第一作者：姚媛博士生（北京大学）、陈曦博士（北京大学,深圳建科院）

通讯作者：朱彤教授（北京大学）

论文DOI:10./j.jhazmat..

摘要

近日，北京大学朱彤教授团队在JournalofHazardousMaterials上发表了题为“DifferencesintranscriptomeresponsetoairpollutionexposurebetweenadultresidentswithandwithoutchronicobstructivepulmonarydiseaseinBeijing:Apanelstudy”的最新研究成果。该成果依托朱彤教授团队开展的COPDB(COPDinBeijing)定群研究，利用空气污染物在线监测站对细颗粒物PM2.5的质量浓度、温度和相对湿度进行高时间分辨率地连续监测，同时利用高通量组学技术对受试者全血转录组进行测序。研究发现短期PM2.5暴露与受试者全血转录组响应存在显著关联，且这种响应及对应的生物通路在慢性阻塞性肺疾病患者（简称慢阻肺）和非慢阻肺人群之间存在明显差异。

研究背景

慢阻肺是一种具有气流阻塞性特征的慢性呼吸系统疾病。我国20岁及以上成年人中慢阻肺的患病率为8.6%，即约1亿人患有慢阻肺。相关研究提示空气污染暴露可能是慢阻肺的诱因之一，慢阻肺患者也可能是空气污染暴露的易感人群，但其生物学机制尚不明确。近年来组学技术发展迅速，RNA作为连接DNA与蛋白质的桥梁，反映了细胞功能状态的动态变化，从转录层面研究基因表达情况，可能揭示空气污染物暴露的健康效应机制。

研究历程

年至年间，朱彤教授团医院及北京市西城区什刹海社区卫生服务中心开展合作，完成了COPDB定群研究的现场工作。研究招募了53名稳定期慢阻肺患者和82名非慢阻肺人群，共计完成了次跟踪随访。COPDB定群研究通过了北京大学生物医学伦理委员会的批准(批件号:IRB–)，并申请了中国临床试验注册号(注册号:ChiCTR)。

COPDB定群研究的技术路线如图1所示。每次随访过程中，研究团队测量每名受试者的呼出气一氧化氮、血氧饱和度等生理功能指标，并收集血液、尿样及呼出气冷凝液等个体生物样品，分析获得多种心肺系统及代谢损伤的生物标志物。在空气污染物暴露评估方面，利用在什刹海社区卫生服务中心楼顶搭建的空气污染物在线监测站，对随访期间的气态污染物、颗粒物质量浓度、颗粒物粒径谱分布、碳质组分、金属元素等进行连续监测，同时采集PM2.5的滤膜样品和受试者个体暴露滤膜样品，对多种组分进行全面分析。

图1.COPDB定群研究设计

研究团队对COPDB项目受试者全血进行了RNA提取和转录组高通量测序，通过线性混合效应模型评估其与短期PM2.5暴露的关联。研究发现平均1天、7天和14天PM2.5的暴露与慢阻肺和非慢阻肺人群全血转录组响应均存在显著关联，且这些关联在两类人群之间存在较大差异。进一步的，研究团队通过MetaCore富集分析揭示了慢阻肺和非慢阻肺人群与PM2.5暴露相关的转录本富集于不同的生物通路。例如，平均7天PM2.5暴露与慢阻肺患者Notch信号通路存在显著关联（图2）。

图2.平均7天PM2.5暴露与慢阻肺患者Notch信号通路存在显著关联

成果小结

该研究表明，慢阻肺和非慢阻肺人群在空气污染暴露响应的转录层面存在差异。转录组可以作为探究空气污染暴露健康效应机制的新方法。未来研究中，团队将同步分析转录组和其它临床及亚临床生理指标对于空气污染暴露的响应，以便更系统地探索空气污染暴露的健康效应机制，及不同人群产生易感性的原因。

北京大学环境科学与工程学院博士生姚媛和陈曦为该论文共同第一作者，朱彤为通讯作者。该项研究获得科技部项目（CB）、国家自然基金委重大项目（）、创新群体项目（、）的支持。

COPDB定群研究相关文献：

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