实时细胞分析技术助力我国环境与健康风险评估

环境中有毒，有害物质对人体健康影响是当前社会极为关注的问题。2015年全国环境与健康风险评估年会于6月10日-14日在南昌举行。各位与会专家就上述领域和相关热点展开了热烈讨论，并就用哺乳动物细胞对环境中有毒有害物质进行毒性检测及评价进行了广泛交流。

国家疾病预防控制中心，环境与健康相关产品安全研究所的段链研究员采用艾森生物实时细胞分析技术（RTCA)所作的《纳米氧化铜作用于CHO细胞的细胞毒性及实时动态研究》 报告引起与会专家强烈反响，与会专家对该技术在环境与健康影响及风险评估中的应用给与了高度认可，并就该技术及其应用展开了热烈讨论。段链研究员的报告获得了学会优秀论文奖。

一直以来，由于传统体外检测技术的局限性 （灵敏度低，偶然误差大，不能连续获取数据等），我国用哺乳动物细胞对环境中有毒有害物质进行毒性检测及评价以间接获取有毒有害物质对人体影响方面的工作远远落后于其它技术的发展。 段链研究员在本届会议上报告了艾森生物自主研发的实时无标记细胞分析法（RTCA），并用此方法系统地评估了纳米氧化铜这种材料作用于CHO细胞的毒性效应过程。以下内容及数据皆引自段链研究员的上述报告：

由于纳米氧化铜粒子仅为1-100nm尺度范围，是一种致密的聚集体具有一系列的新特性（小尺寸效应、接口效应、量子效应和量子隧道效应），其作用于细胞内部所产生的毒性效应可能与传统的化学物质作用方式不同，因此，按着传统的毒性测定方法无法了解毒性作用的起始时间以及随着时间变化的毒性变化效应，这样可能会忽略纳米材料作用于细胞毒性效应的变化过程。

本研究引入了RTCA实时监测技术，用同一批细胞在多个连续的时间点进行长时间监测，即能避免了不同批次细胞所产生的组间差异，又能实时的观察到细胞毒性起始时间及随着时间变化所产生的毒性变化效应，可以精确的计算不同时间点的IC50值，并提供连续时间点的IC50变化曲线，能够清晰的了解到纳米氧化铜作用于CHO细胞后所产生的毒性效应过程，不同浓度的影响，进而为研究其毒性机制和毒性评价提供准确可靠的信息。

表1：纳米氧化铜作用于CHO细胞不同时间点IC50值

Table1 the IC50 value of CHO cells treated by nanometer copper-oxide indifferent times

作用时间

IC50 （mg/ml）

拟合曲线R2

3小时

1.91

0.923

12小时

0.249

0.996

24小时

0.207

0.990

36小时

0.236

0.980

48小时

0.412

0.982

本研究通过RTCA方法对纳米氧化铜作用于CHO细胞所产生的毒性作用进行了系统的分析。RTCA实时细胞分析系统是近些年来发展并快速成熟的用于在细胞水平对环境中有毒有害进行风险评估的实时细胞评价方法，该方法已被国际上众多研究机构和美国FDA，EPA认可并应用。

该技术基于微电子阻抗技术对被测物质的细胞毒性进行一系列检测和研究。其特点在于，可以对细胞进行无标记实时监测，并可以对同一批细胞不改变培养环境的条件下连续记录被测物质对细胞产生的一系列影响并进行数据分析。在细胞毒性研究中，可以清晰的呈现在不同浓度下细胞的毒性起始时间点及整个毒性效应过程。在RTCA分析系统中，采用无量纲细胞指数CI值，定量评价一系列细胞特征，例如，细胞数量、细胞活性、粘附程度、细胞形态等。