基于毒性通路的大气细颗粒物暴露致肺癌机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91543208
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    280.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3007.卫生毒理
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Exposure to atmospheric PM2.5 significantly increased the risk of human lung cancer development. This study aims to identify the toxicity pathway and key targets associated with lung cancer development through exposure to the particulate matter and main components. Moreover, we will construct a framework for adverse outcome pathway (AOP), and elaborate the biological dose-response relationship and predict the cancer risk. According to different pollution pattern, five typical regions including Beijing, Shanghai, Guangzhou, Chongqing, and Shenyang, and control city Zhuhai will be recruited. We will collect the atmospheric PM2.5 in these regions in summer and winter season, respectively and followed by analysis of characterization and major toxic components and structure-activity by QSAR modules. Transgenic mice and human bronchial epithelial (HBE) cell transformation assay will be applied to assess whether PM2.5 and main components possessing carcinogenic potential and explore the related mechanisms of chemical carcinogenesis. With a model with co-cultured macrophage and human epithelial cells, together with high-throughput technology, we attempt to identify the “Toxicity Pathway” and “Initiative Molecular Event” underlying PM2.5-associated carcinogenesis. The epigenetic mechanism will be highlighted. Furthermore, internal exposure and effective biomarkers for PM2.5 will be measured in volunteers from recruited cities mentioned above. Panel study will be conducted to evaluate the window of biological effects and verify the stability of the biomarkers. Finally, the approach of systems biology will be applied to integrate the information and data from exposure, biological effects, and human actual exposure, and establish the predictions models for AOP. This effort will lead to identification of the effective biological monitoring markers and strategy of exposure risk assessment for air pollution prevention.
大气细颗粒物PM2.5暴露显著增高肺癌发病风险。本研究旨在识别PM2.5及内载组分诱发肺癌发生的毒性通路和关键靶点,构建有害结局路径AOP框架,阐述剂量反应关系并预测暴露致癌风险。根据不同地区的污染模式,分别在夏/冬季采集5个典型区域城市北京、上海、广州、重庆、沈阳和1个对照城市珠海的PM2.5,解析表征主要内载组分并进行构效关系分析。应用转基因动物诱癌和细胞转化试验检测PM2.5及组分的致癌活性并探讨致癌机制。利用巨噬细胞和上皮细胞共培养模型,结合高通量组学技术筛查与PM2.5致癌相关的“毒性通路”或“关键事件”,重点探讨表观遗传网络调控机制。选择暴露区域的人群,进行内暴露和标记物检测;并用panel study评价不同生物学效应的窗口期及标志物的稳定性。应用系统生物学方法整合暴露、生物学效应和人群实际暴露的数据,建立AOP框架,为大气污染防控提供有效的生物监测指标和暴露风险评价手段。

结项摘要

大气细颗粒物(PM2.5)暴露可以显著增加肺癌的发病风险,而目前缺乏有效方法评价PM2.5的致癌风险。本项目从动物,体外细胞和人群流行病学不同层面对PM2.5进行研究,构建了一系列动物和体外细胞的PM2.5毒性评价模型,阐明了PM2.5内载组分诱发肺癌发生的毒性通路和关键靶点,明确了剂量反应关系并预测暴露致癌风险,为评价PM2.5对机体的致癌效应。本项目已经完成了既定的研究任务,主要成果包括以下几个方面:1. 构建了大气细颗粒物实时染毒装置。利用该装置阐述了大气颗粒物对小鼠多脏器损伤的时间效应关系和可恢复性,明确了炎症反应在机体多脏器损伤中的重要作用;发现机体不同代谢模式可以影响大气颗粒物对小鼠的脏器损伤,其中限制饮食对肺部炎症和损伤有保护作用,而高脂饮食则加重这种损伤;利用PP2A的Aα基因在髓系细胞条件性敲除的小鼠发现Aα基因缺失可以显著增强PM2.5对小鼠的肺部炎症,说明PP2A调控通路可能在PM2.5引发小鼠肺脏损伤中起重要作用;2. 建立了基于细胞生物学效应的PM2.5毒性风险评估模型,包括短期毒性效应评价模型和长期致肺癌的评价模型,并应用该模型结合基准剂量模型(BMD)分析对来自3个城市不同季节的PM2.5的多种毒性终点效应进行了评价,发现PM2.5短期暴露引起的遗传毒性和氧化损伤与颗粒物有机组分密切相关,而炎症反应与无机组分相关。PM2.5的致癌效应与其多环芳烃组分水平呈显著相关。3. 利用人群流行病学分析了PM2.5暴露与人群疾病的关系,发现PM2.5暴露与人群血脂、血压、心血管疾病患病率,代谢综合征发生率,儿童哮喘,以及肺功能下降等密切相关,同时对PM2.5中重要组分多环芳烃类(PAHs)对机体致癌的表观遗传调控机制重点研究,发现了FLT1和TRIM36基因甲基化,组蛋白H3ser10磷酸化H3K27和H3K36三重甲基化等表观遗传标志,有望应用于PM2.5暴露的健康监测。

项目成果

期刊论文数量(37)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Strain differences between CD-1 and C57BL/6 mice in expression of metabolic enzymes and DNA methylation modifications of the primary hepatocytes
CD-1和C57BL/6小鼠品系在原代肝细胞代谢酶表达和DNA甲基化修饰方面的差异
  • DOI:
    10.1016/j.tox.2018.11.011
  • 发表时间:
    2019-01-15
  • 期刊:
    TOXICOLOGY
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Wang, Shan;Chen, Liping;Li, Daochuan
  • 通讯作者:
    Li, Daochuan
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柴油发动机测试人员职业队列中癌症生物标志物的暴露特征和基准剂量估计
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF EXPOSURE SCIENCE AND ENVIRONMENTAL EPIDEMIOLOGY
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Niu, Yong;Zhang, Xiao;Zheng, Yuxin
  • 通讯作者:
    Zheng, Yuxin
Ambient air pollution in relation to diabetes and glucose-homoeostasis markers in chaina:a cross-sectional study with findings from the 33 Communities Chinses Heath Study
环境空气污染与糖尿病和血糖稳态标记物的关系:基于 33 个社区中国健康研究结果的横断面研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Lancet Planet Health
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bo-Yi Yang;Zhengmin Min Qian;Shanshan Li;Gongbo Chen;Michael S Bloom;Michael Elliott;Kevin W Syberg;Joachim Heinrich;Iana Markevych;Si-Quan Wang;Da Chen;Huimin Ma;Duo-Hong Chen;Yimin Liu;Mika Komppula;Ari Leskinen;Kang-Kang Liu;Xiao-Wen Zeng;Li-Wen Hu;Yum
  • 通讯作者:
    Yum
环境化学污染物暴露相关基因甲基化焦磷酸测序方法的构建和应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    癌变·畸变·突变
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张海燕;黎青叶;陈燊;陈雯;何志妮
  • 通讯作者:
    何志妮
Association between residential greenness and metabolic syndrome in Chinese adults
住宅绿化与中国成年人代谢综合征的关系
  • DOI:
    10.1016/j.envint.2019.105388
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENT INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Yang, Bo-Yi;Liu, Kang-Kang;Dong, Guang-Hui
  • 通讯作者:
    Dong, Guang-Hui

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  • 通讯作者:
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    --
  • 作者:
    申乐;闫洪彦;陈雯;黄宇光
  • 通讯作者:
    黄宇光

其他文献

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臭氧暴露对机体损伤的表观遗传时钟和毒性通路扰动的分子机制
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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