日前，中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室刘思金研究组通过多种DNA甲基化检测和测序手段，揭示了不同纳米材料在低剂量暴露下对全基因组DNA甲基化水平的影响规律。相关研究成果近日在线发表于《先进材料》杂志。

在内外源性刺激下，DNA甲基化水平可发生快速变化以改变细胞的应激和代谢状态，因此DNA甲基化水平改变被视为细胞/机体响应内外源性刺激的敏感的早期指标。目前，对于纳米材料暴露导致DNA甲基化水平改变的变化规律和相关机制等方面存在诸多未知。

该研究发现，纳米银和氧化石墨烯增加基因组甲基化胞嘧啶含量，而相比之下纳米金、碳纳米管、纳米二氧化钛和纳米氧化锌的效应并不明显。高通量的全基因组甲基化测序、基因归类分析和相关的细胞毒性与生理功能评价显示，纳米银和氧化石墨烯引起的DNA甲基化改变可导致多种代谢过程和信号通路的异常，特别是细胞膜相关蛋白与膜骨架蛋白、能量代谢和离子通道蛋白等。这些变化导致细胞出现常规毒性检测方法无法检测出来的损伤效应及适应性与代偿性效应。该研究从表观遗传学角度深入探讨了纳米材料暴露后通过改变DNA甲基化水平而引发细胞损伤的分子机制，对揭示纳米材料的环境健康风险提供了重要的科学依据。同时，作为传统毒性评价方法的补充，DNA甲基化变化所介导的细胞生理与代谢改变可用作敏感的早期检测指标，为纳米材料的安全性评估提供新的思路。