单细胞水平探究赭曲霉毒素A的致毒异质性

Ochratoxin A (OTA) is a common mycotoxin and food contaminant, with multiple toxicity such as liver and kidney toxicity, immunotoxicity and potential carcinogenicity, which seriously threatens human health. So it is of great practical significance to explore its metabolic regularity and toxic mechanisms. Precision toxicology is a new concept proposed in the field of food toxicology in recent years, which refers to obtaining target single cells or a small number of cells that exhibit significant toxicological effects after a chemical or drug treatment, following by specific and sensitive exploration of the underlying mechanisms using single-cell analysis. This project aims to expand the scope of precision toxicology and construct a gas-phase ion enrichment technology based on nanospray ion source-double pressure ion trap mass spectrometry to realize single-cell metabolomics analysis and apply it to explore the toxic heterogeneity of OTA: on one hand, the metabolic regularity of OTA in different renal cells is explored; on the other hand, the potential nephrotoxic mechanisms of OTA are identified by exploring the effect of OTA on the compounds in glucose and lipid metabolism pathways as well as inflammatory factors in its target cells. Biomarkers and toxic mechanisms provide targets for the intervention of OTA toxicity. This study also provides a methodological reference for related research in the field.

赭曲霉毒素 A（OTA）是一种常见的真菌毒素和食品污染物，具有肝肾毒性、免疫毒性和潜在致癌等多种毒性，严重威胁着人类健康，对于OTA体内代谢规律和致毒机制的研究具有重要的现实意义。精准毒理学是近两年食品毒理学领域提出的一个新的概念，指获取毒物处理后呈现显著毒理效应的靶标单细胞或少量细胞，运用单细胞分析技术特异且灵敏的探究其毒理作用和内在机制。本项目旨在扩展精准毒理学的范畴，构建一种基于纳喷雾离子源-双压离子阱质谱的气相离子富集技术，来实现单细胞代谢组学分析，并将其应用于OTA的致毒异质性研究中：一方面探明OTA在小鼠肾脏不同细胞中的代谢规律；另一方面通过探究OTA对不同肾细胞中糖代谢和脂代谢通路中化合物及炎症因子的影响，找出OTA潜在的肾毒性生物标志物和致毒机制，为OTA毒性的干预提供靶点，对领域内的相关研究提供方法学上的参考。

赭曲霉毒素A是一种具有较强毒性的常见真菌毒素，严重威胁着人类的健康，成为不能忽视的食品安全隐患。.本项目基于延续和拓展前期研究的需求，主要依托高通量单细胞转录组测序和高分辨质谱痕量分析，以解析OTA致毒异质性的机制，找出关键基因和信号通路，为后续OTA的毒性干预提供新的靶点。本项目的主要研究内容包括（a）OTA经口小鼠急性毒性模型的构建及OTA肾脏组织分布可视化，（b）基于单细胞转录组的OTA 肾毒性主要靶细胞类型的鉴定，（c）单细胞水平的差异基因鉴定与关键通路富集寻找OTA致肾毒的新机制，（d）基于高分辨质谱的少量肾细胞中OTA痕量检测方法的开发，（e）Slc5a2在OTA致肾毒中的作用及机制初探。.通过研究内容的有序落实开展，首先，实现了9169个细胞基因表达谱的解析，除了近曲小管上皮细胞外，进一步的发现刷状缘细胞也是其靶细胞类型，OTA会造成刷状缘细胞的显著减少。其次，新发现了IL-17 signaling pathway和mRNA polyA尾的剪短等致毒新通路，并再一次鉴定到Slc5a2的重要作用。第三，成功开发了高效液相色谱和线性离子阱高分辨质谱联用的OTA痕量检测方法，实现了少量肾细胞中OTA的定量检测。最后，证实Slc5a2是OTA潜在的转运蛋白，在OTA致毒异质性中发挥了重要作用，Slc5a2抑制剂可以缓解OTA造成的肾细胞毒性。.本项目在单细胞水平探究了OTA的致毒异质性，作为“精准毒理学”的重要实践，为 OTA毒性的干预提供了新靶点，为食品安全的风险评估、食品安全风险因子的毒理研究以及食品中外源污染物毒性相关标志物的检测及监控提供了坚实的基础，为领域内其他食品安全风险因子的研究提供重要的方法学参考。