职业低苯暴露对骨髓造血功能的早期损伤作用与风险评估

Benzene is a widespread environmental pollutant. Although the current occupational exposure to benzene in China is mostly of low concentration, the characteristics of hematopoietic function damage caused by chronic benzene poisoning is still the first occupational poisoning. Therefore, the study of effect and biomarker of early hematopoietic function damage in occupational low benzene exposure is of great scientific significance for the risk assessment and prevention of benzene poisoning. On the basis of previous studies on multiple omics , the research will be designed to select out the key cluster of miRNA , mRNA, protein and metabolite involved in the early damage of bone marrow hematopoietic stem cells in mice induced by benzene exposure by analysis of miRNA-RNA and gene co expression network regulation. Further the relationship of the key biomarkers and benzene poisoning will be tested in the benzene poisoning population by case-control study. At the same time, the high sensitivity and specificity methods of single cell capture, biosensor will be constructed to detect the biomarkers in samples of workers. Also, the cohort study of 500 new workers with benzene occupational exposure will be established. The workers will be followed up annually by detection of biomarkers changes including basic investigation from the enrollment to the forth year, while other items were also detected including benzene exposure levels, blood routine, 8-OHdG and other oxidative damages. The risk assessment of low occupational benzene exposure will be conducted based on the data from cohort study. It will be provide a scientific proof for the benzene poisoning prevention and improvement to occupational benzene standard.

苯是广泛存在的环境污染物。尽管目前我国职业苯暴露多为低浓度，但以造血功能损伤为特征的慢性苯中毒仍居职业中毒首位。因此低苯暴露下造血功能早期损伤及生物标志研究对苯的健康风险评估与预防具有重要科学意义。本课题拟在苯中毒小鼠模型骨髓造血干细胞多组学研究的基础上，发现低苯造血功能早期损伤中起关键作用的miRNA、mRNA、蛋白质及内源性小分子代谢产物，进一步在职业苯暴露与苯中毒人群中探讨上述生物分子与苯造血毒性的关系，进而确定苯造血功能早期损伤的生物标志。同时，构建高灵敏度、高特异性的单细胞捕获、生物传感器、光子晶体编码微球的多元检测新技术。在此基础上，建立500人苯作业新入职工人队列，连续检测工人入职前和其后4年的生物标志变化，以及苯暴露、血常规、8-OHdG等的水平，开展职业低苯暴露的健康风险评估，评价新生物标志对苯造血功能早期损伤的代表性，并为苯卫生标准修订提供科学依据。

长期低苯暴露所致的造血功能损伤是我国目前职业苯暴露工人的主要健康风险。本研究旨在评估我国职业低苯暴露的健康风险，探索低苯造血功能早期损伤的关键分子机制及对苯造血功能早期损伤的生物标志，并构建与应用相关生物标志物检测的新技术，为我国苯相关卫生标准的修订提供科学依据。 本项目对江苏省10多万苯暴露工人开展了流行病学研究和健康风险评估，研究提示受调查的500多家各类企业都检出血常规异常工人，小微型、民营等企业工人健康风险更高；EPA风险评估模型分析显示在pc-TWA低于 6.0 mg/m3的苯作业环境下, 苯暴露工人仍有较高的白细胞降低风险和一定的白血病发生风险。结合68项国际苯暴露遗传损伤研究结果的meta分析,显示接苯浓度低于3.25mg/m3，工人的遗传损伤会明显减少。上述研究成果被 “工作场所空气中苯接触限值”国家标准的修订引为参考依据。我们通过构建苯中毒小鼠模型，发现苯诱导的骨髓造血干细胞（HSCs）差异基因主要富集在干细胞多能性调节、TNF-α和P53信号通路;而外周血HSCs差异基因主要富集在血小板活化信号通路、造血细胞系和谷胱甘肽代谢等；53个基因在两种HSCs中的改变趋势相同，功能涉及干细胞的自我更新和静息调节。为了仿真模拟苯对人造血干细胞的损伤，本项目构建了人诱导多能干细胞定向分化造血干细胞的技术平台，建立了苯造血毒性的各种基因修饰人造血干细胞模型，揭示了氧化应激的转录因子HIF-1α的靶标簇，DNA损伤反应的关键分子linc-p21, zmat3，造血干细胞更新分化的关键基因cers4等参与苯造血毒性的作用与机制。进一步分子流行病学研究发现Hif-1a靶基因簇, DNA损伤相关的lincp21-p21，与造血更新与分化的cer4，sir6分子标志簇表达在苯暴露工人外周血的显著变化，通过队列跟踪，Linp21-p21,联合吸烟和苯的内暴露标志对苯相关的血液系统异常诊断具有良好的预测价值。项目也构建与应用了基于3D DNA 纳米机器荧光法测定8-OHdG、基于金纳米酶的检测端粒酶活性等高效的苯造血毒性生物标志检测新技术。研究结果为评价低浓度苯暴露健康危害和苯卫生标准的修订提供了科学依据, 为苯造血毒性的机制阐明和新的早期生物标志物的发现提供了科学依据和检测方法，为人HSCs为靶标的造血毒性研究提供了可行的技术手段。