Kilka lat temu pracownicy amerykańskiego Centers for Disease Control podczas badań przesiewowych wykryli w moczu pacjentów ftalany i bisfenol A. Ftalany (z PCV) w przeprowadzanych na zwierzętach doświadczalnych testach powodowały poważne nieprawidłowości w męskim układzie rozrodczym, natomiast bisfenol A uwalniany z poliwęglanowych opakowań żywności pod wpływem podwyższonej temperatury, czy wskutek upływu czasu w organizmie działa w sposób podobny do estrogenów, zwiększając ryzyko zachorowania na raka prostaty i piersi. O ile w przypadku dorosłych, efekty działania tych związków są odwracalne, o tyle stwarzają ogromne zagrożenie wystąpienia trwałych zmian u nienarodzonych jeszcze dzieci.

Plastik ma mnóstwo niepodważalnych zalet, które sprawiły, że na dobre zawitał w laboratoriach biologii molekularnej: jest tani, łatwo uformować z niego dowolny kształt, co umożliwia produkcję identycznych przedmiotów na masową skalę, poza tym – w przeciwieństwie do szkła – nie tłucze się, co w praktyce oznacza większe bezpieczeństwo w pracy. Nikt nie podejrzewał jednak, że może nie być zupełnie obojętny dla przeprowadzanych badań do czasu, gdy grupa kanadyjskich naukowców zaczęła dociekać przyczyny swoich zaskakująco dobrych wyników.

Zespół Andrew Holta analizował szereg potencjalnych leków na chorobę Parkinsona, mających za zadanie hamować aktywność kluczowego dla tego schorzenia enzymu – monoaminooksydazy B (MAO-B). Działanie MAO-B polega na obniżaniu poziomu dopaminy w mózgu, co nasila objawy choroby, dlatego naukowców zaskoczył, a jednocześnie bardzo ucieszył fakt, że praktycznie wszystkie badane przez nich substancję wykazywały aktywność hamującą enzym. Co ciekawe, związki będące potencjalnymi lekami wykazywały tę aktywność już w niewielkich stężeniach. Zaniepokoiło to szefa zespołu, który podejrzewał wpływ czynnika zewnętrznego.

Cień podejrzenia padł na najbardziej oczywiste źródło zanieczyszczenia, czyli laboratoryjne probówki. Ku zdumieniu wszystkich okazało się, że nawet woda, która miała kontakt z probówką hamuje aktywność MAO-B o 40%, co jest wartością nieosiągalną dla wielu substancji aktywnych. W plastikowym sprzęcie laboratoryjnym znaleziono środek biobójczy DiHEMDA dodawany w celu zapewnienia sterylności oraz powierzchniowo czynny oleamid (9-oktadecenamid), zmniejszający adhezję płynu do ścianek probówki.  I niestety oba z tych związków są znanymi inhibitorami monoaminooksygenazy B!

W dalszych badaniach zespół ustalił, że aktywność chemiczna plastików znacznie wzrasta wskutek podgrzania, podczas wydłużonego czasu ekspozycji roztworu na plastik lub przy zastosowaniu popularnego w laboratorium rozpuszczalnika: sulfotlenku dimetylu. Wyszło na jaw również, że laboratoryjne plastiki zawierają wiele innych substancji, dla odmiany zwiększających aktywność badanego enzymu, a wielodołkowe płytki polistyrenowe czy akrylowe uwalniały substancje zaburzające testy biochemiczne.

Simonetta Sipione z sąsiadującego laboratorium, zajmująca się pląsawicą Huntingtona, uważa, że plastikowe butelki używane do hodowli komórek nerwowych mogą rzucać cień wątpliwości również na jej badania. Nie ma jednak co liczyć na to, że wszechobecne syntetyki z powrotem zastąpi szkło. Pozostaje mieć nadzieję, że wkrótce producenci sprzętu zaczną testować swoje produkty jako potencjalne zagrożenie kontaminacji dla badań biologicznych.

Rok po ukazaniu się „raportu” Holta opublikowano pracę innego zespołu, tym razem pracowników działu R&D amerykańskiej firmy biofarmaceutycznej Bristol-Myers Squipp, którzy zaobserwowali, że pod wpływem DMSO – związku rutynowo używanego w badaniach biologicznych – z tipsów do pipet automatycznych wydostawał się erukamid wykazujący aktywność w teście receptora kwasów tłuszczowych związanego z białkiem G. Te doniesienia z kolei uświadamiają, że w związku z różnorodnością stosowanych odczynników, otrzymywanie wyników-artefaktów może osiągać jeszcze większą skalę.

W 2010 roku na łamach Biotechniques ukazały się badania naukowców z Teksasu, którzy wykazali, że substancje uwalniane z próbówek polipropylenowych podczas sonikacji, czy w trakcie reakcji PCR (podgrzewanie) silnie absorbują światło przy długościach fal odpowiadających absorbancji białek i DNA, a zatem zaburzają poważnie wyniki pomiarów spektrofotometrycznych, dając fałszywe informacje o zawartości czy stężeniu badanej substancji.

To zaskakujące, że nikt nigdy nie przebadał naczyń laboratoryjnych pod tym kątem. Możliwe, że substancje wydostające się z plastikowych naczyń laboratoryjnych miały wpływ na wyniki innych badań, co dla wielu naukowców oznacza stratę czasu, pieniędzy i de facto unieważnienie dorobku. Część z tych związków to pochodne popularnych cząsteczek sygnałowych spełniających ważne role w naszym organizmie, o zbliżonym działaniu. Natomiast część z substancji biobójczych i antystatycznych to czwartorzędowe pochodne mocznika, które łączą się z białkami i DNA, a niektóre z nich – jak się również niedawno okazało – odpowiadają za problemy z płodnością myszy laboratoryjnych.

Sprawa jest poważna i ciągle drążona. Dosłownie parę miesięcy temu pojawiła się publikacja zespołu Holta omawiająca kilka związków, wprowadzających potencjalnie w błąd, ich źródeł i proponowanych rozwiązań zminimalizowania ryzyka. Czy zatem wszystkie dotychczasowe wyniki wymagają powtórzenia? A produkcja sprzętu laboratoryjnego wprowadzenia nowych standardów?

Martyna Franczuk

Literatura:

1. 1. L. K. Lewis, G. Beall i wsp., Interference with spectrophotometric analysis of nucleic acids and proteins by leaching of chemicals from plastic tubes, Biotechniques 2010 nr 48, s.297-302. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20569206
2. G.R. McDonald, A. Holt i wsp.,  Bioactive contaminants leach from disposable laboratory plasticware, Science 2008 nr 322, s. 917. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18988846
3. A.Olivieri, A, Holti wsp., On the disruption of biochemical and biological assays by chemicals leaching from disposable laboratory plasticware,Canadian Journal of Physiology and Pharmacology 2012 nr 90, s. 697-703. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22509735
4. J. Watson, M. Banks i wsp., Extraction, identification, and functional characterization of a bioactive substance from automated compound-handling plastic tips, Journal of Biomolecular Screening 2009 nr 14, s. 566-572. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19470712
5. M. T. Załoga, Bardzo zmienna niewiadoma, Wiedza i Życie, marzec 2009.