近日，天津市泌尿外科研究所環(huán)境與腫瘤研究中心與中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作在納米材料誘導(dǎo)細(xì)胞DNA甲基化修飾改變與表觀遺傳毒性研究方面又取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果近日在線發(fā)表于Advanced?Materials上(IF?18.94)。該論文第一作者是天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院泌尿外科陳岳博士。天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院泌尿外科張志宏教授與中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心劉思金教授為通訊作者。本研究得到了國(guó)家基金委項(xiàng)目和科技部973項(xiàng)目的支持。

　　環(huán)境暴露條件下，納米材料低劑量暴露沒有顯著的氧化應(yīng)激損傷時(shí)，一些非直接毒性效應(yīng)如次級(jí)毒性反應(yīng)和代償損傷效應(yīng)往往被忽視。在表觀遺傳信息的維護(hù)與傳遞中，DNA甲基化是重要的載體。在內(nèi)外源性刺激下，DNA甲基化水平可發(fā)生快速變化以改變細(xì)胞的應(yīng)激和代謝狀態(tài)，因此DNA甲基化水平改變被視為細(xì)胞/機(jī)體響應(yīng)內(nèi)外源性刺激的敏感的早期指標(biāo)。目前，對(duì)于納米材料暴露導(dǎo)致DNA甲基化水平改變的變化規(guī)律和相關(guān)機(jī)制等方面存在諸多未知。

　　該研究組通過多種DNA甲基化檢測(cè)和測(cè)序手段揭示了不同納米材料在低劑量暴露下對(duì)全基因組DNA甲基化水平的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)納米銀和氧化石墨烯增加基因組甲基化胞嘧啶(5-mC)含量，而相比之下納米金、碳納米管、納米二氧化鈦和納米氧化鋅的效應(yīng)并不明顯。高通量的全基因組甲基化測(cè)序(MeDIP-seq)、基因歸類分析和相關(guān)的細(xì)胞毒性與生理功能評(píng)價(jià)顯示，納米銀和氧化石墨烯引起的DNA甲基化改變可導(dǎo)致多種代謝過程和信號(hào)通路的異常，特別是細(xì)胞膜相關(guān)蛋白與膜骨架蛋白、能量代謝和離子通道蛋白等。這些變化導(dǎo)致細(xì)胞出現(xiàn)常規(guī)毒性檢測(cè)方法無法檢測(cè)出來的損傷效應(yīng)及適應(yīng)性與代償性效應(yīng)。

　　這項(xiàng)研究工作從表觀遺傳學(xué)角度深入探討了納米材料暴露后通過改變DNA甲基化水平而引發(fā)細(xì)胞損傷的分子機(jī)制，對(duì)揭示納米材料的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)提供了重要的科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，該研究提示，作為傳統(tǒng)毒性評(píng)價(jià)方法的補(bǔ)充，DNA甲基化變化所介導(dǎo)的細(xì)胞生理與代謝改變可用作敏感的早期檢測(cè)指標(biāo)，為納米材料的安全性評(píng)估提供新的思路。