近日，依托于中科院武漢物理與數學研究所的中國科學院生物磁共振分析重點實驗室的生物波譜及代謝組學研究組，在納米金棒暴露的細胞代謝應答方面取得新進展，相關研究結果發表在Biomaterials上(Biomaterials 34; (2013) 7117-7126)。
十六甲基溴化銨(cetyltrimethyl ammonium bromide，CTAB)表面修飾納米金棒(AuNRs)在DNA檢測、熒光探針、生物成像和光熱治療、靶向藥物傳輸等許多領域展現了良好的應用前景。前人通過電子、光學顯微鏡從細胞形態等宏觀角度發現納米金棒暴露對人類肺泡腺癌上皮細胞(A549)和正常支氣管上皮細胞(16HBE)存在不同的反應特性。推測納米金棒能穿透癌細胞溶酶體進入線粒體，然后蓄積在線粒體中，導致癌細胞氧化應激損傷大量死亡，而納米金棒作用于正常細胞時，并沒有穿透溶酶體進入線粒體，因此正常細胞并未大量死亡。但是，其各自作用的微觀代謝分子機理尚不清楚。
生物波譜及代謝組學研究組張利民副研究員等與國家納米科學中心合作，采用基于NMR檢測的代謝組學方法并結合多變量數據分析手段，詳細比較研究了不同細胞對納米金棒暴露的代謝分子機理。研究結果表明，納米金棒暴露均改變了兩種細胞的微環境，不同程度導致了細胞氧化應激。但是，正常細胞表現為調動了細胞抗氧化機制，且能量代謝受到影響，但細胞未見死亡。而癌細胞則主要體現為線粒體氧化應激損傷，大大抑制了細胞內核苷酸的合成，從而導致了癌細胞大量死亡;此外，兩種細胞的氨基酸含量的顯著升高表明金納米棒暴露導致了大量的應激激素產生。上述結論得到細胞分子熒光染色實驗結果的證實。這些研究成果為研究納米金棒對不同細胞的作用機制提供了詳細的分子信息，為抗腫瘤藥物篩選及其機制研究提供了分子水平的理論基礎。
該研究得到了科技部國家重大科學研究計劃項目課題和國家基金委相關項目的支持。
暴露于納米金棒的A549和16HBE細胞各自代謝應答分子機理
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