随着世界科技的革新和材料科学的发展，越来越多的新型化合物被合成并应用到人们的日常生活当中，这些材料 在 为人们 生活带来便利 的同时也 对 对 环境造成了 不同程度的 危害。以往的毒理学研究中 人们大多关注环境污染物或药物对成体细胞的影响，然而近年来的研究显示，细胞发育的过程往往比成体细胞更为敏感，因此对发育毒性的研究应当受到重视。
      本文首先以 持久性有机污染物 F-53B和 PFOS为例， 借助 干细胞毒理学研究系统，结合转录组分析技术对二者的发育毒性进行了较为详细 地 研究。 PFOS在2009年已被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥 尔摩公约》。 F-53B作为 PFOS的替代物，广泛 应 用于 电镀工业中，用来 抑制剧毒酸雾的产生。 但由于毒性不明确，其生产和使用并未被限制。 目前已经有一些研究显示 F-53B和 PFOS暴露会对神经和心脏的发育造成不良影响，但证据 较为匮乏 。
      使用小鼠拟胚体分化模型，研究了 F-53B和 PFOS对胚胎早期发育过程的影响。实验结果显示，非致死浓度的 F-53B和 PFOS处理会干扰外胚层标志基因Fgf5、 Krt14、中胚层标志基因 T、 Mesp1和内胚层标志基因 Sox17的表达，暗示F-53B和 PFOS对于胚胎发育早期 的 各种过程 均有 影响。
      F-53B和 PFOS处理 能够 抑制拟胚体分化过程 中 外胚层的分化， 而 外胚层可以分化出神经 系统 ，因此使用小鼠胚胎干细胞单层神经分化 模型 进一步研究了 F-53B和 PFOS是否可以影响神经分化 。 发现在神经外胚层分化过程中 F-53B和PFOS处理会抑制神经外胚层标志基因 Sox1、 Sox3、 神经前体标志基因 Nestin、Pax6以及神经突标志基因 Map2的表达 。 另外 处理组中 MAP2蛋白的表达水平以及 MAP2阳性细胞也减少 ，说明 F-53B和 PFOS会 靶向影响 神经分化 过程 。
      随后 我们按照胚胎发育 过程 中脏器出现的先后顺序进行 器官毒性 研究， 心脏 作为最先出现的器官，需要重点关注。 以人胚胎干细胞心脏分化系统为例研究了 F-53B和 PFOS对中胚层的影响。通过对细胞形态的观察 、 荧光定量 PCR和免疫染色实验，发现 F-53B和 PFOS处理在不导致细胞死亡的情况下会降低TNNT2和 NKX2.5等心肌相关标志基因的表达，造成 TNNT2和 NKX2.5阳性细胞的减少，还 会导致心脏分化末期出现一种“鹅卵石”状的细胞 。 借助转录组测序技术和免疫荧光染色实验，成功鉴别了“鹅卵石”状细胞的类型是 WT1阳性的心外膜细胞。随后对 F-53B和 PFOS的心脏发育毒性进行 数据 挖掘， 发现 F-53B和 PFOS均会影响 WNT、 IGF、 BMP和 FGF通路相关基因 并且 F-53B和PFOS的心脏发育毒性可能部分源于二者对 WNT通路的过度激活。
      对心脏发育毒性的研究显示 转录组测序技术在干细胞毒理学研究中能够提供大量的毒性效应和毒性机制相关 信息。 更进一步地 ，我们对其他典型环境污染物的 转录组数据进行了 深度 挖掘。 期待 从中发掘 各种 不同 类别 环境污染物的 毒性效应 和分子 机制， 并 从中总结出规律， 为接下来的 研究提供线索。
      在 对内分泌干扰物类 环境 污染物的研究中， 卤代 阻燃剂类 化合物肝脏毒性测序数据的挖掘显示，三种化合物 对 肝脏 分化 基因 表达的 影响TCBPA>TBBPS>TBBPA。限定性内胚层阶段，三种化合物均影响 FZD10、 FOXB1、IGSF10和 NPTX1的表达，暗示限定性内胚层分化被干扰，并且与中内胚层发育相关的 WNT通路也被干扰。肝母细胞阶段，三种化合物处理均抑制肝脏代谢相关基因，说明肝脏分化被抑制，并且 TCBPA下调的基因还包括 PPAR通路相关靶基因和 RXRG受体， 暗示 TCBPA可能在肝母细胞阶段影响了 PPAR通路从而影响了肝脏分化。
      对卤代阻燃剂的神经外胚 层发育毒性 的数据 挖掘结果显示，神经外胚层 分化过程 中 五种卤代阻燃剂影响的基因数 目： TBBPS>TCBPA>BDE-209> TBBPA  >BDE-47，其中 TBBPS和 TCBPA均能显著抑制前脑和中脑发育相关基因的表达， BDE-209会抑制中脑发育相关基因的表达，说明上述三种化合物都 具有抑制神经分化的作用。 TBBPS处理还会抑制 LEFTY1、 WLS、 WNT8B、NODAL和 HES3等发育相基因的表达，暗示如果分化实验继续进行，可能能够观察到更明显的神经毒性效应。
      对双酚类化合物胚胎发育毒性数据的挖掘显示，三种双酚类化合物影响的基因数 目： BPS>BPF>BPA。在分化的早期，双酚类化合物显著促进中胚层标志基因 T、中胚分化相关基因 Shh和 Hox家族基因的表达，同时抑制神经前体标志基因 Pax6的表达，说明三种双酚类化合物 异常 促进中胚分化，同时抑制神经分化。分化后期双酚类化合物处理会促进心脏标志基因 Tnnt2、 Myh6、平滑肌标志基因Tagln、 Cnn2和 胞外基质相关胶原蛋白基因的表达，暗示心脏和平滑肌分化被促进。有趣的现象是双酚类化合物处理倾向于激活拟胚体分化过程中基因的 表达，虽然 抑制的基因 数目 很少， 但仍 显示出双酚类化合物的致毒机制与其他环境污染物不同 。
      综上所述，本文利用胚胎干细胞毒理学模型研究并证实了 F-53B和 PFOS的胚胎发育毒性、神经发育毒性和心脏发育毒性。借助转录组测序技术重点研究了F-53B和 PFOS对心脏发育的毒性效应和致毒机制，发现 F-53B和 PFOS处理 会干扰心脏发育中不同细胞类群的比例， 促使 一部分 细胞分化成心外膜细胞 而这种影响 部分 是由于 F-53B和 PFOS干扰了 WNT信号通路 造成的 。 随后对 多种典型环境污染物的数据进行挖掘 ，验证了在不同分化过程中卤代阻燃剂和双酚类化合物处理产生的发育毒性效应，并且在分析结果中发现了许多关键信号通路相关分子，为进一步揭示上述化合物的致毒机制提供了线索。