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研究背景表观遗传(epigenetics)是基因核苷酸序列不发生变化,而表型改变的遗传学现象。表观遗传学是当今生命科学领域研究的前沿和热点,是后基因组时代迅速成长起来的新兴学科。表观遗传信息不仅对机体正常生长发育和疾病现象起着重要的调控作用,同时在环境污染物的健康效应中也起着重要的调控作用。miRNAs调控在表观遗传学各种调控方式中占据重要的地位。miRNAs(microRNA)是一类长度为19-25 nt的短链RNA分子,属于高度保守的非编码RNA(non-coding RNA)。通过与目的基因的互补结合,在转录后水平调控基因的表达。miRNAs可以通过促使特定基因的mRNAs裂解或降解来特异、高效地阻断体内特定基因的表达。癌症的发生已被证实与miRNAs的异常表达有关,如环境外源化学性致癌物的毒性作用,常伴随miRNAs的异常表达。外泌体(exosomes)是一种直径为30-100nm的具有典型的双层膜结构的囊泡小体,广泛存在于外周血、尿液、唾液等多种体液当中,参与细胞间的物质交换和信息交流,在多种生理和病理过程中发挥重要作用。外泌体富含细胞来源的复杂RNA分子和蛋白质等生物活性分子,是一种细胞间信息传递载体。尤其在多种疾病的发生、发展过程当中,疾病相关的信号分子可以通过外泌体进入受体细胞,发挥其生物学效应,涉及疾病的发生、发展、对药物的敏感性及疾病的结局等。苯(Benzene)是一种重要的工业原料,广泛应用于工业生产的多个领域。国际癌症研究中心(International Agency for Research on Cancer,IARC)已将苯列入了人类确认的致癌物质名单,但其具体的致癌作用机制仍有待于进一步研究。已有的研究表明,苯的毒性作用主要取决于其活性代谢物如氢醌(hydroquinone,HQ)等。最近的研究发现,苯可以诱导C57BL/6小鼠造血祖细胞miRNAs表达谱的改变;在多种临床类型的白血病样本当中,原癌基因miR-221高表达,并与患者的不良预后相关。我们最近的研究发现,与正常人群相比,职业性苯暴露人群的外周血淋巴细胞含有较高的miRNA-221表达量,但其作用及机制未明。因此,表观遗传学的改变在苯的毒性作用过程中起着重要的作用。在环境污染物的健康效应研究中,关于外泌体miRNA的作用研究刚刚起步,特别是外泌体miRNA在环境致癌性污染物引起恶性肿瘤发生、发展和扩散过程中的作用及机制,是环境与健康研究中的崭新领域。本项目初步探讨了苯转化的恶性细胞外泌体miRNA-221向正常受体细胞传递细胞增殖信号的可能性。研究目的本课题旨在阐明苯转化的人支气管上皮细胞(16HBE-T)外泌体miR-221在细胞增殖性状传递中的作用。研究方法用25μM HQ处理16HBE细胞至恶性细胞模型(16HBE-T),建立HQ转化的16HBE-T细胞,用细胞增殖及软琼脂糖集落形成实验验证其恶性程度。利用超速离心法提取外泌体,并使用透射电镜法进行表征。以CCK-8法分析转化前后细胞增殖能力的改变,qRT-PCR检测分析转化前后细胞及其外泌体中miRNA-221 表达水平。分别转染 miRNA-221 mimic 和 inhibitor 建立 miRNA-221高表达及低表达的16HBE-T细胞,并提取外泌体与正常细胞组共孵育,分析其外泌体对正常细胞miRNA-221表达水平与增殖能力的影响。研究结果1、HQ慢性处理16HBE细胞所诱导的恶性细胞模型(16HBE-T)中miRNA-221表达明显高于对照组细胞;2、HQ慢性处理16HBE细胞所诱导的恶性细胞模型(16HBE-T)外泌体中miRNA-221表达明显高于对照组细胞;3、HQ慢性处理16HBE细胞所诱导的恶性细胞模型(16HBE-T)外泌体与正常细胞共孵育后,导致正常细胞miRNA-221表达明显高于对照组细胞;4、HQ慢性处理16HBE细胞所诱导的恶性细胞模型(16HBE-T)外泌体与正常细胞共孵育后,外泌体中的miRNA-221可以传递给正常细胞,并导致正常细胞增殖加快。研究结论1、HQ转化后的恶性16HBE-T细胞miRNA-221高表达;2、HQ转化后的恶性16HBE-T细胞外泌体中miRNA-221高表达;3、HQ转化后的恶性16HBE-T细胞外泌体miRNA-221能传递至正常16HBE细胞;4、HQ转化后的恶性16HBE-T细胞外泌体miRNA-221信号传递促进正常受体16HBE细胞增殖。