纳米二氧化钛颗粒对人肝癌细胞HepG2中circRNA表达谱的影响

作者：史佳琪; 马莺; 张奕; 陈章健; 贾光^*

来源：北京大学学报(医学版), 2023, 55(03): 392-399.

DOI：10.19723/j.issn.1671-167X.2023.03.002

• 二氧化钛纳米颗粒
• 肝细胞毒性
• 环状RNA
• 表观基因组学

目的：通过体外细胞实验探讨纳米二氧化钛颗粒(titanium dioxide nanoparticles, TiO2 NPs)对人肝癌细胞(human hepatocellular carcinoma cells, HepG2)中环状核糖核酸(circular ribonucleic acid, circRNA)表达谱的影响，并通过生物信息学分析TiO2 NPs肝细胞毒性的潜在机制。方法：分别从粒径、形状、团聚状态等方面对TiO2 NPs进行表征，在暴露于0、1.56、3.13、6.25、12.5、25、50、100和200 mg/L TiO2 NPs 24 h或48 h后，利用细胞计数试剂盒(cell counting kit-8,CCK8)检测TiO2 NPs对HepG2的细胞毒性。以0 mg/L(对照组)和100 mg/L(染毒组)的TiO2 NPs处理HepG2细胞48 h后，收集细胞样本，提取RNA并进行测序。筛选出对照组和TiO2 NPs染毒组之间的差异circRNA,通过多变量统计分析差异circRNA靶基因的富集通路。根据测序结果，筛选出显著改变的基因以及显著富集通路中的重要基因，对HepG2细胞进行实时逆转录聚合酶链反应(real-time reverse transcription-polymerase chain reaction, real-time RT-PCR)验证。结果：TiO2 NPs为球形锐钛矿，在无血清培养基中的水合粒径为(323.50±85.44) nm, Zeta电位为(-21.00±0.72) mV。CCK8细胞毒性检测结果发现，随着TiO2 NPs浓度的增加，细胞活力逐渐下降。RNA测序共发现11 478个circRNA,与对照组相比，TiO2 NPs染毒组(100 mg/L)中共有89个差异circRNA,其中59个上调，30个下调。根据日本京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)富集分析，差异circRNA的靶向基因主要富集在脂肪酸降解、范可尼贫血(Fanconi anemia)通路以及脂肪酸代谢等通路上。Real-time RT-PCR验证结果显示，代表性差异circRNA(包括circRNA.6730、circRNA.3650和circRNA.4321)的相对表达量在TiO2 NPs染毒组和对照组之间差异有统计学意义，与测序结果一致。结论：TiO2 NPs可诱导circRNA表达谱发生改变，提示表观遗传学可能在肝细胞毒性机制中发挥重要作用。

• 单位
  公共卫生学院; 北京大学