高通量转录组学揭示BPA替代物混合物在体外具有累加效应及人相关性作用机制

这篇研究通过高通量转录组学（HTTr）技术，系统评估了7种双酚A（BPA）替代物混合物及其12种单体在乳腺癌细胞（MCF-7）中的毒效关系。研究发现，所有混合物均通过雌激素受体α（ERα）通路呈现累加效应，其中BPAF单体毒性最强，且混合物与单体组分共同扰动细胞增殖相关通路（如TP53抑制、FOXM1激活）。研究首次结合基准浓度模型（BMC）和生物标志物分析，为化学混合物的风险评估提供了新范式。

　　

High-throughput transcriptomics analysis of equipotent and human relevant mixtures of BPA alternatives reveal additive effects in vitro

摘要
随着双酚A（BPA）在多国被限制使用，其替代物的混合暴露日益普遍。本研究采用高通量转录组学（HTTr）技术，在MCF-7乳腺癌细胞中评估了7种BPA替代物混合物及12种单体的毒效关系。通过48小时暴露（0.001–50 μM）和基因表达分析，结合基准浓度（BMC）模型推导转录组学起始点（tPODs）。结果显示，BPAF是活性最强的单体，所有混合物均表现出ERα激活和累加效应。通路分析表明，混合物与单体共同扰动细胞周期调控相关通路。

引言
BPA作为典型的内分泌干扰物，其替代物如BPAF、BPC等同样具有核激素受体干扰特性。流行病学数据显示，人类同时暴露于多种BPA替代物，但混合物效应机制尚不明确。既往研究表明，二元/三元混合物可通过ERα通路产生累加作用，但全转录组水平的系统性研究仍缺乏。本研究通过HTTr技术，首次在人类暴露相关浓度下探索混合物的累加效应。

材料与方法
实验设计包含6种等摩尔混合物和1种基于人尿检测比例设计的复杂混合物（Mix 7）。MCF-7细胞在无血清条件下暴露48小时后，采用TempO-Seq技术检测转录组变化。通过BMDExpress3进行BMC建模，计算25th基因BMC、通路5th百分位BMC等tPODs。采用Running Fisher算法分析ERα等生物标志物活性，并通过IPA解析上游调控因子和经典通路。

结果

1. 细胞活性：所有处理组均未出现细胞毒性（CellTiter-Blue检测）。
2. 转录组特征：TMBPF引发最多差异基因（1191个），而2,4′-BPS最少（168个）。基因累积曲线显示BPAF活性最强（25th基因BMC=0.27 μM）。
3. ERα激活：除2,4′-BPS、P201和TMBPF外，所有混合物及多数单体在≥5 μM时激活50基因ERα标志物，低浓度（≤1 μM）则呈现抑制趋势。
4. tPOD分析：ERα特异性tPOD显示M1最敏感（5th百分位BMC=0.082 μM），预测模型证实混合物呈累加效应（实测/预测BMC比值≈1）。
5. 通路调控：IPA揭示混合物一致抑制TP53/MAGI1，激活TFEB/FOXM1等乳腺癌相关通路。基因分箱显示前200个BMC基因主要富集于增殖调控通路。

讨论
本研究首次通过HTTr技术证实BPA替代物混合物的累加效应模式：

• 毒效关系：BPAF的ERα激活效力超BPA 2倍，混合物tPODs与预测值高度吻合，支持浓度相加模型适用性。
• 机制创新：发现NUPR1（他莫昔芬耐药相关基因）的抑制现象，提示混合物可能干扰乳腺癌治疗靶点。
• 转化价值：建立的LCRD（最低持续反应剂量）方法为低剂量效应研究提供新思路。

局限与展望
当前模型未考虑代谢转化和体内微环境因素，未来需在类器官等复杂系统中验证。研究为制定混合物风险评估指南提供了关键数据支持，凸显HTTr在毒理学研究中的转化潜力。