思睿讲坛第192期:赵斌
作者:   来源:青春飞扬    点击数:次   发布时间:2018/06/03
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非常高兴各位老师,各位同学有这个机会来到我们湖北大学,然后和大家一块去探讨污染物的一些独立和健康的机制,也希望在这个过程中和大家汇报一下,我们在过去一些年做了一些工作,然后同时大家有什么问题,都是科班出身,生命科学的背景,有任何问题,可能对我们也是有启发。所以说不但是在基础研究方面我们做了一些工作,另外就是在做这个利用这些基础的一些理论,我们去构建一些环境污染物的监测体系,这个也是我们这个团队在做的一些工作。所以今天就是围绕着这样一类非常典型的,我们多年来去做了这个二噁英的一些研究进展,给大家汇报一下,那整个这个团队啊就是围绕着这样我们叫环境有毒物质。如果这东西不足,我们就不关注,因为什么?就做独立做效应。所以说环境有毒物质,他的一些这种效应,生物独立和健康的一些,特别是健康效应,就是现在大家也知道,环境科学的发展已经发展到新的一个层一个一个阶段,原先大家环境是关注环境的水平的一个什么状态,或者是生态系统的一个什么状态,但是现在大家要提到环境,环境问题所谓的环境健康,就是环境问题究竟是跟人体的健康产生什么样的一个作用?这是目前中国已经发展到了一个,一个阶段,所以说更是以这个人体的健康为导向来去反馈,去关注环境的问题,包括雾霾,包括等等一些问题,所以说这个呢也是给这个所有的做环境科学家,包括做独立的做环境健康的一些科学家一个非常好的契机。所以我们也感觉在过去中国过去的十年,到未来可能还有相当的一段时间这个环境健康的研究是一个非常火的一个非常热的一个领域。所以我围绕这样的一些工作,传统污染物二噁英是我们多年的一个关注的东西,包括地下水的一些问题,在中国还是依然存在,在很多发展中国家可能影响到几亿人的一个健康的问题,我们也做了一些工作。另外一些新型污染物,这些年我们也针对一些新型污染物,我们知道,大家这个化学品的使用,层出不穷啊,现在化学品已经超过了上亿,就是我们人类合成的这个化学品大概在两年之前就已经达到上亿了。上亿种就是人类就注册在案的ces注册的这个东西,我印象中是15年某一个月份已经达到了一亿种,现在应该一亿几千万种,每天几百上千种新的化学品行成,然后再当然其中有一部分又使用在我们日常生活中,然后很多呢,这种化学品最终又进入到环境的这个体系里面。那它进入环境体系不单单是环境体系,再通过食物链进到生态体系,进到人体,最终影响到我们的健康,所以有很多问题在其中啊发挥,特别是这种新型污染物,大家知道德克隆602也是一类滤袋的阻燃剂,现在就是我们这屋里面,我相信随便收集一些室内的粉尘都会可以监测出这个德克隆602,普遍非常普遍的存在于我们这个日常生活中等等这些新型污染物的效果,也是我们所关注的。另外一个方面,就是除了这种基础的独立学的研究,我们也做一些生物分析方法,去利用这样的一些几率,反回来用于环境污染物的一些监测这样的一个工作。那我们现在团队啊,主要也就是三个职工,然后大概八个博后,为什么?就科学院的这个招生体系啊,是非常有限,刚才张老师也说了,趁机做广告,如果大家真的有兴趣的话,我们现在也是对于这种联合培养的学生非常非常欢迎。然后如果说大家有心真的愿意从事科研,也可以报考我的这个包括免推的硕士。如果说以后硕士毕业之后想报考博士也可以联系我。然后另外一些体系,就是通过这种联合培养,我们现在有几个联合培养的学生在我这个课题组在做工作,主要就是科学院的这个生源非常有限,我们一年现在平均一个博士一个硕士,硕士是一定是免推,可以到我这个课题组里,所以非常有限,所以我们在这过程中也招了好多这个博士后的研究,如果你毕业之后有兴趣想往这方面发展,博后也是一个申请的一个渠道,我们现在有八个博后,但是大多数都是因为我们有些合作的工作,可能现在有六个博后在国外开展一些合作研究,一个在哈佛啊,还有英国一些美国一些大学,所以也是希望他们这些工作能够结合我们课题组自己的工作,能够做一些拓展。然后我就介绍一下这个二噁英类的这个化合物,在座的大家都听过这个名字吧,世纪之毒,经常大家的定义上说,二噁英就是世纪之毒。这个在历史上就是说人类历史或者人类利益人类这个化学品合成这个历史上所制造出来的最毒的物质就是二噁英,当然二噁英是一类物质不是其中一种,其中一种,2378也是整个二噁英类的物质里面最毒的,2378未取带的,就是这个我们看到不同的位点吧,2378位取代被氯取代之后,这样的一个二噁英是目前世界上最毒的一种,叫世纪之毒,所以说整个这个二噁英的这类污染物,它我们归咎于pops,当然不是流行歌曲的pops,这是持久性persistent organic pollutant是持久性有机污染物,这一类污染物,他是受到国际上一个工业思维尔摩公约所锁受调控,一个是你加入这个公约,你这个国家就要履行公约的职责,对于相关的污染物要去减排,要去控制,要去研究,所以中国加入这个公约有好多契机去研究相关的这个pops。那他们这个主要的这个性质,我们可以看到环境持久性,就在环境里面几年几十年可能都很难被代谢掉。生物累积就通过食物链可以附集到高端的人体,更高端的这个这个鲸鱼、北极熊等等,这种高端的,都是可以通过这样一个附集的一个作用,另外长距离的迁徙,因为他的半挥发性,因为这些持久性有机污染物,一种半挥发性的这种物理化学的性质,那就导致它在如果一个局域有一个高污染,可以通过大气的一个一个环流,最终可以到哪,说最洁净的地方到哪,南极北极的,包括珠穆拉玛峰都发现相对来说浓度比较高的这样一类物质,也就是说一但是一个区域的污染,所以导致一个是全球的问题,所以这也是备受大家关注。另外就是你要没有毒大家也不关心他,而很多持久性污染物这个毒性啊健康效应是非常显着的,而在我们国家啊你看这个二噁英这个面临的问题,我们国家是二噁英现在排放量全球第一的国家,不是之一啊,就没有任何国家可以跟我们中国相比,因为中国啊这么样快速的发展的一个一个步伐,导致了我们现在环境这个这种负担量上,也是迄今一直是处于第一的位置,在过去一些年。所以说面临很大的一个问题,所以经常大家看到新闻上说,那个垃圾焚烧厂不要在自己家门口建,很多关注的就是围绕着二噁英,因为二噁英产生的主要的一个来源就是垃圾焚烧,当然还有其他的一些来源,化学化工等等,但是垃圾焚烧这个东西被炒作的这新闻媒体炒作比较厉害,大家一提到垃圾焚烧厂说不行啊什么,举个牌子,不要二噁英到在家门口啊等等各种问题。那我们看看这个二噁英啊经过这么多年的研究,因为是一个非常经典的环境的一个污染物,暴露二噁英产生怎样非常广泛和复杂的这个毒性的作用。一系列的这个组织和器官,特异性的毒性,肝毒性,一系列的组织和器官特异性的毒性——肝毒性、皮肤毒性、神经毒性,另外就是一些致癌,内分泌干扰,致畸形等等,是非常广泛和复杂的。经过这么多年的研究二英(PCDFs)的毒性其实主要是通过一个受体——芳香烃受体(俗称二英受体)所介导的。这是非常典型的一个污染物,现在大家发现很多新型的污染物也很难找到这么specific(特殊)的一个靶点,二英恰巧就是通过这么一个独特的靶点来产生他的毒性作用,这是多年的研究证实的。如果在小鼠身体里面把这个靶点敲除之后,再将小鼠暴露在高浓度的二英,二英没有任何毒性。也就是说,如果不是百分之百,绝大多数的毒性都是通过这样一个靶点所介导的。这是一个非常关键的靶点,这个靶点从生物学本质上来说是一个转录因子(transcription factor),正常的这种转录因子是需要一个激活(actor),在正常细胞质内被激活之后,转到细胞核里,作为转录因子识别特定的DNA的序列,转录下游的一些响应的基因,对于下游这些响应的基因,我们一些近期的组学研究发现远远比我们想到的调控的基因要多出许多,超过4000多种基因受到环境受体的调控,也就是说二英可以通过AHR调控下游的4000多种基因。者4000多种基因又跟我们很多生命下游的信号通路息息相关的,所以导致最后我们所看到的毒性的广泛和复杂就是因为二英激活了这样的一个转录因子。好多通路实际上都evolve(发展)到这个过程中,就是因为AHR跟好多通路有相互作用。但是,即使在这样程度下,因为生命科学的发展,很多东西实际上我们知道这样一个通路,但究竟怎么样通过AHR又影响到一些通路,最后影响到一些健康效应,其实机理还不是非常清楚,所以在过去一些年,我们一直围绕这样一个工作去开展,下面介绍几个我们做的一些工作的案例,特别是在神经毒理方面做了一系列的工作。做这样的一个工作会因为暴露二英的人群会有非常显著的神经毒性的一个作用,包括高级的脑功能。也就是说人的意识、学习、记忆能力会显著的下降。宁外就是肌肉的(muscle weakness),以及神经发育过程中的不正常的一个状态,几乎所有的细胞和组织(tissue)都参与到这个过程中受到影响,中枢神经和外周神经都受到影响,所以是非常显著的。那毒理学发展到这个阶段,已经远远不像原先我们看到一个小鼠暴露之后,一个expoxier就会看到一个debate,现在大家更多的是从生命科学的角度去理解这种毒理学作用,所以说整个这个基因的调控网络实际上是对于解读污染物是怎么样产生这种毒性作用是一个非常重要的存在,而这一方面的信息也是非常缺乏的,因为一些技术手段的问题,但是生物学的发展提供了一个非常好的工具给我们,就是利用系统生物学可以发掘一个相对比较系统的一个网络的调控。也就是说利用这样的一个工具我们做了一些工作,因为我们做环境健康我们还是特别关注人的健康,所以用实验模型的时候出了大鼠小鼠我们用了人源化的一些cell line去做,用人源化所获得的细胞和细胞系研究工作和相关的一些干细胞为基础的研究工作实际上是目前整个国际毒理学的一个大的研究趋势,因为相关性的问题。生物学的种属差异是非常显著的,大鼠小鼠不管是做药还是做什么效应,从小鼠外推回到人的身上很多都是没有什么相关性。所以这种种属差异导致大家越来越认为在开展相关研究的过程中我们必须要跟人源化相关的一些体系开展研究,所以我们用人的SK细胞,也就是human ……,有超过4000多个基因受到调控,跟大鼠小鼠是非常一致的。通过聚类我们了解到这种调控的基因是跟神经许多基本的功能是息息相关的,尽两年的工作关于后转录的一些调控现在也非常的火热,二英实际上是通过调控网络进而去调控下游的一些响应的基因,一个Mark对应的是多个基因的靶点,也是一个非常复杂的网络,在人体内有接近300MarkA是受到二英暴露之后的调控,这200多个MarkA又会调控下游多个基因靶点,所以说是非常复杂的一个调控体系,远远超过我们原先所认为的。原先大家对二英的研究可能都是单一的靶点,单一的操作。现在由于这样的工具可以给我们提供非常多的信息,但是并不是说系统生物学可以给我们做到everything。可能只是说有效的信息,再从中挖掘到有效的信息也是一个非常复杂的过程——做一些验证和进一步的推断等等。但是确实为我们提供了很多很方便的数据和相关的一些东西。我们做了一个胆碱的神经传导系统,有一些证据显示胆碱的神经传导系统有可能是跟二英的作用是相关的,这要回归到大概89年之前。我们进一步的挖掘一些证据发现没有任何的证据显示二英可以干扰到神经传导系统,而通过我们的一些初步的证据,我们发现胆碱很可能参与到这个。胆碱能神经元传导系统是在肌肉和神经突触中扮演着很重要的作用,但是在近些年在高级神经功能里面,大家也意识到他的重要性,他的损伤会引起很严重的神经疾病(包括老年痴呆),几年前的冰桶挑战(ARS),很多都是跟胆碱能神经传导系统是息息相关的,那二英是否能影响到胆碱能神经传导系统进一步影响到高级神经功能。其中一个很重要的酶乙酰胆碱酶这也是我门的一个突破点,因为乙酶在环境上是被大家公认的可以作为农药的一个MARK,所以农药的神经毒性主要是作用在乙酰胆碱脂酶上,所以以这个为入手当然其他的一些靶点我们也做了一些其他的工作。是不是可以影响到这样一个关键的酶,产生一些毒性,暴露于sk细胞,我们确实发现乙酰胆碱酯酶活性显著降低,一定是有些东西发生在这个过程中,所以这些也给了我们一些信心,让我们想把这个项目继续做下去。我们首先想到,是不是跟某些农药的作用方式是一样的?它是不是通过一个大分子和一个小分子相互作用而抑制了这个酶的活性?但实验证据证明它并没有参与这样一个分子与分子之间的相互作用,那一定是通过其他的一些方式了。那是不是通过一种生物合成的过程?因为我们知道,任何一种酶在生物合成过程中转录、逆转录、翻译,一直到组装都是一个很复杂的体系,它们的某些影响最终会影响到酶的活性。所以我们又猜测,那又回归到许多(二因)的好多毒性是通过转录因子AHR所见到的,那是不是AHR在这个过程中参与了这样一种工作,于是我们就找到了一系列的证据。如果说AHR参与了这种工作,AHR是一定会调控乙酰胆碱酯酶的转录和表达,那是不是乙酰胆碱酯酶的promote区域有转录因子识别和调控的序列?通过生物信息学我们也发现了4AHR可以调控的序列,然后又有一系列研究证据也表现,不单是酶的活性降低了,它的(charsent I)等等整个的level都降低了,而且AHR在其中发挥着很重要的作用。如果我们把AHR这个信号通路阻挡住,我们就看到对于酶的抑制作用就回归到一个正常的状态,那就说明AHR在这个通路中扮演着很重要的角色。通过这样一系列的研究,我们也首次报导了(二因)它是怎样影响到乙酰胆碱酯酶的表达、转录水平上的抑制作用的。这也是整个(二因)第一次对它的报导,它可以跟胆碱发生神经传导的相互作用从而影响到它的一些功能,产生神经毒性。但这个还没有完,这是在转录水平上的一个抑制,通过AHR直接调控乙酰胆碱酯酶,那刚才我提到,后转录也是这两年比较火热的话题,我们通过一系列研究得出(Mapron A146)跟很多神经功能是息息相关的,我们发现146在(二因)暴露之后是非常显著地上调了的,那我们就要看它的下一个responsive基因是什么,其中的一个乙酰胆碱酯酶恰巧就是它的一个响应基因,也就是说这个东西在(二因)暴露之后通过AHR可以上调(Mapron A),又可以进一步把乙酰胆碱酯酶给抑制。从这个角度上来看,整个这样一个Target,原先我们认为的神经独立有时候其实很简单,一个作用靶点一个作用通入可能就是一个简简单单的转录、调控的东西。那实际上你发现这种调控的机理是一个多层面的,通过一个转录和后转录,通过这个AHR可以转录抑制乙酰胆碱酯酶的活性。另外,它可以进一步通过调控(Mapron A)还可以再把酶向下调控。也就是说通过这样一种作用的共同效应,我们看到了共同的作用结果,非常有意思。然后包括后面生物合成过程中,不单单是在翻译过程中,组装过程中也发现了一些证据,都有这样一个影响。所以有时候我们看到一个外延污染物是怎么影响到生物体的一个特定基因、特定的靶点,这在药理学上也是同样的作用,生物学上做的内沿工作,怎么诱导一个基因很多时候可能是一个多层面的影响,不能简简单单看到某一个levelregulation,在这个水平上来说这是一个非常复杂的调控网络、一个通路,这是在神经系统里的。那在肌肉系统里是不是也发生了同样类似的调控机制呢?在肌肉的发育过程中乙酰胆碱酯酶也是一个非常重要的角色,我们做了一系列的工作发现,在肌肉系统里,同样像神经系统里一样的作用机理,通过AHR的一个作用方式调控乙酰胆碱酯酶,也就是说这种作用靶点不但发生在神经系统里,而且在肌肉系统里也存在,那如果涉及到神经肌肉突触传递的过程,可能这两方面都要去考虑了。另外我们还发现了一个特异的作用基因(CDC 42),在座的很多老师和同学应该都知道,跟细胞迁移的骨架是有关系的,包括一些肿瘤迁移 都是非常重要的。这个作用机制跟刚才的乙酰胆碱酯酶的作用机制非常像,是一种双重的从转录和后转录同时受到调控,这也预示着在神经细胞功能性的迁移、在细胞癌变后的转移等等,(二因)都是会促进这个过程的,所以说也是非常有意思的一个工作。那进一步回到这个乙酰胆碱酯酶和胆碱的神经传导系统跟很多我们生物学基本功能是息息相关的,刚才说的高级神经功能,实际上跟这个凋亡、骨骼形成其实都是有关系的。那么其实有时候你发现一个污染物的靶点,其实也可以给你指出许多新的研究方向,那究竟(二因)是不是对这个都有作用,经常是你发现了新的东西你就会也发现更多的问题存在,有更多地问问题需要去解决,那从另外一个角度,我们从乙酰胆碱酯酶或者说芳香烃受体它为什么会调控乙酰胆碱酯酶?芳香烃受体存在是因为(二因)的存在而进化出来的吗,它一定有它的生物学和生理学功能。那这种功能是什么?现在好多人都提出了这个问题,但现在对于神经系统来说,我们对它的功能是一无所知的,那既然它能够调控乙酰胆碱酯酶,你要是真正的理解(二因)的神经毒性,那真的就要理解它在神经系统中的功能是什么,(二因)是怎么影响到正常功能的,是如何作用的。现在很多做毒理研究其实很多是需要从生命学的本质去做研究的,所以说在座的生命科学专业的学生你们在做毒理学研究的时候是非常mash的,如果真有希望往这个方面去发展就很好了。那当然根据我们研究和现有的证据我们也提出(二因)暴露跟老年痴呆很可能存在一些相关性。我们也提出这个二噁英暴露很可能跟这个老年痴呆很可能存在一些相关性,当然,这样还是需要一些二噁英病和人群的一些数据,特别是在我们现有的环境中的暴露,一些老年痴呆,经常会有人提出是不是和环境污染有关,但是从机理上来说,很可能存在一些相关性。还有一个非常有意思的,当时我们选取的系统是一个人猿化的体系,如果当年我们就用小鼠或者大鼠去做这样一个事情,我没得到的结论,我们可能得到的结论是二噁英不会影响反转录神经传导系统,二噁英无法调控乙酰胆碱脂酶的表达,为什么呢?我们通过一系列的生物信息学分析,最后发现一些有功能的DRE仅仅存在于进化端比较高的灵长类动物,灵长类跟人非常相近啊,就是乙酰胆碱脂酶的emotor区有特异功能的DRE,这样,乙酰胆碱脂酶就受到HR所调控,那么这样呢,啮齿类(大齿、小齿),而且一些实验也证明,就这样暴露,一些乙酰胆碱脂酶的活性的下降,也就是说这种调控机制,ACHE(乙酰胆碱脂酶)它受到AH2的这样一个调控这样一个机理,神经调控,是进化发展到一定的level,才产生出来的一个功能,而且这种功能为什么会这样,发展到这样一个水平,这种功能才会起作用,也是我们需要回答的,但现在还回答不了,这困扰着我们,需要我们去探索,非常有意思。另外一个工作时,我们在皮肤毒性上也做了一些工作,大家知道,我们的皮肤在暴露后,二噁英的?态,它产生的皮肤毒性的reaction响应,04年的乌克兰总统,竞选的时候被人放了毒,当年,这个政治对手,我想也是有些科学基础的,听说二噁英是世纪之毒,那它肯定比砒霜、氰化钾更毒了,所以,很神奇吧,所以导致在二噁英在作用的时候,我们发现,它使用的剂量非常的大,最终竟然没有导致一些急性毒性,导致了一些急性毒性,但是皮肤反而没有产生作用,但是没有致死,他最后还是当选了总统,而且,最后经过一些年的治疗,还恢复到挺正常的那种状态,所以这也给我们一个提醒,就是二噁英低于人类的毒性作用,就是在急性毒性上,没有那么强,因为我们当时算了一下,比他当时使用的二噁英含量,当时相当于把这些量实验室的所有的量都放到一个人的身上,非常厉害,竟然没有产生立刻的致死效应,但是它后期的慢慢的毒性,对相关的组织器官呢,还是有很显著的一个作用。所以这也告诉我们,种属之间的差异。为什么说二噁英是世纪之毒,这个世纪之毒来源于好多动物身上,什么动物呢?豚鼠,而且恰好,它对二噁英响应是最为敏感的。通过这样一个基础研究,它获得了世纪之毒的称号,但是并不是说二噁英不可怕,它产生的慢性毒素其实是非常显著的,当然这个皮肤毒性是多少年来悬而未决的,或者理解这里面的一些是冰山一角,很多事情都做不到,蛋白质组学的发展的一些新的技术、一些新的工作,究竟是那些基因作用于蛋白质的作用,我们做也是用用表皮细胞,看这个蛋白质组的表达,然后从中去关注一些大家没有关注到的一些靶点,然后去推论一些信号通路,这些工作还在进行当中,但是给了我们一个相对比较清晰的一个picture,就告诉我们究竟那些蛋白或者哪些网络参与到这么一个皮肤导致毒性的过程中。所以说,很多系统生物学的工具也为分子毒理学的研究提供了强有力的帮助,很多东西我们可以试图去做了,我们做了一系列工作,比如这个CRP啊,HR参与到这个二噁英体液免疫中的干扰,这个作用是非常显著的,等等,这个就不细说了。

那下面这个工作就是我们,是用于环境污染物的一个监测,是对二噁英的特异性的激活,那我们是不是可以利用HR这样一个通路监测环境中的H阴,为什么会这样说呢,这样是有前提的,我们知道这个二噁英的监测是整个环境监测体系中非常又挑战的,污染物在环境中的存在是一种超含量的存在形式,非常非常低的浓度,什么高分辨、高灵敏,这些分辨的仪器,当初公司设计它们的初衷就是为了监测二噁英,所有的高分辨都是用于监测二噁英的存在,现在的环境标准,监测二噁英的存在,使用高分辨的气相,加高分辨的质谱后,才能做到高分辨的二噁英的监测,大家可想而知,包括仪器的造价、维护的时候,要有一些放射性同位素的内标,整个过程,成本非常高,因为回归到以前,分析一个样品的二噁英,现在可能要几百块钱就搞定了,普遍一个污染物,二噁英的市场价至少一万五,做科研的时候,分析一百个样品,也不一定是能够做的起的,这就是为什么一些污染物是可以考虑用一些快捷的生物监测方法的,包括二噁英,这样的一个经历在美国、日本、也有同样的一个过程,他们也经历了同样一个过程。当年,我在美国的导师可能就是整个这样一个方法的创始人,不断的一代一代更替。回国之后,过去十年,希望能够构建自己的一个方法,国外的体系不能直接拿过来,所以我们也做了很多相关的研发,就为了构建这样一个体系,那么主要的原则是什么,就为了这样一个体系,一个化学品、一个结构的监测,用生物的方法去监测,做一个简单的生物的信号,通过一个相关性的一建立,我们可以得到,现在一个荧光,化学发光的一个信号,就是监测一个光的信号。大家想想如果检测一个光的信号,一个光子的信号,现在好多酶标仪很容易就能做到,而且很灵敏就能做到,那基本上就是这样一个思路,那你必须在这个生物检测这个构建的体系上,工作,那当然转录,包括这个传感元件的核心的这个技术啊,既然是做RNA激活的一个转录因子,那我们就要在效率上做大量的工作,在特异性,相关性上做大量的工作的效率,所以我们要做一个很灵敏的东西,我们要对这个dre整个序列进行检测,序列很重要,因为你要识别这些东西,还有周边的序列,颠过来倒过去,中间究竟有多少这个量,质和量上都要有充分的前期工作,去理解我们是不是能够获得一个高转录的质粒,在座的知道质粒是什么吗?叫plastic酶对不对,这个指率就是一个相应,就是利用????激活下游的相应,对不对?下游的相应基因,那如果用内源基因,那通常情况上来说这个信号会弱一点,那么换成一个什么,报告基因,什么叫????基因,什么叫报告基因,就好多荧光。例如萤火虫的荧光素酶。这个大家都知道吧,或者说绿色荧光蛋白,其实上说都是非常好用的这个报告基因,通过这样的报告基因,你可以检测荧光的信号,我就能知道这个环境中有多少RNA,就这一个思路,那构建这样一个质粒之后,你把它运转到细胞器,那当然这个细胞器大量的引用,发现这个哺乳动物的细胞器,例如小鼠的这个???是非常灵敏的,当然我们也有人的,真正疾病上的这个工作。构建了这样一个体系,最终我们这个体系要检测灵敏度,就是0.01mol,就是10的负13次方的这个RNA的出现,为什么这么低,本身RNA里面就是非常常衡的了,非常非常灵敏的一个体系,他可以检测。那这一系列的专利啊,我们都获得了授权,然后这个就不细讲了,因为作为一个通量我们就说这个成本的问题,就是15000对不对,要去做仪器分析,那我们要是想筛查,可能一个筛查工作轻易就需要几万个样品,在用仪器是不可能实现的,用这样一个方式,我们???在前期用1536孔,关键在技术操作,这个高通量,一天几百上千个样品都可以筛选完,从而也可以大大的降低,这个是没有用武之地的筛查工作量,当然这些自动化流程,等等啊,就是把这个8864用于这个高通量筛查的这样一个工作,而且中国的第一个生物检测目前的这个标准方法已经出来了,目前我们在8个省已经建立了基本的RNA检测,用于在基层上去做,包括在武汉环保部,环保厅采取的是的这个检测中心。所以来这里2个多月我们还帮它们做培训,,那整个这个应用,要挥飞,就是焚烧的这个过程中。量很大,所以飞灰就是量比较大,所以我们相信啊,你是跟这个高分辨的一去比对,相关性是非常好的,也是非常好的一个结果。大家很关注这个雾霾,雾霾的量就更少了,雾霾你能收集的量你就更少了,那究竟能不能做到,我们也做了,雾霾的含量。就是正常的灰飞土壤是千分之一或者万分之一,这样一个水平,也可以检测到这个RNA,可以说是非常灵敏的,当然在进一步我们想想,一定的样品,安全啊鱼啊都是没有什么问题的,包括饲料,因为整个的这个食物链的构成中,他食品一直到人体中,,那现在最挑战的是什么问题啊,最挑战的是现在坐到这个食品,做到人体,我们要做到环境,我们想知道环境的一个量,那我们人体的内暴露量到底是多少,那怎么检测,通常是抽血请对不对,抽血,那我们知道每次获得的这个血液,特别是婴幼儿,你能是非常有限的,因为一次也得不到多少血,然后要涉及到流感病毒或者公共卫生的研究,他们要做大型的队列,一次要抽到几毫升的血,他们可能要做很多的研究,能够获得的血液量可能是几微升,或者哪怕是,那在这之前,能不能做到RNA的检测一个测定呢,这是非常挑战的,包括我刚才说的黄金标准,高分气象和高分辨的系谱,沿用的办法,他们能够做到的就是抽个10毫升的血,是非常有挑战的,即使灵敏的仪器项检测出来的血,他们要这些量,现在也是一些人也在努力的去,包括大体积静样什么的,基本上还是保持在毫升,但是要是真的做队列,做人体几十个微升,就是大家说第一滴血就能,现在是做不到的。所以说这是一个很大的挑战。,现在用这个生物???方法,能够做到的是,也是不断的再想办法。如果真的做到的话,现在中国的好多,包括同济科大的这个分队列,在中国的这个人体队列,XXX老师也是讨论了好几年,那你们能做到50-100个微升的这个,一个队列几万个人。能够做出非常漂亮的数据,现在做不到,没有能做到,现在世界上没有人可以坐的到。只是越来越接近现在,我们现在高一点,高暴露的微生物能做到,但是环境的是不行的我们现在可也就做到一个毫升吧,,一个毫升现在已经不错了,所以现在有一些东西可以把这个???进一步提高。当然这个东西不单单说只用于RNA的一个检测,在这个进化过程中,它不单单是RNA存在,而且,非常特异。这个系统也可以用于做这种total effects excr…,那当然也做了好多天然产物啊,包括一些其他的一些药物筛选过程中的一些合作,我们跟那个协和也合作也发了一些东西。就是这个体系也可以用于多方位的一些检测,环境啊包括食品,这是这样一个体系在食物链的一个应用。但是还有一个非常有意思的我们过去一年发现,在我们日常生活中各个领域、各个方面,可能你们每天都暴露在这种AHR激活的状态下,举个例子就是我们这种塑料、橡胶、纸制品里面大量的这种东西,然后在这个日常生活的个人护理品里面,牙膏、沐浴液等等里面都存在这样的一些激活剂,也就是说你每天这个more less ,你的这个AHR或者在一些组织器官里面可能会被激活,那么究竟这种功能是怎么回事,怎么去评价这种下游的健康效应,其实也是很挑战的一个东西。所以说需要很好的一个体系去做这个,所以我们也近期也提出这样一个概念,就是有时候你这个系统可以半定量化或者定量化的去检测这个二噁英的一个存在。但是另外它的这样一个参数TAAE的这样一个参数是不是跟很多下游的健康效应是可以息息相关的或者是有一些相关性的,这个也是值得进一步去研究的。所以提出这样一个受体啊,它也是很像这种外源和内源信号的一个桥梁分子,关键分子,它被这些这么多的、不同种类的化学品激活,或者在体内,或者在体外,它最终通过这样的一个转录的一个过程,实际上是有一个生理学功能的一个反馈。这个生理学功能要么是对外源物质,它被激活之后它会诱导一些代谢酶,就是对于外源物质的一些代谢酶的一个产生,反过来把这个物质可以降解掉。但如果说这个底物是能够降解掉的,那换成二噁英很不幸是降解不掉的,但是好多多环芳烃,PAH,或者其他的一些天然产物它自身诱导产生的一个东西反过来说把它降解掉了,是一个自我保护的作用。但是在人体里面好多其他的反馈啊实际上都是很重要的一个桥梁的一个分子,当然他真正的生理功能大家的理解是非常有限的这个数据,所以说这也是一个很有意思的受体。也提到刚才是不是都是有害的,不见得,有很多有益的作用,这个也是非常值得去研究的。现在有一系列的文章,在NATURE ,SCIENCE上都有一系列的文章发表,就是讨论这个AHR在哪些生理过程中发挥一些重要的作用。很有意思,另外,提一下这个ARS,就这个疾病,因为ARS前期有些人在这个动物模型的研究中发现他们用一些这个antaises…(没听懂)作用去把乙酰胆碱酯酶给下调,结果发现在这个动物模型里面会有益于ARS这个症状,那同样我们发现这个机理,AHR可以调控乙酰胆碱酯酶,转录水平可以抑制这个乙酰胆碱酯酶,那是不是可以通过AHR这样作用一个靶点develop一些药(听不懂?)的一些application也是一些有价值的,所以有时候毒理学的研究可能对药理学的研究也有一些启示,所以这个东西也是挺有意思的一个工作。当然我们不是真正做药理学的或者制药的一些工作。所以看到吧也是希望能够在这方面能够进一步做下去。那当然,在提一下现代毒理学这个核心,生物信号通路,所以在座的做生命科学的学生,我觉得非常适合。我们组里现在主要的学生其实都做生命科学的。我们的职工北大清华的都是从生科院这个出来的,还有一些博士后,都是各个学校的生科院出来的,很多做药理的也有做临床医学的,当然也有做物理学的为什么呢?做物理学的他自己写程序可以做大数据的分析。就是方方面面的领域里的人都有所以我希望如果在坐大家有兴趣探讨一些问题,如果真希望来我们课题组来我们重点实验室看看也是没有问题,欢迎大家。就是真的是以后这个整个毒理学的发展就是一个高通量的过程, 在生物通路上,或者信号 通路和网络调控的一一个机制上去理解毒性作用,所以做生物科学的人非常适合去从事这个相关的毒理学的研究,所以真的你看大家测试出好多靶点,你才能知道哪个靶点受到调控。这都是完全通过机械手,就是我们参观的美国NIH Ncampus center ,他现在有三台机械手,运转起来那个效率是非常之高的,所有的移动所有的过程全都是automatic去完成的,所以在中国究竟这个独立测试体系怎么样去发展可能也是进行一个挑战,但我们也是在这方面也做一个些工作。然后我们单位也是有几个老师一块儿联手拿到了一个基金委重大仪器研发项目,就是想做这样一套全自动,完全是automatic机械手操作的一个快速测试的体系,如果大家有很好的想法,有非常好的作用的靶点,希望能够测试的,在未来都可以,我们是一个open的平台,都可以应用到这个体系下,如果说你们作用于一个靶点,一个核受体,或者一个酶,我想知道究竟哪些物质能够激活它,都可以放到这个体系里进行一些测试,所以现在这个系统正在建立过程中,最后也是谢谢在座的各位,有什么问题大家可以随时进行一些讨论。

提问:

学生:赵老师您好,报告很精彩,谢谢您。我想问的是可能是一个关于生物学的一个问题,我想问一下在您这个改造中间是否有测过相关的数据,不管是改造启动子或者什么之类的,在不同浓度的情况下二噁英的情况下你的这个荧光素酶它这个表达量有什么不同

老师:做过,我们都是一个个穿起来去试,就是我们构建一个就会做一个,当然没有说稳转,是一个顺转,然后看一个转录的效率,就是对Luciferace构建的这样一个体系。

学生:那么像这样的话在一个最好的体系,能够诱导的荧光素酶的表达量大概是多少

老师:具体量没有,具体量这个我可能要回去查一下数据,原始数据有,当然当时我们算的时候都是recial就是跟control去比,得到一个falling induction我们叫,最好的一个,代表转录效率最高的一个,这是一个很好的问题,这个决定量回去查一下这个数据癌症细胞的那种口腔观察的感觉,所以我自己就是觉得不知道因为我看了文献比较感兴趣不知道赵老师关注过没有,这个受体是不是也存在于这种类似于一种转录因子的调控和其他一样,而不是他一个人去完成这么多的工作我觉得有点不大合适。然后还有一个就是这个存在着一种抑制因子,比他更擅长,因为我看张老师的文章里头下游他有个基因吗不知道这里面有没有那样的。然后您之前还说做的这样的一种进化只有灵长类这样的一种受体。张老师:不是灵长类而是说灵长类有这样的一条控制机理。对,就是有活性的可以去启动下一个SSE。我想问一下,那这个灵长类的受体跟没有毒性的在进化上是不是存在一些差别所以导致了会有这样的效应成分,不知道你这边有没有一些回答。

倒过来回答,先说这个问题,非常专业非常好的问题。这个受体本身,进化上来说AHR在进化过程中有功能的被开米扣和来跟被激活的这样的一种转录的规律实际上被发生在脊椎动物,就是任何将word布瑞上面。无脊椎动物有一种同源性的蛋白但这个蛋白几乎不发生什么功能,叫奥利狗同源的类似的功能,大家看序列上比较相像。但是一旦到沃特布瑞之后,包括啮齿类灵长类你要看他这个蛋白,就是AHR本身蛋白那个序列是非常保守的在那个班宁上面,但是有可能就有一两个mh的区别但是导致班宁的差别很大的,这有些数据我没有去说。所以说这完全在小鼠的体系里面有的就筛出有的小鼠就特别敏感,有的小鼠体系一些改变一些莫忒选就完全非常不敏感。所以在受体上相对来说,大家说是,同源序列很保守,包括辣根班宁上面,包括DNA班宁等等上面都是比较保守的。你刚才说的那个,那为什么会不会因为那个蛋白。由于这个保守,相对来说保守度非常高,但是如果说看到这个调控很多的序列上,实际上是不存在DRE的,这个序列能够被这个受体去识别的。也就是说跟这个受体本身是没关系,只是说这个风模特区域他的,被调控的那个序列,它不存在那儿,下游的一个东西。不存在那个DRE。所以就是非常有意思这个东西。然后第二个问题,那就是抑制剂,他有一些负反馈调节。就是现在存在一个AHR,还有一个AHRR,就是AHRrepresert。也是一个蛋白,这个蛋白也是在一定情况下被调控,他反过来跑到他的上游去抑制他。也是一个在特定的情况下,也有一些研究也不是那么非常全面说AHR在什么状况下会调控。但是也自提及下一个循环。那我就多问一下。那既然我们其实我们不管是去看这个感受3的还是去做这个调控网络其实最终目的是去降低这个RRE对这个多种机体的伤害对不对。那可不可以就是说我从改造他的看他下游的那些蛋白的那个DRE区域啊去入手就是使,即使是灵长类动物他也不去感受那个AHR的话是不是就会?

她说的很好这个问题,但就是在人体上进行改造任何基因型敲掉是不是,就是基因治疗啊。这不是说不可能啊,但是很多时候这个AHR被敲掉啊这个哺乳动物里面他不是致死的。但是呢被敲掉之后会有一些生理的缺陷。特别是在心血管发育的过程中很显著的。也可以做下调。没有人真正,,但有一些工作在动物模型里面有人做。你下调后响应肯定就会弱一些。我们之前我们还写过一个国家自然基金有个朱元去写的。用一些天然产物,通过去调控这个生物体,去下调去抑制,我们不让环境中R因跟这个AX激活。我用他的一些叫安踏歌力思,但安踏歌力思可以是日常生活中的我们叫做营养品赛部门特,弗洛因莱姿,就是黄酮类,因为黄酮类就是已知的相对比较强的一些所谓来根。来根激活之后呢就不产生下游的所谓的二晕的毒性作用。但他也可以竞争抑制二晕的一些东西。所以我们重点做了一个课题呢类似这个东西,我们希望是这样啊,那以后就可以直接卖这个营养品。

然后老师,我有个小问题,就是我在网上看到说你刚说的这个2378ECBD他需要1盎司就可以杀死一百多人。但是你刚才又介绍说,那个乌克兰的那个总统对这个而隐私并没有发生什么很强的那种毒效应。所以我想问这两种说法你更倾向于哪种说法?

这就是种属差异我刚才提到的,1盎司杀死多少万人,那个经常有人这么算。这个所有的数据来源就是根据豚鼠的实验室的数据,豚鼠又是最敏感的,所以经过这样算之后所有的毒物,任何的化学品都比不过2378

他是根据豚鼠差异上的……他不是根据豚鼠差异,他就是根据豚鼠的数据算出来得到这个东西可以杀死这么多人,然后外推就是一个所谓的风险评估。哪怕加上,加上风险因子,他还是可以这么多。但是实际上的证据,就是尤正科还有一些其他的数据,他的极性毒性没有我们想象中的这么强。为什么?首先从受体上来说,人的受体跟这个二引体2378结合柏宁菲尼替就比豚鼠和啮齿类要大概弱十分之一,然后后面转录机制好多机制这么下来之后就会变得是,相对来说是比较惰性。也可能是进化当中的自我保护,这就不好说了,所以说这就是媒体上报道的时候有时候我们在教科书上也是哎呀试剂制毒呀。所以给学生讲的时候是试剂制毒怎么来,要讲清楚。

那是不是是说很多物质的毒性的话不是他介绍的那样毒。

就是有可能的对,就是跟做药一样。药物公司花了几亿,几十亿美元做出一个药。动物里边,百试百灵,一方在人身上就不灵了,放几十个可能都还没有一个灵,这就是种属间差异有时候就是存在着这样一个问题。

你往前走点呗。

就是,你刚才说就是你在这之后在肌肉细胞里也做过,二恶英加入之后他的表型是什么样的,然后这个细胞是什么样的

老师:这个我们主要的一个指标做的是肌管形成,这个发育过程她最后要融合,肌纤维细胞融合最后形成一个...过程中,我们发现整个过程是被延缓抑制住的,因为这个过程中,这个形成肌管融合过程中乙酰胆碱酯酶是很重要的功能分子,它是通过...抑制乙酰胆碱酯酶,最后影响到整个肌管融合的一个过程,

学生:那您这个细胞是人的吗?还是...

老师:这个是大鼠的一个数据,我没有做到人,因为人的现在没有非常好的模型去做,有些人就像做神经的很好的模型,你这个问题很好,其实我们也是试图,如果有人源化的现成的模型,我们是希望用人员化的一些模型去做这些工作,

学生:因为我是做这个心肌细胞的分化,我想知道这样一个心细胞和二恶英会不会有一个相应的

老师:很有可能会发现,我们是跟NIH,我们有个学生在哪里做过一年是用那个干细胞最后分化成心肌细胞的功能的整个从干细胞到分化到有功能心细胞不是有好多stage吗,二恶英暴露之后又一个很显著的影响,这个文章没发表,正在准备,就是,每个stage影响的方式还不太一样,所以就是为什么刚才我说把AHR敲掉之后心血管系统是有一些缺陷,这也就是导致我们为什么要去看,但是你考虑一下,做这个发育模型,用人,特别是做在人体里面,几乎是做不到的,对不对,你用动物大鼠小鼠只能代表大鼠小鼠,你怎么去做,去借助一些干细胞的一些模式,所以说当时那个ARH的团队里,他们做的就是人源化的干细胞培育,模拟分化成心肌细胞,做的非常成熟,所以我们用那个体系去做了一些工作

学生:就是我还想问一下他们做的指标是什么,也是类似于这样一些体系结构

老师:不单是这个指标,当然那个我们做的非常系统,我们从一些这个分子包括作用于一些cheap啊,做好多功能分子,通路的一些分析,那个是,就可能是刚才那个工作就是肌管形成唯一一个参数,我们做那个干细胞的时候就好多干细胞的一些指标还有最后心肌发育的指标,都会把它列出来。

学生:谢谢

学生:赵老师我想问一下这个huaxi基因,我们做华西基因测序是要在比较长的时间里做一个持续的检测,那如果说一个细胞里面,二恶英进去以后,然后就给她一个信号,但是这个信号不能加减,那如果后面有新的东西来了以后,怎么来给一个信号

老师:其它的,你说新的一个

学生:就是我二恶英会随细胞一直存在,那么信号也会一直存在

老师:你说新的东西是新的化学品

学生:或者说其它的二恶英进来以后,这个信号就没了,就是这个信号会一直存在吗,

老师:通常来说,对二恶英来说,就是有一些研究发现它这种斑理一旦存在,他就不会脱离,或者说使这个蛋白非常稳定,它包括这个

学生:就是一个持续的检测,就是某个点环境里出现了二恶英给她一个信号,然后二恶英没了,但这个信号会一直存在

老师:我没太明白你说的这个点是那个点

学生:我想知道就是您做那个检测的时候

老师:检测是以一个切面,切掉这个点上

学生:他是在环境里的二恶英

老师:那就在不同时间取样,然后不同的P4 的细胞,然后你做横向比标,那只能这样了,那当然换一种方式,就是你说的这个,那可能还是有不同的P4细胞,你可以实时监测,因为这个,刚才我说了.....要把细胞circlsise,要取出细胞液,如果用GFP或其他荧光蛋白,你可以做一个实时监测,

学生:我就是说以荧光蛋白来说它会,这个信号会一直存在,这个荧光蛋白会一直表达,你的细胞里面存在二恶英的话,这个荧光蛋白会一直表达,那么这个信号会一直存在,如果说我想测一个,比如说我想测水体里面,它这个二恶英的话,一个实时的检测

张老师:就像那天做的那个,那个青蛙做的动物,他最终的目的是想让那个动物在水体里发光,但是一旦有个二恶英,他就发光,那他就持续的发光,那我再还有新的来

老师:我明白他这个意思了,

张老师:就是想办法检测了

老师:所以这个体系,就构建这个体系,是某一个点的定量,只能做到这样,所以实时体系这是另外一回事,比如青蛙这个事情,他是不是持续发光,其实原先我们做过,我们也构建过类似的基于荧光蛋白的报告基因的体系,我们就暴露一次二恶英,你会发现这个信号会到一个顶端,会持续很久,两周。一直到这个细胞自己本身的一些生理状态不对了就下降了所以这是一个....,所以确实有这个效果,所以说这也证明一旦被激活,这个体系就不可能再去做一个实时的检测,你只能是在不同的P4的东西,比如说不同的点去取样,或者不同的青蛙,我只是测这一点的时候二恶英的浓度是多少,你要说一个basanser那就是另外一回事了,你游离出来,然后实时进去,激活多少效应,这一时刻我检测,那个可能就是更next step了,

学生:我想如果说它解释一个信号以后,然后就把她给杀死掉,如果里面原先存在二恶英之后,它有两个信号,一个是荧光蛋白信号,我不知道它有没有,然后另外给一个信号就是把她致死的一个效应,那么就是我在某一个点,如果他有荧光信号的识别在里面,那这个水体里是有二恶英,然后这个水里是有的吗,如果后面这个没有的话,那我能找出来的是这个细胞是没有二恶英进去的,如果后面也有二恶英过来,那么我这个细胞里就只剩那个荧光信号了

老师:对,理论上是可以做到这一点的,但我就是说,这个东西作为一个实时监测系统是非常有意义的,现在所有的生物检测还没做到这个地步,如果说,例如烟囱,就是飞灰,想监控垃圾焚烧炉是不是一瞬间,他们现在有一些,就是用仪器的啊隔一段时间取个样然后用仪器做一个分析,现在有人专门做这个实时监测的东西,那这个如果说到底生物检测怎么去弄的话,这个原先我们也讨论过,你这个想法。这个就涉及到生物....的调控,这个就更复杂了,对不对,不是说不能做,理论上都有可能做到,很好的想法,很好的想法



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