, hogy kiszámítjuk a tercier indexek összegét, együtt az összes indexelt * « «··« 4« • ο · « a · · ··· • · · · • ·· ··
- 28 sémára. A fenti számítási módszert az alábbi, vizsgálatból származó adatokkal szemléltetjük:
Y átlag ívhossz %-os Y változás ívhossz Negyedrendű Y-index Negyedrendű iv-index Harmadlagos válasz-index Másodlagos válasz-index Elsődleges válás z-index
712,0 2064,0 N/A N/A N/A N/A
974,7 2217,6 36,89 7,44 8 2 16
697,4 2013,9 -2,05 2,43 -1 -1 1
824,6 2030,5 15,81 -1,63 4 -1 -4 13 132
A PRI 132 érték értelmezése az, hogy a 66 perces kontroll normálisan szaporodik, mivel az első számjegy az 1. A kezelt mintában a 0 időpontban a baktériumszám csökken és egyidejűleg a méret nő, mivel a második számjegy a 3. A 66. percben a kezelt mintában a baktériumszám növekedik és egyidejűleg a méret nő, mivel a harmadik számjegy 2.
A PRI két extrém esetben 133 és 144. Ezek az azonnali toxikus válaszra példák, amiből a sejt nem tud regenerálódni. A 133 PRI érték mutatja, hogy a sejt megnagyobbodik, mig a 144 PRI érték azt jelzi, hogy a sejt zsugorodik, mindkettő esetén a sejt képtelen a regenerálódásra, de a hatásmechanizmusok eltérőek. A PRI első számjegyeként a 3 vagy 4 azt jelzi, hogy a vizsgálat nem értékelhető, mivel a kontroll baktériumtenyészet nem szaporodik normálisan.
A baktériumok szaporodásának vagy a szaporodás gátlásának pontos meghatározására a vizsgált mintában a kontroll baktériumokhoz viszonyítva alkalmas az úgynevezett screening score
V··· ·· «4 «· • · · · · · • · · ··· · • · · · * · · (S), amelyet a DLS-eltolódási értékekkel definiáltak /Wyatt P.J., Phillips E.T., Scher M.G., Kahn M.R. és Allém E.H.: J. Agric.
Food Chem. 25, 1080 (1977); Wyatt P.J., Scher M.G. és Phillips D. T.: J. Agric. Food Chem. 2_5, 1086 (1977)/. Eszerint
10(Dbc/300) - 10(Dc/300)
S = 300 lóg
10(Dbt/300) - 10(Dt/300) ahol
Dbc a vizsgálati tápközeg + baktérium DLS-eltolódása a vizsgálati tápközeghez (kontroll) képest,
De a kontroll vakpróba eltolódása magához képest (értéke 0, ha nincs háttér-interferencia)
Dbt a vizsgált anyag + tápközeg + baktérium eltolódása a kontrolihoz képest
Dt a vizsgált anyag + tápközeg eltolódása a kontroll vakpróbához képest.
Az egyenlet a logaritmikus DLS séma adatokat lineáris formába alakítja vissza, úgy, hogy a hátteret levonja, ennélfogva szokásos logaritmikus formába alakítja. Az egyenlet egy 300-as faktort ad meg a kontroll baktériumok vizsgált baktériumokhoz viszonyított 10-szeres szaporodására.
Index-számítások alkalmazása a vizsgált mintákra
Az összes ábrán a kezeletlen 0 időponthoz tartozó kontrollt összefüggő vonal (------), az 1 órás kezeletlen kontrollt pontozott vonal (......), a 0 időponthoz tartozó kezelt mintát nagy közökkel megszakított szaggatott vonal (————)} az 1 órás kezelt mintát kis közökkel megszakított szaggatott vonal (-----) jelöli.
- 30 4NQ0 DLS toxicitási válaszai
A 2a - 2d ábrákon láthatók a 6. törzs (rec 34) és a
11. törzs (168 vad típus) DLS-válaszának görbéi. A 0 és 1 órás minták átlagos Y-értékeiből kitűnik, hogy az összes kezeletlen kontroliban növekedik a sejtszám. A 2a és 2b ábrákból látható, hogy a 4NQ0 4,2 /Ug/ml és 2,1 /Ug/ml koncentrációban növekedést okoz az ívhosszakban és a görbék balra tolódnak a negatív 0 időpontos kontroll fényszórási szögeihez viszonyítva. A relatív intenzitás kevésbé növekedik a 0 időponttól 1 óráig tartó intervallumban. A 2c ábrából látható, hogy 8,5 /Ug/ml 4NQ0 az ívhossz csökkenését okozza, és a görbe balra tolódik a negatív 0 időpontos kontroll fényszórási szögeihez képest. Azonban 4,2 /Ug/ml koncentrációban az Ívhossz változása nem lényeges, és a görbe eltolódása a fényszórási szögek vonatkozásában kismértékű a nagyobb szögek felé.
A válasz-index számításokat felhasználva az alábbiak szerint értelmezhetjük az eredményeket. A 6. törzs PRI értéke 132 és 131, a 4,2 illetve 2,1/Ug/ml koncentrációnál. 4,2 /Ug/ml koncentrációnál azonnali toxikus és letális hatás tapasztalható a 0 időpontban. A baktériumok kismértékben regenerálódnak, mivel a sejtszám a 60. percre növekedik. Azonban a baktériumok mérete a normálisnál nagyobb marad. 2,1 /Ug/ml koncentárciónál azonnali, toxikus és letális hatás észlelhető a 0 időpontban, de a 60. percre a sejtszám növekedik és a sejtek mérete normális. A 11. törzset azonban 4,2 yug/ml koncentrációban nem károsítja a 4NQ0. Ezek az adatok azt mutatják, hogy a 11. törzs ellenállóbb a 4NQ0 hatásával szemben, mint a 6. törzs, még akkor is, ha a 11. törzset magasabb dózissal kezeljük. A genotoxikus megnyilvánulás elsődleges válasz-szinten fejeződik ki.
MNNG DLS toxicitási válaszai
A 3a ás 3b ábrákon láthatók a 6. törzs (rec E4) és a
11. törzs (168 vad típus) DLS-válaszának görbéi. A 0 és 1 órás minták átlagos Y-értékeiből látható, hogy az összes kezeletlen kontroliban növekedik a sejtszám. A 3a ábrán látható, hogy 3,6 /Ug/ml MNNG hatására, csökken az ívhossz, és a görbe balra tolódik a negatív 0 időpontos kontroll fényszórási szögeihez viszonyítva. A relatív intenzitás kevésbé növekedik, mint a negatív kontroliban a 0. időponttól 1 órás időpontig terjedő intervallumban.
A 3b ábrán látható, hogy 3,6 /Ug/ml MNNG nem okoz ívhossz-csökkenést, bár az ívhossz-növekedés alig kisebb, mint a negatív kontrolié. A görbe eltolódása a fényszórási szögek vonatkozásában a nagyobb szögek irányába majdnem megközelíti a negatív 0 időpontos kontrollt.
A válasz-index számításokat alkalmazva ezeket az eredményeket az alábbiak szerint értelmezhetjük. A 6. törzs PRI értéke 3,6 /Ug/ml koncentrációnál 132, ami azonnali toxikus és letális hatást jelent a 0 időpontban. A baktériumok bizonyos mértékben regenerálódnak, mivel a sejtszám a 60. percre növekszik. Azonban a baktériumok mérete a normálisnál nagyobb marad. A 11. törzs PRI értéke 3,6 /Ug/ml koncentrációnál 111, azaz nem mutat toxikus választ a vegyületre sem azonnal, sem a kezelést követő 60. percben. Ez egy elsődleges válasz-szinten kifejeződött genotoxikus válasz. Ezenkívül a 6. és 11. törzs SRI értéke -3, illetve 19. A 6. törzs negatív másodlagos válasza a 11. törzs pozitív SRI értékével összehasonlítva azt jelzi, hogy az MNNG-nek genotoxikus hatása van, amelyet a vad tipusu törzs (11.
• ·
- 32 törzs) képes kijavítani, de a Rec- mutáns törzs (6. törzs) nem.
Lindán DLS toxicitási válaszai
Az 5a - 5d ábrák mutatják a 10. törzs (FH2006-7) és a
11. törzs (vad tipusu 168) DLS-válaszának görbéit. A 0 és 1 órás minták átlagos Y-értékeiből látható, hogy az összes kezeletlen kontroliban növekedik a sejtszám. Az 5a és 5b ábrából látható, hogy a lindán 107 /Ug/ml illetve 53,6 /Ug/ml koncentrációban kezdetben az ívhosszak csökkenését eredményezi és a görbék balra tolódnak el a negatív 0 időpontos kontroll fényszórási szögeihez viszonyítva. Azonban az alacsonyabb koncentrációban a 60. percben pozitív eltolódás tapasztalható. A relatív intenzitás nem változik lényegesen a 0 időponttól 1 órás időpontig terjedő intervallumban a magasabb koncentráció esetén. Az,ónban az alacsonyabb koncentrációnál növekedést észlelünk.
Az 5c és 5d ábrákból látható, hogy a lindán mindkét koncentrációban kezdeti csökkenést okoz az ívhosszban és a görbe balra tolódik el a negatív 0 időpontos kontroll fényszórási szögeihez viszonyítva. Azonban az ívhosszak növekednek és a fényszórási szög jobbra tolódik el a negatív 0 időpontos kontrolihoz viszonyítva, 1 óra elteltével.
A válasz-index számításokat alkalmazva az eredményeket az alábbiak szerint értékelhetjük. A 10. törzs 107 és 53,6 /Ug/ml koncentrációban 222 illetve 131 PRI értékkel rendelkezik. 107 /Ug/ml koncentrációnál toxikus és nyújtott hatás (sejt-nagyobbodás) látható. Azonban 53,6 /ug/ml koncentrációnál a baktériumok 60 perc elteltével regenerálódnak. A 11. törzs PRI értéke mindkét koncentrációnál 131. Ez azt jelenti, hogy mindkét koncentrációnál letális hatás és sejt-nagyobbodás észlelhető, de egy óra múlva a baktérium teljesen regenerálódik, ami a sejtszaporodásban és a normális méretre való visszaállásban egyaránt megnyilvánul. Noha a lindán magasabb koncentrációja esetén a 10. törzs kissé erősebben reagál, mint a 11. törzs, a PRI értékek különbsége úgy tűnik, hogy nem alkalmas a toxicitás becslésére. Az SRI értékek azonban jelentősen különböznek a 10. és 11. törzs esetén. Az SRI érték a 10. törzsre 107 /Ug/ml és 53,6 /Ug/ml koncentráció esetén -19, illetve 7. Az SRI érték dózis-függése a 10. törzsnél megfigyelhető, mig a 11. törzsnél nem, és ez jelzi a lindán genotoxikus hatását, amit a magasabb dózis esetén a negatív SRI érték mutat. A 11. törzs - amint a pozitív SRI értékek mutatják mindkét koncentráció esetén képes a genetikus károsodás kijavítására és a normális osztódásra. A 10. törzs csak az alacsonyabb koncentráció (53,6 /Ug/ml) esetén képes a genetikus károsodás kijavítására és normális osztódásra.
Ezekből az eredményekből látható, hogy az elsődleges citotoxicitást egy három számjegyű számmal lehet kifejezni. Mutáns és vad tipusu baktériumok elsődleges válaszának felhasználásával bizonyos erősen toxikus vegyületek - például az MNNG és 4NQ0 - genotoxikus aktivitása is kimutatható. Bizonyos vegyületek - például B/a/P - S-9 frakcióval való aktiválás után nem bizonyultak genotoxikusnak az elsődleges válasz-szintet vizsgálva egyedül. A genotoxikus hatás azonban meghatározható, ha kiszámítjuk a másodlagos választ. Más vegyületek - például a lindán - genotoxikus hatását, amelyet a technika állásából ismert mutagén vizsgálatokkal nehéz vagy lehetetlen kimutatni, a találmány szerinti biológiai vizsgálattal egyszerűen kimutathatjuk, a másodlagos válasz-indexek kiszámításával.

Claims (32)

  1. Szabadalmi igénypontok
    1. Berendezés minták biológiai vizsgálatára, baktériumok morfológiai változásai meghatározásával, azzal jellemezve , hogy (a) a mintával kezelt, morfológiailag megváltozott baktériumokból szórt sugárzást generáló eszközökből és (b) a szórt sugárzást detektáló eszközökből és a detektált szórt sugárzást képviselő sémát generáló eszközökből áll.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy (c) a baktérium ismert mintával való kezelésével generált, legalább egy referencia-sémával rendelkező referencia-eszközöket és (d) a minta azonosítására és mennyiségi meghatározására a referencia-sémát a minta sémájával összehasonlító eszközöket is tartalmaz.
  3. 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy a baktérium Bacillus subtilis, Bacillus subtilis izogén mutáns törzs, vagy egy alábbi Bacillus subtilis törzs: recAl, recA8, recB2, recC5, recD3, RecE4, recG13, mc-1, m45, T-l, TKJ8201, hrc-9, TKJ8206, FH2006-7, HJ15, TKJ5211, TKJ6321, HS 101, 168 és 168 (vad típus).
  4. 4. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy a baktériumok a meghatározandó vegyületre adott válasz definiálásához szükséges minimális számú mutáns törzsből álló szettet foglalnak magukban.
  5. 5. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy a detektálásra szolgáló eszközök olyan eszközöket foglalnak magukban, amelyek egy kontroll mintában és egy meghatározandó mintában a 0 időpontban és legalább egy választott időpontban detektálják a szórt sugárzás intenzitását .
  6. 6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy magában foglalja a séma x-y koordinátarendszerbeni grafikus ábrázolására alkalmas eszközöket, ahol az x tengely a szórási szöget és az y tengely a relatív szórt intenzitást jelenti;
    a fenti séma kiértékelésére alkalmas eszközöket, a séma magasságának mérésével, és legalább egy csúcs eltolódásának kiszámításával ;
    a kiértékelésre alkalmas eszközök magukban foglalják a séma olyan x és y koordinátáinak meghatározására szolgáló eszközöket, ahol az x tengely a baktériumszámnak és az y tengely a baktériumok méretében és alakjában bekövetkezett morfológiai változásoknak felel meg;
    a görbe ívhosszának meghatározására alkalmas eszközöket, a szomszédos x koordináták közötti távolságok összegzésével;
    a séma minden egyes koordinátapárjára az átlagos Y érték kiszámítására alkalmas eszközöket;
    eszközöket a kontroll séma átlagos Y értékei és a minta séma átlagos Y értékei közötti %-os változás kiszámítására, a negyedrendű Y-index meghatározására alkalmas eszközöket, az Y
    - 36 %-os változása 5-tel való osztásával, és ha a változás pozitív,
    1 hozzáadásával, ha a változás negatív, 1 kivonásával;
    a kontroll séma ívhossza és a minta séma ívhossza közötti %-os változás meghatározására alkalmas eszközöket;
    eszközöket a negyedrendű iv-index meghatározására, az ívhossz %-os változása 5-tel való osztásával, és ha a változás pozitív, 1 hozzáadásával, ha a változás negatív, 1 kivonásával;
    eszközöket az elsődleges válasz-index számértének meghatározására, az alábbi táblázat alapján:
    Negyedrendű Negyedrendű
    Y-index iv-index
    Elsődleges válasz-index számértéke + +1 + -2 +4 ahol
    1 a baktériumszám növekedését jelzi a baktériumméret egyidejű csökkenésével, és nem-toxikus választ,
    2 a baktériumszám növekedését jelzi a méret egyidejű növekedésével, és kismértékű toxikus választ,
    3 a baktériumszám csökkenését jelzi a méret egyidejű növekedésével, és letális toxikus választ,
    4 a baktériumszám csökkenését jelzi a méret egyidejű csökkenésével, és letális toxikus választ.
  7. 7. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy a tercier válasz-index kiszámítására alkalmas eszközöket is magában foglal, a negyedrendű Y-index és a negyedrendű iv-index szorzásával.
  8. 8. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy a másodlagos válasz-index kiszámítására alkalmas eszközöket is magában foglal, az indexelt sémák tercier indexeinek összegzésével.
  9. 9. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy a séma generálására szolgáló eszközök magukban foglalnak negatív kontroll generálására szolgáló eszközöket, 4-nitro-kinolin-N-oxiddal kezelt kontroll baktérium-minta sémájának ábrázolásával, és pozitív kontroll generálására szolgáló eszközöket, benzo/a/pirénnel kezelt kontroll baktérium-minta sémájának ábrázolásával.
  10. 10. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy magában foglal a baktériumok metabolikus aktiválásába szolgáló eszközöket is, a baktériumok mikroszomális vagy posztmikroszomális frakcióval való kezelésével.
  11. 11. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy a minta vízben oldhatatlan, és a készülék tartalmaz felületaktív eszközöket és diszpergáló eszközöket is, amellyel a vízben oldhatatlan minta szuszpenzióban szolubilizálódik, és a szuszpenzió optikai tisztasága biztosítva van.
  12. 12. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy a minta polio'kietilezett növényi olajjal, előnyösen EMULPHOR EL-620-szal és diszpergálószerrel, előnyösen COREXIT 7664 Oil Dispersant-tal van szolubilizálva.
  13. 13. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve , hogy a sugárzást generáló eszköz egy monokromatikus lézer.
  14. 14. Eljárás minták biológiai vizsgálatára, baktériumok morfológiai változásai meghatározásával, azzal jellemezve , hogy (a) a mintával kezelt, morfológiailag megváltozott baktériumból szórt sugárzást generálunk, és (b) a szórt sugárzást detektáljuk és a detektált szőrt sugárzást képviselő sémát készítünk.
  15. 15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy további lépésként a baktériumot ismert mintával kezelve legalább egy referencia-sémát készítünk és a kapott referencia-sémát az ismeretlen minta sémájával összehasonlítva azonosítjuk és mennyiségileg meghatározzuk a mintát.
  16. 16. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy a baktériumokat és a mintát az alábbiak szerint kezeljük:
    (a) a mintát szolubilizáljuk, (b) a szolubilizált mintából sorozathigitást készítünk, (c) a baktériumot legalább egy tiszta optikai küvettába visszük, (d) a szolubilizált minta higitásaiból a baktériumot tartalmazó küvettába meghatározott mennyiséget mérünk.
  17. 17. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy a mintát és a baktériumot mintegy 37 és 39 C közötti hőmérsékleten inkubáljuk.
    ♦ ···
  18. 18. A 14, igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy baktériumként Bacillus subtilist, egy izogén mutáns Bacillus subtilis törzset, vagy egy alábbi csoportba tartozó Bacillus subtilis törzset használunk: recAl, recA8, recB2, recC5, recD3, recR4, recG13, mc-1, m45, T-l, TKJ8201, hcr-9, TKJ8206, FH2006-7, HJ15, TKJ5211, TKJ6321,
    HA 101, 168 és 168 (vad típus).
  19. 19. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy baktériumként a mutáns törzsek olyan szettjét használjuk, amely a meghatározandó vegyületre adott válasz definiálásához szükséges minimális számú törzsből áll.
  20. 20. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy a detektálás lépésében egy kontroll mintában és egy meghatározandó mintában a 0 időpontban és legalább egy választott időpontban detektáljuk a szórt sugárzás intenzitását.
  21. 21. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy a séma elkészítésének lépésében a sémát egy x-y koordinátarendszerben grafikusan ábrázoljuk, ahol az x tengely a szórási szöget és az y tengely a relatív szórt intenzitást jelenti.
  22. 22. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy a további lépésként a sémát olyan x és y koordinátákkal készítjük el, ahol az x tengely a baktériumszámot és az y tengely a baktérium méretében és alakjában bekövetkezett változást jelenti, • · • · meghatározzuk a séma ívhosszát a szomszédos x koordináták közötti távolságok összegzésével, kiszámítjuk az átlagos Y értéket a séma összes koordináta-párjára, kiszámítjuk a kontroll séma átlagos Y értéke és a minta séma átlagos Y értéke közötti %-os változást, meghatározzuk a negyedrendű Y-indexet az Y %-os változását 5-tel osztva, és ha a változás pozitív, 1-et hozzáadva, ha negatív, 1-et kivonva, kiszámítjuk a kontroll séma Ívhossza és a minta séma ívhossza közötti %-os változást, meghatározzuk a negyedrendű iv-indexet az ívhossz %-os változását
    5-tel osztva, és ha a változás pozitív, 1-et hozzáadva, ha negatív, egyet kivonva, és meghatározzuk az elsődleges válasz-index számértékét az alábbi táblázat alapján:
    Negyedrendű Negyedrendű Elsődleges
    Y-index ív-index válasz-index számértéke + +1 + -2
    - -3
    - +4 ahol
    1 a baktériumszám növekedését jelzi a baktériumméret egyidejű csökkenésével, és nem-toxikus választ,
    2 a baktériumszám növekedését jelzi a méret egyidejű növekedésével, és kismértékű toxikus választ,
    3 a baktériumszám csökkenését jelzi a méret egyidejű növekedésével, és letális toxikus választ,
    4 a baktériumszám csökkenését jelzi a méret egyidejű csökkenésével, és letális toxikus választ.
  23. 23. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy további lépésként a negyedrendű Y-indexet a negyedrendű iv-indexszel osztva kiszámítjuk a séma tercier válasz-indexét.
  24. 24. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy további lépésként az összes indexelt séma tercier indexeinek összegzésével kiszámítjuk a másodlagos válasz-indexet.
  25. 25. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy ha a minta vízben oldhatatlan, további lépésként a vizoldhatatlan mintát szuszpenzióban szolubilizáljuk, és a szuszpenzió optikai tisztaságát felületaktív szer és diszpergálószer alkalmazásával tartjuk fenn.
  26. 26. A 25. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy a szolubilizálásra polioxietilezett növényi olajat, előnyösen EMULPHOR EL-620-at, diszpergálószerként COREXIT 7664 Oil Dispersant-ot használunk.
  27. 27. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy a sugárzást monokromatikus lézerrel generáljuk.
  28. 28. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy további lépésként negatív kontrollt készítünk 4-nitro-kinolin-N-oxiddal kezelt kontroll baktérium-minta görbéjének felvételével, és pozitív kontroll készítünk benzo/a/pirénnel kezelt kontroll baktérium-minta görbéjének felvételével.
  29. 29. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy a baktériumot mikroszomális vagy posztmikroszomális frakcióval kezelve metabolikusan aktiváljuk.
  30. 30. Bacillus subtilis baktériumtörzsekből álló készlet, amelyek mindegyike egyedi morfológiai változás-választ ad kémiai kezelésre, és eszközök a változások meghatározásra és értékelésére .
  31. 31. Készítmény kémiai minták szolubilizálására, a z zal jellemezve, hogy felületaktív szert és diszpergálószert tartalmaz, és a készítmény optikailag tiszta, ha a vizsgálati baktériumokkal elegyítjük, és a fenti baktériumokra nézve ártalmatlan.
  32. 32. Eljárás optikailag tiszta közeg előállítására sugárzás mérésén alapuló biológiai vizsgálatokhoz, azzal jellemezve , hogy egy vízben oldhatatlan mintát COREXIT 7664 diszpergálószerrel és EMULPHOR EL-620 nemionos felületaktív szerrel elegyítünk.
HU263589A 1988-04-18 1989-04-18 Biological testing apparatus and method for detecting toxic materials by means of measuring of the morphologic variations of the bacteriums HUT56189A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18289888A 1988-04-18 1988-04-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HU892635D0 HU892635D0 (en) 1991-06-28
HUT56189A true HUT56189A (en) 1991-07-29

Family

ID=22670530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU263589A HUT56189A (en) 1988-04-18 1989-04-18 Biological testing apparatus and method for detecting toxic materials by means of measuring of the morphologic variations of the bacteriums

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0449820A1 (hu)
JP (1) JPH03505522A (hu)
AU (1) AU3448889A (hu)
FI (1) FI905113A0 (hu)
HU (1) HUT56189A (hu)
WO (1) WO1989010549A2 (hu)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9118981D0 (en) * 1991-09-05 1991-10-23 Pa Consulting Services Toxicity sensing
CA2092373A1 (en) * 1992-04-24 1993-10-25 Klaus W. Berndt Methods and apparatus for detecting biological activities in a specimen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3730842A (en) * 1970-05-04 1973-05-01 Science Spectrum Process for determining bacterial drug sensitivity
US4541719A (en) * 1982-07-20 1985-09-17 Wyatt Philip J Method and apparatus for characterizing microparticles and measuring their response to their environment

Also Published As

Publication number Publication date
AU3448889A (en) 1989-11-24
FI905113A0 (fi) 1990-10-17
EP0449820A1 (en) 1991-10-09
WO1989010549A2 (en) 1989-11-02
HU892635D0 (en) 1991-06-28
JPH03505522A (ja) 1991-12-05
WO1989010549A3 (en) 1990-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Degens et al. Development of a physiological approach to measuring the catabolic diversity of soil microbial communities
Maquelin et al. Identification of medically relevant microorganisms by vibrational spectroscopy
Richardson et al. A simple flow cytometry assay using dihydrorhodamine for the measurement of the neutrophil respiratory burst in whole blood: comparison with the quantitative nitrobluetetrazolium test
RU2126962C1 (ru) Способ обнаружения микроорганизмов в образце, способ определения чувствительности микроорганизмов к антибиотику и система для реализации таких способов
Brams et al. A comparative study, with 40 chemicals, of the efficiency of the Salmonella assay and the SOS chromotest (kit procedure)
US6989246B2 (en) Sensor formulation for simultaneously monitoring at least two components of a gas composition
Madison Application of stains in clinical microbiology
Rebuffo-Scheer et al. Rapid species and strain differentiation of non-tubercoulous mycobacteria by Fourier-Transform Infrared microspectroscopy
US4256832A (en) Carcinogen and mutagen screening method and apparatus
McCann et al. An evaluation of Salmonella (Ames) test data in the published literature: application of statistical procedures and analysis of mutagenic potency
Allman et al. Flow cytometric analysis of heterogeneous bacterial populations
Ogodo et al. Microbial techniques and methods: basic techniques and microscopy
Amory et al. Application of XPS to the surface analysis of yeast cells
HUT56189A (en) Biological testing apparatus and method for detecting toxic materials by means of measuring of the morphologic variations of the bacteriums
Wright et al. Determination of mean growth parameters of bacterial colonies immobilized in gelatin gel using a laser gel-cassette scanner
MacGregor et al. The sporulation system of Bacillus subtilis as the basis of a multi-gene mutagen screening test
US4675288A (en) Method for the performance of a mutagenicity test
Busch et al. Presence and measurement of sample histidine in the ames test: Quantification and possible elimination of a source of false‐positive mutagenicity test results
JPH08173190A (ja) 微生物の存在の検査法および該検査法に使用する検査キット
Giltinan et al. Design and analysis considerations in evaluating the chemiluminescence response of mouse spleen cells
Stull Clinical laboratory use of differential light scattering. I. Antibiotic susceptibility testing
Greger et al. Adenosine 5′-triphosphate content of Streptococcus mutans GS-5 during starvation in a buffered salt medium
Felkner et al. Newest approaches to quantitative assessment of bioactive organotins
Barr Variation in metabolism of biochemical test substrates by Klebsiella species: an epidemiological tool
Felkner et al. Laser/microbe bioassay system

Legal Events

Date Code Title Description
DFD9 Temporary prot. cancelled due to non-payment of fee