图2 Ref-M策略在早期肺腺癌和良性结节血清代谢研究中的应用

成果二

非靶向代谢组学和代谢流技术对全氟辛酸（PFOA）

和无机砷（As）的毒性效应及机制研究

团队提出了非靶向代谢组学可用于评价PFOA因不同暴露途径引起的差异性毒性，发现相同的毒性效应由不同的代谢途径调控（Journal of Hazardous Materials, 2021）；运用非靶向代谢组结合转录组学技术，揭示As暴露促进结直肠癌细胞迁移的潜在分子机制(Environment International, 2023）。此外，团队构建了稳定培养14天的三维肝细胞球模型，运用非靶代谢组学分析PFOA暴露后三维肝细胞的代谢谱，观察到PFOA引起三维肝细胞的代谢变化更接近人群流行病学的调查结果（Science of the Total Environment, 2022）。为了示踪代谢通路的变化过程和评价代谢通路活性，团队运用13C-代谢流技术研究PFOA暴露对肝细胞葡萄糖代谢的影响，发现PFOA是通过抑制三羧酸循环代谢，而非糖酵解，造成糖代谢紊乱（Science of the Total Environment, 2021），并且团队以综述论文形式详细介绍代谢流技术和总结了代谢流技术在环境健康中应用（Trends in Analytical Chemistry, 2023）。团队的一系列研究工作表明，环境污染物引起机体代谢谱的变化是环境污染物毒性的一种重要特征，发现的活性代谢物具有减弱环境污染物毒性的能力。综上所述，非靶向代谢组学和代谢流技术是环境健康领域的具有前景的重要研究手段（图3）。

以上发表的论文成果是我院栾天罡教授和中山大学海洋科学学院陈保卫教授为论文的通讯作者，我院特聘副研究员张睿佳为论文的独立第一作者。研究工作也得到广东工业大学生物医药学院张晖特聘研究员、中山大学中山医学院代谢平台俞甜甜老师、中山大学肿瘤防治中心卢文华实验师等合作者的大力支持。

图3 非靶向代谢组学和代谢流技术在阐明PFOA和As毒性效应机制中的应用

成果三

高内涵分析-代谢组学联合分析氯代多环芳烃

（Cl-PAHs）的免疫毒性机制

免疫系统作为外源污染物暴露的首道屏障和必经之路，也是其攻击的敏感靶标。但免疫毒性难以甄别，损伤程度难以定量，如何高通量、精准分析环境污染物的免疫毒性，一直是环境健康领域的重要挑战。目前，环境污染物的免疫毒性检测尚无标准方法，而传统方法主要基于动物实验，周期长、通量低、不够灵敏，难以满足当前的研究需求与发展趋势。因此，开发免疫毒性的系统筛查与准确定量方法，对环境污染物的健康风险评估具有重要意义。团队以综述论文的形式系统总结了目前免疫毒性的体外检测技术的发展趋势与未来展望（Trends in Analytical Chemistry, 2023）。2019年，免疫学家Medzhitov在Science中提出“免疫反应的核心是对代谢资源（能量和中间产物）的灵活调配”，强调了利用代谢物精确变化解析免疫过程的可能性，这拓宽了免疫毒性的传统分析模式。对此，团队提出了“高内涵分析—代谢组学”两种高通量技术协同筛选环境污染物免疫毒性的全新分析策略，并以氯代多环芳烃（Cl-PAHs）这一新兴的持久性有机污染物为案例成功进行了验证。

图4 高内涵筛选系统检测免疫毒性的一般工作流程

Cl-PAHs主要来源于垃圾焚烧、冶金加工和电子拆解等过程，在多种环境介质甚至人体血清中被检出，因此对Cl-PAHs的暴露风险和毒性研究已成为迫切需要。研究表明部分Cl-PAHs表现出类似二噁英的特性，这意味着其具有免疫毒性潜力，但缺乏直接证据，且具体机制不明。团队通过前期建立的免疫毒性高内涵分析方法（如图4），成功发现了9-氯蒽和2,7-二氯芴在不引起芳香烃受体效应（Aryl hydrocarbon receptor effects, AhR effects）的低浓度下，可诱导巨噬细胞发生免疫抑制的直接证据。联合非靶向代谢组学技术对Cl-PAHs暴露后的THP-1巨噬细胞代谢物进行全面分析，并利用Spearman相关性分析实现了代谢组学与免疫损伤的关联，确定氨基酸代谢重编程为Cl-PAHs/PPAHs诱导免疫毒性的潜在原因，并将植物鞘氨醇和L-犬尿氨酸确定为Cl-PAHs诱导免疫抑制的生物标志物（如图5）。研究提示了仅依赖AhR效应的毒性检测很可能会导致对多环芳烃及其卤代衍生物毒性风险的低估，并证实了免疫代谢机制在开发环境化学品毒性风险评估新方法中的有效潜力。（Environmental Science & Technology, 2022）

以上发表的论文成果是栾天罡教授为论文的通讯作者，广东工业大学生态环境与资源学院博士后李心砚为论文的独立第一作者。研究工作也得到中国科学院生态环境研究中心马梅研究员和李娜副研究员，以及中山大学测试中 心质谱与生命分析平台方玲老师等合作者的大力支持。

图5 氯代多环芳烃的免疫抑制毒性与氨基酸代谢紊乱特征

以上研究工作得到了科技部重点领域创新团队、科技部国家重点研发计划、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重大科研仪器研制和广东省重点研发计划等项目的支持。

论文链接：

成果一：

Analytical Chemistry, 2023：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c04188

成果二：

成果三：

Environment Science & Technology, 2022：https://doi.org/10.1021/acs.est.2c06471

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排版 杨尔祺

初审 熊丽娜

审核 张雁

审核发布 张斯虹返回搜狐，查看更多