Evaluation of environmental chemical toxicity by using human DNA microarray analysis

利用人类 DNA 微阵列分析评估环境化学毒性

• 批准号: 17360250
• 负责人: OKABE Satoshi
• 金额: $ 10.73万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17360250/
• 关键词: DNA microarray; Environmental pollutants; Heavy metals; Carcinogenesis; Biomarker; ヒトDNAマイクロアレイ; 遺伝子発現解析; 毒性評価; バイオアッセイ

Carcinogenesis is an important chronic toxicity of heavy metals, although their mechanisms are still unclear. Comparison of gene expression patterns induced by heavy metals and model carcinogens would give an insight into understanding of their carcinogenic mechanisms. In this study, we examined the gene expression alteration in human hepatoma cell line, HepG2 following exposures of three heavy metals; arsenic, cadmium and nickel and three carcinogens; N-dimethylnitrosoamine (DMN), 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) and tetrachloroethylene (TCE) using DNA microarray with 8795 human genes. Of the genes altered by As, Cd and Ni exposure, 31-55% were overlapped with those by three model carcinogen exposures in our experiments. In particular, three heavy metals shared certain characteristics with TPA and TCE in remarkable up-regulations of the genes associated with progression of cell cycle, which might play a central role in heavy metal carcinogenesis.In addition, this characteristic of gene expression alteration was counteracted by intracellular accumulation of vitamine C in As-exposed cells but not in Cd- and Ni-exposed cells. These results suggest that the cell proliferative responses are caused by reactive oxygen species (ROS) mainly in As exposure, while other mechanisms would be involved in these responses in Cd and Ni exposures. Furthermore, based on the results of Q-PCR, the oncogene PTTG1, which was up-regulated by all carcinogenic chemicals in the array experiments, was up-regulated by heavy metals in a dose dependent manner, suggesting that this gene might be a useful biomarker for evaluation of carcinogenesis of heavy metals.

致癌是重金属的一种重要的慢性毒性，但其机制尚不清楚。比较重金属和模型致癌物诱导的基因表达模式将有助于深入了解其致癌机制。在这项研究中，我们检测了人肝癌细胞系 HepG2 在暴露于三种重金属后的基因表达变化；砷、镉、镍等三种致癌物质；使用具有 8795 个人类基因的 DNA 微阵列分析 N-二甲基亚硝胺 (DMN)、12-O-十四烷酰佛波醇-13-乙酸酯 (TPA) 和四氯乙烯 (TCE)。在我们的实验中，暴露于砷、镉和镍而改变的基因中，有 31-55% 与暴露于三种模型致癌物的基因重叠。特别是，三种重金属与TPA和TCE具有某些共同特征，即显着上调与细胞周期进展相关的基因，这可能在重金属致癌作用中发挥核心作用。此外，基因表达改变的这种特征被抵消了维生素 C 在暴露于 As 的细胞中积累，但在暴露于 Cd 和 Ni 的细胞中则不然。这些结果表明，细胞增殖反应主要是由砷暴露中的活性氧（ROS）引起的，而镉和镍暴露中的这些反应可能涉及其他机制。此外，根据Q-PCR的结果，在阵列实验中所有致癌化学物质上调的癌基因PTTG1，以剂量依赖的方式被重金属上调，这表明该基因可能是一个有用的基因。评估重金属致癌作用的生物标志物。

项目成果

Evaluation of heavy metal toxicity by human DNA microarray analysis

人类DNA微阵列分析评估重金属毒性

• 发表时间: 2007
• 作者: R. Shimazaki;K. Kawata;and S. Okabe
• 通讯作者: and S. Okabe

DNAマイクロアレイを用いた重金属毒性機構の解明

使用 DNA 微阵列阐明重金属毒性机制

• 发表时间: 2008
• 作者: 島崎竜平;川田耕司;横尾博行;岡部聡
• 通讯作者: 岡部聡

ヒトDNAマイクロアレイによる重金属毒性評価-遺伝子発現プロファイルの比較から-

使用人类 DNA 微阵列评估重金属毒性 - 来自基因表达谱的比较 -

• 发表时间: 2007
• 作者: 島崎竜平;川田耕司;岡部聡
• 通讯作者: 岡部聡

DNA microarray analysis for consideration of heavy metal carcinogenesis

DNA 微阵列分析考虑重金属致癌作用

• 发表时间: 2008
• 作者: R. Shimazaki;K. Kawata;H. Yokoo and S. Okabe
• 通讯作者: H. Yokoo and S. Okabe

ヒトDNAマイクロアレイを用いた銀ナノ粒子毒性評価

使用人类 DNA 微阵列评估银纳米颗粒毒性

• 发表时间: 2008
• 作者: 大澤将人;川田耕司;岡部聡
• 通讯作者: 岡部聡