生態中心在環境污染物及碳納米材料的毒性研究中取得進展

　　中國科學院生態環境研究中心環境化學與生態毒理學國家重點實驗室劉思金研究組在非編碼RNA—miR-214拮抗砷誘導的細胞凋亡機制方面取得新進展，相關研究成果近日發表于自由基研究期刊Free Radical Biology & Medicine (Free Radic Biol Med, 2016, 92:39-49)；同時，在氧化石墨烯（GO）的毒性與生物安全性控制方面取得進展，相關研究成果近日在線發表于美國化學會雜志ACS Nano（ACS Nano, 2016,DOI: 10.1021/acsnano.6b00539）。

　　砷化物是一種對人類健康具有嚴重危害的環境污染物，但其毒理學效應，特別是紅系細胞的毒性機制仍不清楚。該研究團隊發現，在紅系細胞的氧化應激下（特別是砷化物的刺激下），miR-214的表達水平明顯下調。過表達和敲低實驗的結果顯示miR-214的下調拮抗了砷化物誘導的細胞死亡效應。進一步的分子機制研究發現，砷化物誘發的氧化應激反應導致細胞應激蛋白Nrf2含量顯著上升，其入核后結合在miR-214啟動子上的水平也顯著增加，最終抑制miR-214的轉錄表達。同時研究發現，細胞應激蛋白ATF4和組蛋白修飾關鍵分子EZH2是miR-214的直接下游靶基因，砷刺激下miR-214的表達下調促使ATF4和EZH2的蛋白含量升高，并進一步拮抗砷誘導的細胞死亡。該研究對于揭示砷的紅系細胞毒性以及miR-214在環境健康研究中的科學價值也具有重要的意義。

　　該研究組也發現GO的表面理化性質顯著影響其生物效應和毒性。在生物介質中，原始態GO的表面會吸附大量的蛋白分子，其中一些具有重要生物功能的蛋白（如免疫球蛋白）介導了GO納米顆粒與巨噬細胞膜的結合，導致原始態GO納米顆粒容易被巨噬細胞識別、黏附和吞噬。在分子層面上，證實GO會影響細胞膜結構與功能相關蛋白的水平，最終導致細胞膜結構和功能（如細胞膜通透性、流動性、膜電勢和離子通道等）的異常，這也是GO產生細胞毒性的機制之一。同時，通過控制GO的表面理化性質，制備了四種不同表面性質的GO（GO-NH2、GO-PEG、GO-PAM、GO-PAA），并深入研究了這些GO衍生物的體外和體內毒性效應。研究結果證明PEG-和PAA-修飾能在很大程度上降低GO與細胞膜的作用及損傷，并緩解GO引起的體內毒性。這項研究工作對于揭示氧化石墨烯的毒性及環境健康風險具有重要的科學價值。

　　這些研究工作得到了國家“973”項目、中科院先導專項B和基金委自然科學基金項目的支持。

氧化石墨烯的生物作用機制及其生物安全性的人工調控