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科學院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境化學與生態(tài)毒理學國家重點實驗室合作在納米材料誘導細胞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展，相關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)科大學第二醫(yī)院泌尿外科陳岳博士。天津醫(yī)科大學第二醫(yī)院泌尿外科張志宏教授與中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心劉思金教授為通訊作者。本研究得到了國家基金委項目和科技部973項目的支持。

　　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激損傷時，一些非直接毒性效應如次級毒性反應和代償損傷效應往往被忽視。在表觀遺傳信息的維護與傳遞中，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胞的應激和代謝狀態(tài)，因此DNA甲基化水平改變被視為細胞/機體響應內(nèi)外源性刺激的敏感的早期指標。目前，對于納米材料暴露導致DNA甲基化水平改變的變化規(guī)律和相關機制等方面存在諸多未知。

　　該研究組通過多種DNA甲基化檢測和測序手段揭示了不同納米材料在低劑量暴露下對全基因組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并不明顯。高通量的全基因組甲基化測序(MeDIP-seq)、基因歸類分析和相關的細胞毒性與生理功能評價顯示，納米銀和氧化石墨烯引起的DNA甲基化改變可導致多種代謝過程和信號通路的異常，特別是細胞膜相關蛋白與膜骨架蛋白、能量代謝和離子通道蛋白等。這些變化導致細胞出現(xiàn)常規(guī)毒性檢測方法無法檢測出來的損傷效應及適應性與代償性效應。

　　這項研究工作從表觀遺傳學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)細胞損傷的分子機制，對揭示納米材料的環(huán)境健康風險提供了重要的科學依據(jù)。同時，該研究提示，作為傳統(tǒng)毒性評價方法的補充，DNA甲基化變化所介導的細胞生理與代謝改變可用作敏感的早期檢測指標，為納米材料的安全性評估提供新的思路。