Uji karsinogenik dengan model tikus rasH2 transgenik

Tes karsinogenik berdasarkan objeknya terbagi menjadi dua, yaitu uji hewan dan uji non-hewan. Sedangkan untuk metode pelaksanaannya terbagi menjadi metode uji secara in vivo dan in vitro. Salah satu tes baru dengan uji hewan adalah tes carcinogenicity menggunakan model tikus rasH2 transgenik. FDA sering merekomendasikan tes ini, namun banyak produsen masih terbiasa dengan model tikus atau mencit. Dalam makalah ini akan dijelaskan uji karsinogenik dengan metode non-hewan uji dan metode hewan uji terutama dengan model tikus rasH2 dan menjelaskan bagaimana opsi baru dalam pengujian karsinogenik dapat digunakan untuk mengevaluasi potensi bahan karsinogenik perangkat medis

Model Hewan Transgenik  

Tikus rasH2 merupakan salah satu contoh dari model hewan trangenik. Umtuk itu, sebelum kita membahas model tikus rasH2 untuk uji karsinogenik pada material implant atau perangkat medis, perlu dijelaskan terlebih dahulu maksud tentang hewan transgenik itu sendiri. Berikut penjelasan singkat tengtang hewan transgenic.

 Proto-onkogen memainkan peran dalam pertumbuhan sel normal dan pembelahan. Mutasi atau perubahan dari proto-onkogen dapat berubah menjadi suatu fenotipe kanker.  Salah satu onkogen protein yang mengontrol pertumbuhan sel normal adalah p21 Ha-ras. Sebuah mutasi pada gen p21 diyakini menyebabkan sel tumbuh dan membelah tak terkendali. pertumbuhan tersebut telah terbukti memberikan kontribusi kanker kepada berbagai organ termasuk payudara, kandung kemih, paru-paru, ginjal, dan usus besar pada manusia dan rodents. 

Populasi yang rentan terkena kanker/tumorigenesis yaitu populasi yang memiliki gen kanker. Genetik Individu umumnya memiliki perubahan pada proto-onkogen atau gen yang lain yang dapat memicu tumorigenesis.Untuk mengidentifikasi potensi material yang bersifat karsinogen pada manusia, model binatang diubah secara genetik menjadi lebih rentan terhadap berbagai karsinogen dari biasanya, sedangkan untuk binatang yang tidak dirubah genetiknya digunakan untuk pendekatan pengujian. Dalam beberapa model binatang, gen asing diperkenalkan dan dikenal sebagai transgen.Organisme yang mengandung DNA asing yang dikenal sebagai transgenik. 

Model Tikus rasH2

Menyusul penerbitan pedoman ICH pada tahun 1998, pedoman peraturan internasional memungkinkan  suatu bioassay alternatif jangka pendek pada tikus transgenik sebagai pengganti untuk tikus 2 tahun bioassay. FDA  mengusulkan kepada perusahaan perangkat untuk menggunakan model transgenic dalam menguji apakah suatu material dapat menyebabkan kanker. Salah satu model transgenik tersebut adalah rasH2 (CB6F1TgN)  tikus hemizygous untuk proto H-ras-oncogene. Tikus rasH2 transgenik, didirikan oleh Saitoh dan rekan kerja di Central Institute for Experimental Animals  (Kawasaki, Jepang), telah digunakan di  penelitian carcinogenicity sebelumnya di Integrated Laboratory Systems Inc. (ILS;Research Triangle Park, NC) dan tempat lain.

Model tikus transgenik rasH2 mendeteksi berbagai jenis karsinogen genotoksik dan nongenotoxic dalam 26 minggu. Selain itu, tikus transgenik tidak menunjukkan induksi tumor secara signifikan ketika terkena non-carcinogens. Dengan demikian, model rasH2 telah digunakan sebagai hewan model untuk pengembangan sistem uji karsinogenik yang cepat. Model rasH2 secara genetik bersifat stabil dan menghasilkan reaksi yang stabil terhadap berbagai bahan kimia. Pritchard et al. mengevaluasi sensitivitas dan spesifisitas model rasH2 untuk identifikasi karsinogen manusia dan non-karcinogens dari data tradisional 2 tahun bioassay tikus. Dari 27 bahan kimia yang dianalisis dalam 26 minggu penelitian, tikus model transgenik rasH2 akurat dalam meramalkan respon karsinogenik dalam 81% dari bahan-bahan kimia yang dievaluasi sebanyak 23.

Sampai saat ini, data menunjukkan bahwa model rasH2 transgenik memiliki potensi untuk memainkan peran penting dalam identifikasi karsinogen manusia yang potensial dan dapat berfungsi sebagai alternatif dari bioassay selama 2-tahun. 

Metode dengan Tikus rasH2

Dalam studi rasH2 carcinogenicity, bahan tes dan bahan kontrol pembedahan ditanamkan ke tikus dengan dibius melalui sayatan di punggung mereka. Implantasi ke dalam jaringan subkutan tikus menstimulasikan implantasi perangkat medis ke ruang jaringan manusia. 

Meskipun perbedaan gender yang berhubungan dengan jenis tumor atau kejadian yang jarang terjadi, kedua jenis kelamin secara rutin dievaluasi untuk tumorigenicity selama 26 minggu dalam model rasH2. Kelompok pengobatan meliputi tikus implan dengan dosis rendah dan tinggi dari perangkat tes medis, bahan kimia yang mudah diserap oleh tubuh, atau partikel. Dosis yang tepat harus didasarkan pada ukuran relatif implan untuk penggunaan manusia, jumlah sampah yang dihasilkan selama masa penggunaan perangkat, atau jumlah bahan kimia yang terserap  atau toxicants potensial dari perangkat. 

Perlakuan positif kontrol sangat penting untuk interpretasi data yang benar dan menunjukkan respon tumor model rasH2. ILS menggunakan kontrol positif yang secara konsisten menghasilkan peningkatan reaksi tikus dan keseragaman pada adenoma paru-paru dan karsinoma dan hemangiosarcomas dalam limpa, beberapa metastasis ke kelenjar getah bening, jaringan subkutan, dan sistem organ lainnya bisa ditemukan. Mengingat bahwa epitel alveolar adenoma paru-paru dan hemangiosarcomas lienalis berkembang secara spontan dalam rasH2 tikus pada usia 33-35 minggu, tampak bahwa bahan kimia positif-kontrol meningkatkan tumorgenesis spontan yang tampak pada model. Beberapa tumor spontan dan berbagai lesi non-neoplastic ditemukan pada tikus kontrol pada pemutusan selama 26-minggu penelitian (usia 34-36   minggu).

 Hewan uji harus dievaluasi untuk mendeteksi adanya lesi yang terlihat, dan semua lesi harus dikumpulkan untuk evaluasi phistopathologica. Riwayat histopatologi dan riwayat dari hasil temuan neoplastik dan nonneoplastic dalam uji dengan rasH2 tikus sangat penting dalam menafsirkan lesi pada hewan uji.  Lokasi dan lapisan lesi yang terbentuk pada implantasi harus dicatat, dan jika uji material  dipindahkan, upaya yang harus dilakukan adalah  menentukan perangkat yang akan digunakan selama pengambilan sampel, merekam lokasi, dan mengambil sampel bahan uji dari lokasi baru . Berat organ  dapat dicatat untuk jaringan yang telah dipilih untuk membantu menilai kondisi kesehatan keseluruhan dari tikus yang sedang diuji secara lebih baik. Terbentuknya  lesi beracun preneoplastic, neoplastik, dan lainnya harus dicatat dan dibandingkan dengan tikus kontrol negatif. 

Dalam ISO 10993-3 daftar peralatan atau material yang harus melakukan  uji carcinogenicity adalah: 

1. ·          Bahan dan perangkat reabsorbable dan perangkat, kecuali jika ada data yang signifikan tentang penggunaan untuk manusia. 
2. ·           Bahan dan perangkat positif terkena di toksisitas genetik pada sel mamalia, sehingga perlu uji lebih lanjut. 
3. ·        Bahan dan perangkat yang diimplankan di dalam tubuh atau rongga dengan kontak permanen atau kumulatif dari 30 hari atau lebih.

Referensi:

A New Mouse Model for Carcinogenesis Testing of Medical Implants. Diakse dari www.mddionline.com pada Jumat, ‎05 Februari ‎2010, ‏‎5:49:40 PM

A aitoh et al., “Most Tumors in Transgenic Mice with Human c-Ha-ras Gene Contained Somatically Activated Transgenes,” Oncogene 5 (1990): 1195–1200.

Carcinogenecity, diakses dari www.alltox.org pada Jumat, ‎‎05 Februari ‎2010, ‏‎6:17:49 PM.

GA Boorman et al., “Rodent Carcinogenicity Bioassay: Past, Present, and Future,” Toxicologic Pathology 22, no. 2 (1994): 105–111.

H Suemizu et al., “Transgene Stability and Features of rasH2 Mice as an Animal Model for Short-Term Carcinogenicity Testing,” Molecular Carcinogenesis 34, no. 1 (2002): 1–9.

International Conference on Harmonization (ICH) of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use, Step 4, 1998.

M Katsuki et al., “Chemically Induced Tumors in Transgenic Mice Carrying Prototype Human c-Ha-ras genes,” Princess Takamatsu Symposium 22 (1991): 249–257.

RR Maronpot et al., “Mutations in the ras Proto-Oncogene: Clues to Etiology and Molecular Pathogenesis of Mouse Liver Tumors,” Toxicology 101 (1995): 125–156.

RW Tennant et al., “Evaluation of Transgenic Mouse Bioassays for Identifying Carcinogens and Noncarcinogens,” Mutatation Research 365 (1996): 119–127.

S Yamamoto et al., “Validation of Transgenic Mice Carrying the Human Prototype c-Ha-ras Gene as a Bioassay Model for Rapid Carcinogenicity Testing,” Environmental Health Perspectives 106, no. 1 (1998): 57–69.