生态毒理与健康风险团队在有毒化学品关键致毒结构识别方向取得进展

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生态毒理与健康风险团队在有毒化学品关键致毒结构识别方向取得进展

       全球每年有大量缺乏毒性信息的化学品投入生产和使用,经过人类活动最终进入环境水体,对人类及水生态健康产生巨大危害。阐明毒害化学物质的致毒机制、并识别出其关键致毒结构, 是实现化学品生态健康风险防控的关键。大奖888机构大奖888张效伟教授课题组主要致力于化学污染物的生态毒理学和风险评估研究,开发新型生物测试策略与技术,提高化学品生物毒性测试与评估的通量和效率,近期建立了基于生物学通路的全剂量斑马鱼简化转录组测试技术(RZT,Environ Sci Technol. 2018;52:821-30.),基于生物学通路对化学物质进行高通量筛选和毒性评估,可以用于解决毒害化学物质评估与鉴别的难题。
       短链氯化石蜡(Short Chain Chlorinated paraffins,SCCPs)是新列入《斯德哥尔摩公约》附录A的持久性有机污染物,在2020年1月1日起实施《中国严格限制的有毒化学品名录》(2020年,由生态环境部、商务部、海关总署联合发布)中,SCCPs被列入需严控的8类物质之一。SCCPs是指碳链长度为10至13的正构烷烃氯化衍生物,氯含量(按质量分数)在30%-70%之间,曾被广泛应用与纺织材料、阻燃剂、电缆、金属加工添加润滑剂、塑料制品、日用品等,在生产使用过程中大量进入环境中。SCCPs在水生态系统中广泛存在且暴露浓度范围广,一般认为该类物质对水生生物具有胚胎毒性和致畸作用,但其对鱼类的早期生命阶段发育过程中分子干扰机制不清,且关键致毒结构不明。
       针对这一问题,团队成员基于RZT从生物学通路水平对17种短链氯化石蜡(SCCPs)在环境相关浓度下开展研究,发现17种SCCPs的生物活性大小相差2个数量级,干扰了斑马鱼胚胎的膜结构、激酶反应、能量代谢与DNA损伤等过程,生物活性最大的SCCP同系物和工业品分别为C10H14Cl8(PODGO20=3.80 ppb)和C10-13 51.5%Cl(PODGO20=3.31ppb)。识别出SCCPs诱导的敏感早期分子响应与遗传损伤、能力代谢干扰和金属离子结合等生物学通路有关。同时发现碳链越长的SCCPs同系物诱导的生物效应越强,容易激活细胞坏死相关通路。在传统的斑马鱼胚胎形态学测试的基础上,RZT可全面检测在低浓度SCCPs暴露水平(1 ppb)受毒害物质暴露引起的生物学通路干扰,且可富集与表观效应紧密相关的生物学通路,为化学物质高通量筛选与关键致毒结构识别提供了新的途径。

       该研究成果近期在线发表在环境领域重要期刊Environmental Science & Technology (DOI: 10.1021/acs.est.9b04879)。论文第一作者为彭颖助理研究员、博士研究生方文迪,通讯作者为张效伟教授,共同作者包括大奖888机构博士生闫路、王萍萍,硕士生王志浩和于嘉欣。该研究工作得到国家重点研发计划、江苏省环保基金和江苏省自然科学基金的支持。

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