纳米二氧化硅对人类细胞的表观遗传效应研究

本研究以人皮肤角质HaCaT细胞和人支气管上皮16HBE细胞为对象，采用染色质免疫沉淀（CHIP）、定量甲基化特异性PCR（Q-MSP）、高效毛细管电泳（HPCE）等检测基因组及特定基因表观遗传模式的方法，结合real-time PCR、免疫印迹等分子生物学方法，观察纳米二氧化硅对人体外培养细胞全基因组甲基化状态、特定基因启动子区甲基化模式、组蛋白修饰及相关酶表达的改变，探讨以上事件与细胞氧化应激及其他生物学特征（生长特征，细胞周期，细胞遗传学特征）的时空关联，筛查敏感的生物标志物，为全面评价纳米二氧化硅的安全性和预防纳米材料对人类的危害性提供依据。

表观遗传学研究的手段应用到毒理学范畴也为全面评价外源化学物质的遗传毒性提供了新的思路和可能，对纳米材料的安全性评价也是如此。纳米二氧化硅（nm-SiO2）具有特殊的理化性质，被广泛应用于医药卫生、材料、催化剂载体等领域。人体接触机会和时间日益增加，其安全性问题受到广泛关注。而纳米级二氧化硅作为一种新型的纳米粉体材料，其对生物体的潜在影响目前尚不清楚。本研究为了解纳米二氧化硅的皮肤毒性，评价纳米二氧化硅的生物安全性提供实验依据。为全面评价纳米材料的安全性提供依据，也为建立起更加快速、灵敏、高效的安全性评价方法提供新思路。.本研究提示nm-SiO2具有显著的HaCaT细胞毒性。除细胞周期外，nm-SiO2所引起的效应均比micro-SiO2严重，说明SiO2粒径尺度的改变对其毒性有显著影响。nm-SiO2能造成显著的DNA损伤，且损伤效应可能与胞内产生的活性氧有关，PARP-1可能在nm-SiO2致HaCaT细胞的损伤中有着重要作用。 nm-SiO2处理HaCaT细胞24h后，可引起整体基因组DNA甲基化降低，总体核糖基化升高，表观遗传学相关酶的表达与活性改变参与其形成与维持。特异基因表达发生变化，其转录调控区域特定的DNA甲基化和核糖基化修饰参与基因的转录调控。 纳米材料可以引起表观遗传学效应指标的改变，提示在今后的环境中及医学领域内应用的纳米材料的安全性评价中可增加表观遗传学的效应指标。