《基於代謝組學的金、銀納米粒子細胞毒性分子機理研究》是依託東南大學，由黃炎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於代謝組學的金、銀納米粒子細胞毒性分子機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃炎
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
納米材料作用於分子、細胞、組織和器官等不同層次的生物體系的機理是納米毒理學研究中極其重要的內容。由於代謝物是納米粒子毒性作用的終點，因此從代謝角度探究納米粒子細胞毒性的分子機理具有重要意義。本項目擬通過多層次生物組學結果的聯合分析，系統探討金、銀納米粒子的細胞毒性分子機理。主要內容包括：（1）採用代謝組學技術分析和比較金、銀納米粒子作用後細胞代謝物表達譜的變化；（2）結合代謝組學實驗、生物信息學分析和細胞/分子生物學驗證實驗結果，在代謝層次闡明和比較金、銀納米粒子不同細胞毒性的分子機理；（3）通過基因組學、蛋白質組學和代謝組學結果的聯合分析，探討基因、蛋白質表達與代謝物表達的關係，構建納米粒子與細胞作用中的基因-蛋白質-代謝物信號通路，系統闡述從基因轉錄-蛋白質表達-代謝物產生-細胞增殖/抑制的內在聯繫。將單一生物組學研究提升為多層次組學聯合研究，是納米粒子細胞毒性分子機理研究的新思路。
結題摘要
納米材料作用於分子、細胞、組織和器官等不同層次的生物體系的機理是納米毒理學研究中極其重要的內容。由於代謝物是納米粒子毒性作用的終點，因此從代謝角度探究納米粒子細胞毒性的分子機理具有重要意義。而基因、蛋白質、代謝物表達之間存在密切的相互聯繫，只有從系統角度進行探究才能全面、系統地揭示複雜的納米粒子細胞毒性機理。本項目以金、銀納米粒子為切入點，通過多層次生物組學結果的聯合分析，系統探討金、銀納米粒子的細胞毒性分子機理。主要內容包括：（1）在細胞水平上研究金、銀納米粒子對人皮膚成纖維細胞增殖、細胞周期、細胞凋亡的影響；（2）採用代謝組學技術比較金、銀納米粒子作用後細胞內代謝物表達譜的變化，篩選差異表達代謝物；（3）對差異表達代謝物進行生物信息學分析，篩選金、銀納米粒子與細胞作用中關鍵代謝物和關鍵代謝通路並進行驗證，在代謝層次闡釋和比較金、銀納米粒子不同細胞毒性的分子機理；（4）對基因組學、蛋白質組學和代謝組學結果進行聯合分析，構建金、銀納米粒子與細胞作用中的基因-蛋白質-代謝物信號通路，系統闡述從基因轉錄-蛋白質表達-代謝物產生-細胞增殖/抑制的內在聯繫。 通過本項目的研究，首次在代謝層次上發現納米金作用後導致關鍵代謝物谷胱甘肽含量增加，可能觸發細胞內應對納米金介導的氧化應激的保護機制，最終未產生細胞毒性。而納米銀作用後主要通過三羧酸循環通路，使檸檬酸含量升高，關鍵代謝物蘋果酸含量降低，影響ATP的生成，最終導致細胞毒性。通過對基因、蛋白質和代謝物表達數據的聯合分析發現，納米金作用後，上游基因CERS4、蛋白質SGMS2通過鞘脂類代謝通路調控鞘氨醇的表達，最終並不影響人皮膚成纖維細胞增殖。納米銀作用後，上游基因PCK2、ME3、蛋白質ACO2、IDH1和MDH2通過三羧酸循環通路、丙酮酸代謝通路調控下游蘋果酸的表達，最終抑制細胞增殖。本研究將單一生物組學數據分析提升為多層次生物組學數據的聯合分析，是納米粒子細胞毒性分子機理研究的新思路。
