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甲醛是一种常见的化学物质,广泛存在于人类生产和生活的各个领域。研究表明,甲醛对人体健康产生多种危害,包括对皮肤粘膜、免疫系统、生殖系统、内分泌系统等的刺激、致敏和致毒,以及导致多种人类肿瘤。因此,甲醛的毒理学研究日渐受到人们的重视,但目前相关研究主要停留在细胞和染色体水平,甲醛对基因表达影响规律的研究尚不清楚。基因芯片具有高通量、高平行性、检测快速、灵敏度高、样本用量少等优点,能够在一次实验中检测整个基因组的表达情况,被广泛应用于包括毒理基因组学在内的各个生命科学领域。本课题以人外周血淋巴细胞为研究对象,初步探讨了甲醛的细胞毒作用,并运用基因芯片技术检测甲醛对淋巴细胞基因表达的影响,筛选出与甲醛毒性和致癌性相关的差异表达基因。
在MTT实验中,发现甲醛在低浓度下促进淋巴细胞增殖,而在高浓度下抑制其生长,高浓度下的生长抑制作用存在剂量一效应关系。通过绘制淋巴细胞的细胞生长曲线及细胞形态观察,验证了甲醛对淋巴细胞的细胞毒作用。在进一步实验中,采用基因芯片技术检测甲醛对淋巴细胞基因表达的影响。
基因芯片实验中采用甲醛处理淋巴细胞,将处理后的和正常培养条件下的细胞分别提取总RNA,纯化后用Cy5和Cy3进行荧光标记,共同与美国西北大学研制的人类全基因组芯片进行杂交。杂交后的芯片经过扫描和数据提取后,共筛选出显著上调基因211个,显著下调基因113个。采用ABI Panther在线工具对获得的差异表达基因进行分类,发现了一些可能与甲醛作用相关的基因,这些基因与氧化应激、细胞凋亡、核酸代谢、细胞周期调控、肿瘤生成、肿瘤抑制等途径相关。采用NCBI数据库进行进一步数据挖掘,研究了OXR1、MLH1、TP53等基因在甲醛作用下的表达变化对淋巴细胞可能存在的生理作用,推断这些基因表达的改变可能是甲醛毒性和致癌性的遗传学基础。
本课题获得的基因差异表达数据为进一步阐明甲醛的毒性和致癌机理,检测甲醛暴露的生物学标志提供了理论依据。也证明了基因芯片技术在毒理学研究中的可行性和优越性。