几种无机医药纳米材料对自噬性溶酶体再生的影响研究

Due to their unique physical, chemical and biological properties, nanomaterials have great potential in biomedical applications. However, the lack of study in their biological impacts causes many unsolved problems in biosafety of biomedical nanomaterials. Autophagy is a common biological response of nanomaterials, which is also a key point of nano-safety studies. Currently, the research in this area are limited to the early stages of nano-induced autophagy, less is known about the details after autolysosome formation. Here, we plan to focus on the autophagical lysosome reformation at the late stages of nano-induced autophagy. By doing this, we will try to establish the fate of autolysosome and the mechanisms involved in nano-induced autophagy. Also, we will try to find ways to suppress the impact of nanomaterials on autophagical lysosome reformation by surface modification and provide theoretical guidance for improving biosafety of biochemical nanomaterials.

纳米材料由于其独特的物理、化学和生物学特性，在生物医药领域有着巨大的应用潜力。但由于对其生物学效应的研究不够深入，医药纳米材料在生物安全性方面的问题还有待进一步解决。细胞自噬是纳米材料普遍的生物学效应之一，也是解决纳米材料生物学安全性问题的关键之一，对于这个领域的研究目前主要集中在自噬起始阶段，对于自噬溶酶体产生之后的具体过程还不甚了解。本项目聚焦于医药纳米材料诱发的自噬后期自噬性溶酶体再生的过程，借助对这一溶酶体再生过程的研究，力求阐明医药纳米材料诱发的细胞自噬中自噬溶酶体的命运和相关机制，并寻找通过表面修饰降低医药纳米材料对于自噬性溶酶体再生影响的方法，为提高医药纳米材料的安全性提供理论支持。

随着纳米科技的不断进步，无机纳米颗粒逐渐成为生物学医药领域重要的工具之一。但是，对于无机纳米颗粒的生物安全性研究缺乏细节，对于纳米毒理学中细胞生物学过程的研究不够深入。本项目主要研究目标是探究无机纳米颗粒对于细胞自噬现象后期的自噬性溶酶体再生的影响及其机制。研究成果表明，稀土上转换纳米颗粒和二氧化硅纳米颗粒会引起肝细胞自噬溶酶体膜上PI4P转化为PI(4,5)P2的过程受阻，网格蛋白的募集因此受阻，导致自噬性溶酶体再生中最重要的出芽过程受阻，自噬溶酶体在胞内蓄积，并导致细胞毒性和动物肝损伤。除此之外，我们还阐明稀土纳米氧化物颗粒引起的细胞空泡化现象的本质是异常碱化且膨胀的胞饮内体，这种异常会进一步引起转录因子TFEB进核，控制溶酶体相关基因的表达。我们的结果为无机纳米颗粒的毒理学研究提供了新的视角，为生物医药领域安全利用无机纳米颗粒做出了贡献。