Ecotoxicology and EnvironmentalSafety|Identification of reliable reference genes for gene expression studies in mouse models under microplastics stress
2023年1月23日，吉林大学张大奕教授、浙江中医药大学基础医学院刘明英副教授团队应用长光辰英核心产品——P300共聚焦拉曼光谱仪在《Ecotoxicology and Environmental Safety》期刊上发表了题为“ Identification of reliable reference genes for gene expression studies in mouse models under microplastics stress” 的论文。该研究利用共聚焦拉曼光谱确定了微塑料在小鼠肾组织内的累积。
一、研究背景
二、 实验设计
本研究中，尽管HE染色结果没有发现小鼠肾脏细胞存在明显的病理学变化，但共聚焦拉曼光谱鉴定结果表明，小鼠肾脏组织内存在聚丙烯微塑料（PP-MPs）累积现象。在此基础上，研究人员采用qPCR技术对小鼠肾脏组织内参基因稳定性进行了比较分析，获得了一组可用于研究小鼠微塑料暴露模型中基因表达谱的可靠内参基因。
三、研究结果
本研究首先构建了小鼠PP-MPs暴露模型，采用65％硝酸和30％过氧化氢对肾脏组织进行消解后，使用P300共聚焦拉曼光谱仪检测微塑料颗粒，确认了PP-MPs在小鼠肾脏组织中的累积现象。
（A）PP-MPs以碎片化形态为主；（B）PP-MPs的特征拉曼峰主要位于672、888、1060、1104、1300、1326、1410、1454、1654、1686、2870、2932和2984 cm-1；（C）肾脏中疑似PP-MPs颗粒，放大倍数为20倍；（D） PCA-LDA评分图，证实肾脏中疑似PP-MPs颗粒与PP-MPs具有高度一致的光谱特征。
使用HE染色法对确认PP-MPs存在积累现象的小鼠肾脏组织进行病理学观察，没有观察到明显的肾小管腔阻塞和肾小管空泡化，且刷状缘结构清晰可见，表明PP-MPs没有造成显著的直观肾脏损伤。
通过RT-qPCR方法，评估了广泛使用的多种内参基因表达稳定性。根据 geNorm，NormFinder，BestKeeper和Delta Cq四种算法效果评估，表达最稳定的内参基因包括Cox4i1、Rps3、Rps9、Rps18和Gapdh。相关研究结果支持了实验假设，即PP-MPs可以进入小鼠肾脏并形成积累，产生的应激作用没有导致小鼠肾脏产生明显的病理学变化；选择表达稳定的内参基因，可以为后续微塑料暴露小鼠组织的基因表达研究提供可靠的内参数据。
四、结论
尽管在本研究构建的小鼠PP-MPs暴露模型中，HE染色法未见明显肾组织损伤现象，但拉曼光谱解析和多变量分析结果证实了小鼠肾脏中存在PP-MPs积累现象，并且通过对PP-MPs暴露条件下内参基因稳定性的qPCR分析，首次提供了表达稳定和可靠的内参基因，适用于小鼠PP-MPs暴露模型中的肾脏功能基因表达研究，为MPs的动物健康影响研究提供了线索。
五、 拓展阅读
六、 辰英价值
该研究中采用的P300激光共聚焦拉曼光谱仪，该仪器是长光辰英研制的一款高端科研级激光共聚焦拉曼光谱仪。仪器集高灵敏度、高稳定性为一体，内置独特的多维校正装置，保证样品光谱不受测试环境干扰，满足拉曼数据库构建对光谱稳定性的要求；全自动数据采集，大大提高科研效率；搭载深度学习算法，帮助用户自建专属数据库；HOOKE IntP智能分析软件，可帮助用户深度挖掘图谱内在信息。同时，P300具有强大的扩展功能，可为不同应用场景提供完整的解决方案。
七、 研究团队介绍
张大奕-吉林大学新能源与环境学院教授
长期从事环境污染物毒性与生物安全的快速检测技术开发和在线检测设备研制工作。主要理论创新包括污染物诱导毒性应激响应的交叉调控机制、基于全细胞生物传感器-生物拉曼光谱耦合的环境风险溯源原理、病原体生物风险跨生态屏障机制与溯源原理。
2003年至今，已主持国家级项目3项，参与国家级项目10项，包括多项国家重点研发项目；发表SCI收录论文200余篇，总影响因子1470，WoS被引用3800余次，H指数34。热点论文2篇，高被引论文4篇，Nature Index（自然指数）收录论文22篇。
“浙江省高校领军人才培养计划”青年优秀人才，现主要从事环境污染物的健康风险研究，先后主持国家基金青年及面上项目等5项，以第一作者及通讯作者发表SCI论文10余篇，授权国家发明专利1项，软件著作权1项。2017年入选浙江省151人才工程第三层次，2019年入选浙江中医药大学“5151远志人才工程”远志优博。
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