Die Verwendung von elektronischen Zigaretten (E-Zigaretten) bietet möglicherweise eine sicherere Alternative zu herkömmlichen Tabakprodukten. Die Fortschritte in der Molekularbiologie und den Computerwissenschaften bieten neue Perspektiven für die Bewertung negativer biologischer Reaktionen für die Risikobewertung von Produkten durch die Kombination von Omics-Screens mit wissensbasierten biologischen Pfaden. Unser Ziel war es, transkriptomische Störungen in MucilAir™, einem handelsüblichen Lungenepithelgewebe, nach kurzer wiederholter Exposition gegenüber Zigarettenrauch (3R4F) und E-Zigaretten-Aerosolen (Vype ePen) zu vergleichen. Nach der Exposition führten wir eine Tiefen-RNA-Sequenzierung und eine Profilierung der sezernierten Entzündungszytokine durch. Einhundertdreiundzwanzig Gene wurden bei einer Fold Change (FC) >1,5 und einer p-false discovery rate (pFDR) <0,1 für die 3R4F-Exposition und 0 Gene für die Vype ePen-Aerosol-Exposition differenziell exprimiert. Bei Anwendung eines entspannten Filters (pFDR <0,5 und FC >1,5) wurden 29 Gene mit E-Zigaretten-Aerosol-Exposition identifiziert und zur Validierung potenzieller Kandidaten durch quantitative Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR) verwendet. Die Analyse der Genanreicherung wurde durchgeführt und sagte eine Reaktion auf die 3R4F-Rauchexposition in biologischen Prozessen voraus, die Entzündungs- und oxidative Stresswege beinhalten. Für die Vype ePen-Aerosol-Exposition konnte keine Anreicherung durchgeführt werden, da es unter diesen Expositionsbedingungen auch nach der qRT-PCR-Validierung keine regulierten Genkandidaten gab. Von einer Gruppe von 33 untersuchten Zytokinen wurden 8 nach 3R4F-Rauchexposition hochreguliert (FC >1,5 p < 0,05), was mit unserer Anreicherungsanalyse übereinstimmte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Aerosol der getesteten E-Zigarette im Vergleich zu konventionellem Zigarettenrauch nur begrenzte Störungen in der Expression von Genen und Entzündungszytokinen verursachte, wie mit Hilfe von Next-Generation-Sequencing-basierten systembiologischen Ansätzen in kommerziell erhältlichen rekonstituierten 3D-Lungenepithelgeweben bewertet wurde.
https://doi.org/10.1089/aivt.2016.0024
https://www.liebertpub.com/doi/full/10.1089/aivt.2016.0024
Banerjee A., Haswell L. E., Baxter A., Parmar A., Azzopardi D., Corke S. et al. Differential Gene Expression Using RNA Sequencing Profiling in a Reconstituted Airway Epithelium Exposed to Conventional Cigarette Smoke or Electronic Cigarette Aerosols, Applied In Vitro Toxicology 2017: 3: 84-98.