Bestimmung des erbgutverändernden (genotoxischen) Potenzials von Wasser- und Abwasserinhaltsstoffen mit dem umu-Test (DIN 38415-T3)

Mit dem umu-Test werden chemische Substanzen und komplexe Substanzgemische auf ihr erbgutveränderndes (genotoxisches) Potential untersucht. Der von der JenaGen GmbH angebotene umu-Test entspricht DIN 38415-T3 und dem Analysenverfahren 410 der Abwasserverordnung (AbwV).

Unter Genotoxizität versteht man die reversible oder irreversible Schädigung des Erbguts (DNA) durch chemische Substanzen oder physikalische Einflüsse. Folgende Arten der DNA-Schädigung werden mit dem umu-Test erfasst:

• Mutagene (dauerhaft vererbbar)
• Kanzerogene (krebserregend)
• Teratogene (fruchschädigend)

Zusätzlich zu der genotoxischen Wirkung der in der Probe enthalten Substanzen wird auch die Genotoxizität ihrer Metaboliten erfasst.

Test-Prinzip des umu-Tests

Der umu-Test beruht auf einem gentechnisch veränderten Stamm des Bakteriums Salmonella typhimurium, der so modifiziert wurde, dass

(a)   Chemikalien besser in die Zelle eindringen können,

(b)   die Induktion des zellulären Reparaturmechanismus an ein messbares Detektionssystem gekoppelt ist.

In der Bakterienzelle induziert das Genotoxin das sogenannte umuC-Gen (uv-mutagenesis) als Teil des SOS-Reparatursystems um der DNA-Schädigung entgegen zu wirken. Durch die Kopplung an das lacZ-Gen führt die Aktivierung des umuC-Gens zur Expression des Enzmyms beta-Galaktosidase. Dieses wiederum setzt ein zugegebenes, farbloses Substrat zu einem farbigen Produkt um, das photometrisch quantifiziert wird. Als Maß für die genotoxische Wirkung der Probe wird das Verhältnis der Extinktion bei 420 nm gegenüber der Negativkontrolle (Induktionsrate, IR) angegeben. Substanzen mit einer Dosis-Wirkungsbeziehung und einer IR > 2 gelten als genotoxisch.

Zur Quantifizierung der Genotoxizität wird die Probe in verschiedenen Verdünnungen eingesetzt. Für Abwasserproben wird der kleinste Wert der Verdünnungsstufe G (G_EU-Wert), bei dem eine Induktionsrate < 1,5 gemessen wird, als Testergebnis angegeben. Der niedrigste mit dem umu-Test messbare G_EU-Wert (kein genotoxisches Potential in der unverdünnten Probe) ist 1,5.

Um auch metabolisch entstandene Genotoxine zu erfassen wird in einem parallelen Testansatz ein „S9-Homogenisat“ von Säugetieren zugesetzt. Dieses enthält aktive Leberenzyme und simuliert so den Säugetier-Stoffwechsel.

Probenmaterialien

Die folgenden Probenmaterialien können untersucht werden:

• Abwasser
• Oberflächenwasser
• Schwebstoffe
• Sedimente
• Chemische Substanzen

Für die Durchführung des umu-Tests benötigen wir lediglich wenige Milliliter der wässrigen Probe bzw. des wässrigen Extrakts.

Der umu-Test kann nicht durchgeführt werden für

• Farbige Proben, die die photometische Farbstoffbestimmung stören.
• Zytotoxische Proben: Wird der Bakterienwachstum um mehr als 50% gehemmt (Messung der optischen Dichte bei 600 nm im Vergleich zu einer Wachstumskontrolle), wird das Testergebnis nicht gewertet.