体外哺乳动物细胞转化电化学试验方法的建立及机制研究

Cancer has become a serious disease which threatens human life and health. Most of the tumor are caused by environmental carcinogen. Now, in vitro mammals cell conversion assay is the only method for directly evaluating carcinogens toxicity in vitro.But, This method is restricted to end points based on morphological change of cells which is very subjective,time-consuming,and several of tested cell species. In this research, four kinds of purine bases (guanine, xanthine, adenine and hypoxanthine) as biomarkers, electrochemical technology will be applied to study the procedure of cell transformation from nucleotide metabolism viewpoint. The correlations of the electrochemical behavior of cell and cell transformation will be studied, the rule of nucleotide metabolism in the procedure of cell transformation will be revealed, and the evaluation criterion of cell transformation will be established on molecular level. Then, A new in vitro mammals cell conversion assay with sensitivity, trace, simple, rapid and low-cost will be established , and the toxicity of environmental carcinogen will be assessed. The project will break the limits of cells morphological change as end points in traditional test methods, pioneers a new way to detecting cell conversion by electrochemical method, and provide a new technology for mammals in vitro cell transformation test. This project not only proposes a new pathway for carcinogens toxicity assessment and pharmaceutical screening, but suggests a new thinking for expanding tested cell model of in vitro mammals cell conversion assay.

恶性肿瘤已成为严重威胁人类生命与健康的疾病，大多数肿瘤是由环境致癌物引起的。目前唯一直接评价致癌物毒性的体外试验方法是体外哺乳动物细胞转化试验，但该方法以细胞形态学变化为观察终点，检测主观性强、时间长、且受试细胞模型有限。本课题拟采用电化学技术，从核苷酸代谢角度研究细胞转化过程，以四种嘌呤碱基（鸟嘌呤、黄嘌呤、腺嘌呤和次黄嘌呤）为生物标记物，研究细胞电化学行为与细胞转化的相关性，揭示细胞转化过程中嘌呤核苷酸代谢规律，在分子水平上建立细胞转化的评价标准，进而建立简单、快速、微量、灵敏、低成本的体外哺乳动物细胞转化电化学试验方法，并对环境致癌物进行毒性评价。该研究打破了以细胞形态学变化为检测终点的局限性，开辟了电化学法检测细胞转化的新途径，不仅为致癌物的毒性评价以及肿瘤抑制剂的筛选提供新方法，而且为拓展体外哺乳动物细胞转化试验的受试细胞模型提供了新的思路。

恶性肿瘤已成为严重威胁人类生命与健康的疾病，大多数肿瘤是由环境致癌物引起的，目前唯一直接评价致癌物毒性的体外试验方法是体外哺乳动物细胞转化试验，但该方法以细胞形态学变化为观察终点，检测主观性强、时间长、且受试细胞模型有限。本课题采用电化学技术，从核苷酸代谢角度研究细胞转化过程，制备石墨烯量子点修饰电极，灵敏的检测到嘌呤代谢的终产物尿酸，并利用丝网印刷电极构建了微检测体系，降低了细胞培养的工作量，节约了检测成本。通过引入黄嘌呤氧化酶，建立酶联电化学检测系统用于细胞中嘌呤碱基及尿酸的同时检测。以四种嘌呤碱基（鸟嘌呤、黄嘌呤、腺嘌呤和次黄嘌呤）及嘌呤代谢终产物尿酸为生物标记物，研究Balb/3T3细胞电化学行为与细胞转化的相关性，电化学技术在实验第10天即可检测到细胞的转化，缩短了传统方法至少16天的检测周期，且采用电化学法检测促进剂的检测下限低于常规实验检测下限。本课题建立了判断细胞转化的电化学特征指标，揭示细胞转化过程中嘌呤核苷酸代谢规律，建立了简单、快速、微量、灵敏、低成本的体外哺乳动物细胞转化电化学试验方法。对环境致癌物多环芳烃类污染物进行毒性评价,考察多环芳烃的致癌毒性，确定最佳检测条件，建立体外哺乳动物细胞转化电化学试验方法。本研究将改变传统哺乳动物细胞转移试验以细胞形态变化为观察终点的限制，实现分子水平的终点检测，大幅度降低检测时间，消除检测的主观因素，提高检测准确性。另外，本项目建立的方法将有望突破传统体外哺乳动物细胞转化试验中，使用细胞模型种类受接触抑制敏感性的限制，为扩大受试细胞模型的范围提供可能性。