納米二氧化鈦免疫毒性及表觀遺傳學調控研究

《納米二氧化鈦免疫毒性及表觀遺傳學調控研究》是依託東南大學，由梁戈玉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：納米二氧化鈦免疫毒性及表觀遺傳學調控研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：梁戈玉
• 依託單位：東南大學

中文摘要

納米材料生物效應與安全性已引起高度關注，作為目前廣泛使用的納米材料之一，納米TiO2可引起免疫細胞損傷，但其免疫毒性尚無系統研究，在此過程中涉及的分子改變與機制依然不清楚。本研究擬建立體內和體外納米TiO2暴露模型，對動物和細胞暴露後的免疫損傷進行系統檢測，並對納米TiO2的晶體構型、尺寸、劑量和時間效應進行評價，同時運用MeDIP-chip、CHIP-seq和SoliD高通量測序技術，從DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼小RNA不同角度檢測納米TiO2暴露後產生的全基因組表觀遺傳學改變，並針對產生特異性改變的免疫調節關鍵基因進行DNA甲基化、組蛋白修飾和miRNAs調控分析，探討納米TiO2誘發免疫損傷的表觀遺傳學分子調控機制，通過生物信息學分析整合數據，構建納米TiO2免疫毒性表觀遺傳調控核心分子網路，篩選敏感表觀遺傳學分子標誌物，為納米材料安全性評價提供依據。

結題摘要

納米材料生物效應已引起高度關注，作為廣泛使用的納米材料之一，目前對納米TiO2 的免疫毒性知之甚少，在此過程中涉及的表觀遺傳分子改變與機制依然不清楚。本項目以納米TiO2致免疫損傷的表觀遺傳學調控機制為切入點，對暴露於納米TiO2後免疫系統的改變進行檢測，同時從DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼小RNA不同角度檢測納米TiO2 暴露後產生的全基因組表觀遺傳學改變，深入探討納米TiO2 誘發免疫損傷的表觀遺傳學分子調控機制。TiO2納米顆粒的免疫毒性研究發現，支氣管滴注暴露可引起脾臟充血和淋巴結蓄積，並引發脾臟T、B淋巴細胞增殖能力增加、NK細胞活性增強和外周血B細胞數增加，刺激機體產生系統免疫應答。同時，本研究發現TiO2的免疫毒性與納米顆粒的粒徑大小和暴露劑量均有顯著相關，提示納米顆粒的毒理學效應與比表面積有密切關係。TiO2納米顆粒表觀遺傳調控機制研究發現，納米TiO2可引起巨噬細胞RAW264.7基因組甲基化、H3K27組蛋白乙醯化和miRNAs表達譜發生改變，差異表達基因與免疫和腫瘤相關的細胞通訊和信號轉導通路關係密切。進一步研究發現納米TiO2可通過對甲基化轉移酶的影響改變基因組DNA甲基化程度，miR-350可通過對PIK3R3基因負向調控促進RAW264.7細胞的凋亡。通過生物信息學對差異表達的miRNAs以及啟動子差異甲基化和組蛋白乙醯化的基因進行綜合分析，結果顯示，miR-350、miR-29b等7個miRNAs在網路調控中起到關鍵作用，表觀遺傳學共同調控的信號通路為MAPK signaling pathway，提示納米TiO2可通過表觀遺傳學調節重要信號通路影響免疫應答。研究圍繞任務書所確立的主要內容開展，如期完成預期目標，課題研究結果為進一步明確納米顆粒毒性機制、尋找納米分子生物標誌以及開展納米材料安全性評價提供依據。本研究共發表學術論文12篇，其中SCI和EI收錄10篇，另有已接收SCI論文3篇。承辦全國會議1次，參加國際會議4次，全國會議8次，其中3次邀請會議報告。作為團隊成果的一部分，2015年獲教育部自然科學一等獎一項。此外，2012年獲江蘇省青藍工程優秀青年教師，2013年獲江蘇省333工程第三層次培養對象和江蘇省六大人才高峰。指導畢業碩士研究生3名，目前指導在讀博士生3名，碩士生4名。