Новая платформа оценивает влияние пластиковых наночастиц на развитие и здоровье человека

Загрязнение пластиком — критическая экологическая проблема, однако влияние микро- (MPs) и нанопластиков (NPs), проникших в пищевую цепь, на здоровье человека остаётся малоизученным. Новое исследование в Stem Cells представляет платформу для изучения потенциально вредных эффектов MPs/NPs. Результаты показывают их влияние на здоровье развивающегося младенца и открывают новые пути для изучения этого типа загрязнения и его вклада в происхождение различных заболеваний.

С 1950 года производство пластика выросло почти в 200 раз, достигнув 350 млн тонн. По состоянию на 2018 год около 6,9 млрд тонн стали отходами, 79% из которых накоплено в окружающей среде.

"Расчёты показывают, что средний человек потребляет до 121 000 частиц MPs в год, а те, кто пьёт бутилированную воду, — дополнительно 90 000. Эти цифры не учитывают профессиональное воздействие и другие пути попадания частиц в организм", — отметил доктор Миодраг Стойкович, ведущий автор международного исследования.

Изучение вредного воздействия MPs/NPs на раннее развитие человека осложняется разнообразием типов пластика, размеров частиц и отсутствием надёжной модели.

"Кроме того, не существует чёткого международного определения или регулирования MPs/NPs", — добавил доктор Стойкович.

Это побудило исследователей разработать новую платформу, позволившую впервые оценить изменения генов и сигнальных путей в ответ на воздействие пластиковых частиц на преимплантационные человеческие эмбрионы и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs). Они сосредоточились на наночастицах, выделяемых одним из самых распространённых пластиков для упаковки — полистиролом.

Методология исследования:

1. Анализ среды для роста человеческих iPSC, постоянно контактировавшей с пластиком (бутылки, чашки, пипетки, лабораторный воздух, халаты), с помощью пиролиз-газовой хроматографии/масс-спектрометрии (PyGC/MS). Анализ исключил присутствие других известных полимеров.
2. Воздействие нано- (40 нм) и микро- (200 нм) частицами полистирола на размороженные бластоцисты человека и человеческие iPSCs с последующим изучением эффектов.
3. Использование метода HiPathia для оценки влияния изменений в экспрессии генов на сигнальные цепи и функциональные решения клеток, что позволило выявить механизмы заболеваний и спрогнозировать клинические исходы.

Совокупные данные показали, что NPs изменяют гены, связанные с развитием глаз, сердечными мальформациями и ишемией.

"Результаты, полученные с помощью нашей эмбриональной и стволово-клеточной платформы, ясно демонстрируют, что понимание взаимодействий био-NP и последствий для здоровья человека как никогда важно, особенно в эпоху роста загрязнения пластиком и присутствия микроскопических пластиковых частиц в воздухе, почве, пище, напитках и водопроводной воде", — заявил доктор Стойкович. — "Наши выводы также настоятельно призывают научные и регулирующие органы к срочным действиям по разработке мер, которые могут уменьшить воздействие NPs, особенно учитывая, что наша платформа расшифровывает связи между загрязнением окружающей среды, внутриклеточным загрязнением и происхождением пагубных заболеваний".

"Это выдающийся отчёт, дающий трезвый взгляд на влияние пластиковых наночастиц на стволовые клетки человека. Было известно, что эти частицы проблематичны, но это первое исследование, предоставляющее механистические детальные данные о том, как полистирольные нанопластики влияют на человеческие iPSCs и эмбриональные клетки", — сказал Ян Нольта, главный редактор Stem Cells. — "Эта платформа будет очень полезна для будущих исследований, оценивающих негативные эффекты различных типов загрязнителей в виде пластиковых наночастиц".