跨种群研究与个体的化学敏感性、基因有关

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来自北卡罗莱纳州立大学和美国各地的研究人员进行了第一次大规模的细胞筛选，以测试一系列人类对环境化学敏感性的变化，并将这些变化与遗传数据联系起来。这些数据将改善风险评估，并阐明我们的基因与某些化学物质相互作用的方式。

检测化学品对人类健康的潜在危害涉及到大规模的体外测试项目，通过将细胞培养物暴露于不同浓度的化学品中，并在数百次分析中记录各种反应。然而，这些基于细胞的测试通常来自啮齿动物或少量人类样本。

“目前的方法很好地建立了毒性反应的大致平均值，但我们知道不同的人对化学接触的反应是不同的，”弗雷德·赖特说，他是北卡罗来纳州的统计和生物科学教授，也是描述该项目的论文的共同主要作者。“我们想设计一个实验，可以快速测试多种不同的化学物质对多种人群的影响，既可以确定反应之间的差异性，也可以看看毒性反应是否与特定的基因有关。”

赖特和得克萨斯农工大学兽医综合生物科学教授伊万·鲁辛（Ivan Rusyn）都是北卡罗来纳大学教堂山分校（UNC Chapel Hill）的教员，他们与国家环境健康科学研究所和国家转化科学促进中心（National Center for the Advanced of Translation Sciences）的研究人员合作进行了这项大规模实验。他们从1086个人身上获得了细胞系，这些人自愿将他们的基因数据作为1000基因组计划的一部分。这些细胞系代表了分布在五大洲的九个不同的遗传群体。然后他们将细胞暴露于180种不同的化学物质中，每种化学物质有8种不同的浓度。

数据显示，对于某些化学物质，个体之间的敏感度范围比以前认为的要大。北卡罗来纳州立大学的研究小组，包括教员艾莉森·莫辛格·雷夫和周一辉，帮助发现了一些与化学敏感性相关的基因变异。大多数相关基因都与外来物质通过细胞膜的运输方式有关。

Rusyn说：“这种广泛的、跨学科的学术-政府合作模式将推动环境健康和生物医学科学的重大发现。”我们非常感谢为这项重要事业投入时间、精力和资源的所有人。”

“这是伟大的第一步，”赖特说，“但最终我们想匹配其他生物数据和化学结构，以找出为什么基因差异影响某些化学物质的毒性，而不影响其他化学物质。”除了给我们提供更多关于化学物质危险的个性化信息，帮助我们确定这些物质的安全暴露水平，这些数据还可以帮助我们设计更安全的日常使用的化学物质。”

研究结果发表在环境卫生观点. 这项工作由美国环保署拨款STAR RD83516601和RD83382501、NIH拨款R01CA161608、R01HG006292以及NIEHS与NCAT之间的跨机构协议（IAG#Y2-ES-7020-01）资助。北卡罗来纳州立大学的合著者查德·布朗、约翰·杰克和保罗·加林斯也参与了这项工作。

-皮克-

编辑注意：抽象的遵循。

基于人群的体外危害和浓度-化学品反应评估:1000个基因组高通量筛选研究

DOI：10.1289/ehp.1408775

作者:Fred Wright, Alison Motsinger-Reif, Yi-Hui Zhou, John Jack, Paul Gallins, Chad Brown, North Carolina State University;Ivan Rusyn, Nour Abdo, Oksana Kosyk, Xia Kai, Yun Li，北卡罗来纳大学教堂山分校;夏梦航，黄瑞丽，silatha Sakamuru, Christopher Austin，国家推进转化科学中心;邱维雪，国家环境评价中心，环境保护署;雷蒙德·泰斯，国家环境健康科学研究所

发表:2015年5月1日在环境卫生观点

文摘:

对人类对环境化学品毒性变化的了解仍然有限，因此人类健康风险评估仍然主要依赖于一个10倍通用因子(毒物动力学和毒物动力学各10½)来解释敏感个体或亚群体。我们检验了一个假设，即全种群的体外细胞毒性筛选可以迅速告知个体间毒性动力学变异的大小和分子原因。我们使用来自1000基因组项目(1000 Genomes Project)的1086个淋巴母细胞系(代表来自5大洲的9个种群)来评估179种化学物质对细胞毒性反应的差异。分析包括群体变异和遗传力的评估，全基因组关联作图，注意表型与人类暴露的相关性。对于大约一半的测试化合物，1%最“敏感”个体的细胞毒性反应发生在浓度在中位数个体的10½(即大约3)以内;然而，对于某些化合物，这个因子是>10。遗传图谱显示了膜和跨膜基因变异的重要作用，许多化学物质显示了与溶质载体SLC7A11的SNP rs13120371相关，这些SNP先前与化学耐药性有关。这种实验方法填补了最近大规模毒性测试项目未解决的关键空白，提供了定量的、基于实验的人类毒性动力学可变性估计，以及关于导致个体间变异的机制的可验证假设。