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张照斌课题组成员在反复试验 张照斌课题组成员在反复试验


3月1日，《自然·通讯》刊登了北京大学城市与环境学院张照斌副教授为第一作者的文章“Fluorene-9-bisphenol is anti-oestrogenic and may cause adverse pregnancy outcomes in mice”。张照斌等研究发现，作为双酚A（BPA）替代物的双酚芴（BHPF）尽管没有雌激素效应，却有很强的抗雌激素效应，可以造成小鼠生殖发育损失，引起不良妊娠结局。
双酚A是一种用于制作聚碳酸酯、环氧树脂等塑料材料的主要原料，含双酚A的塑料广泛用于制作食品包装材料和饮水杯中。近年来，一些研究显示双酚A会从包装材料和水杯中析出并迁移到食物和水中，进入人体后会产生类似雌激素的内分泌干扰效应，可引起儿童早熟、肥胖等问题，并增加内分泌相关癌症的发病风险。因此，包括中国在内的许多国家已经限制或禁止将双酚A用于制作婴儿奶瓶、儿童水杯等与食品接触的材料或容器中。如此一来，塑料工业界就寻找到一些新的化学物质来替代双酚A。近年来，科学家陆续发现一些双酚A替代物（如双酚S和双酚F）可能同样具有类似双酚A的雌激素活性，但是双酚A替代物的抗雌激素活性却从未引起人们的重视。该研究首次从抗雌激素活性的角度发现了双酚芴这种新型有毒污染物，并且在国内外首次将抗雌激素活性污染物的生殖发育毒性科学系统地呈现出来。
早在2009年，张照斌等就开始着手这项研究，他们通过将热水装入正常商业渠道购买的“无双酚A”塑料水杯（包括婴儿奶瓶、儿童水杯）中，等水的温度变为常温后进行浓缩，发现水的浓缩液没有雌激素活性，而是具有较强抗雌激素活性；他们通过液相色谱分离，得到了造成抗雌激素活性的物质，并通过核磁鉴定这种物质为双酚芴。
在此之前双酚芴从未被作为一种环境污染物进行毒理研究和报道。为了证实双酚芴的抗雌激素活性并呈现出它的可能毒性，他们利用多种方法和实验进行雌激素效应和抗雌激素效应的检验。首先，利用含有雌激素受体基因的酵母双杂交系统和双荧光素酶转染细胞系统进行双酚芴抗雌激素活性的确认；接着，通过两套小鼠子宫增重实验进行双酚芴抗雌激素活性的活体实验确认；然后，利用基因表达谱芯片对小鼠子宫、卵巢和肝脏基因表达谱进行分析，发现双酚芴暴露小鼠基因表达谱与雌激素暴露小鼠基因表达谱整体上呈现相反的趋势；最后，他们开展了小鼠的长期低剂量暴露实验，发现双酚芴可以降低小鼠子宫重量和子宫内膜厚度，减少小鼠受孕率和产仔数，降低新生仔鼠的体重，甚至造成小鼠流产和死胎等问题；在双酚芴暴露的雄性小鼠中，他们还发现精囊萎缩和精囊囊肿现象。
“双酚A有毒性，标注了‘无双酚A’标识的产品会让很多人误以为它是完全让人放心的，但是没有这个毒性，却有其他毒性。”张照斌说，“这个课题会引起有关企业关注，所有实验操作和研究流程必须要格外扎实可靠，数据和实验结果要经得起任何推敲。” 张照斌特别强调，他们所有实验均进行过两次以上的重复和验证实验。尽管目前没有在人体进行试验，但是他们通过对100名习惯使用塑料水瓶盛装热水的大学毕业生血清样品进行分析，发现双酚芴在7%的血样中都可以检测到，这意味着对双酚芴在人体内的研究，尤其是对孕妇和小孩的影响应加以重视。
该研究成果采用双盲方式审稿，《自然·通讯》杂志审稿人给予了很高的评价。一位审稿人认为“这些是重要的和原创的观察，在全球具有重要的影响”，另一位审稿人认为“这是一个非常彻底、有说服力和有趣的工作。 作者进行了跨多学科的实验，使用了所有支持他们研究所需要的材料”。
该研究成果被选为研究亮点在亚洲自然杂志网刊出，引起社会和学界的广泛关注。一周内，根据期刊网站的统计，点击阅读量达到12000多次，远高于同时期的文章点击量。国内外的数百家学术机构和新闻媒体对该成果进行了报道，著名科学新闻杂志《新科学家》和著名科普杂志《科技新时代》进行了专栏报道。
论文发表后，英文版《科学媒介中心》以《专家对双酚芴（BHPF）和小鼠的反响》为题专门采访了英国著名科学家、爱丁堡大学男性生殖健康研究组负责人理查德·夏普教授，夏普教授说：“有关双酚A的活性、人体暴露量、代谢等方面人们已经知道很多，正是这种对双酚A的理解使得监管机构能够确定双酚A对我们的健康构成风险。相比之下，我们对双酚A的替代化学品了解很少。因此，这项研究通过精良的设计和操作，提醒我们，将一种使用的化学品替换为另一种化学品时需要基于以实验证据为主导的过程，否则我们可能会受更多的伤害。”
城市与环境学院胡建英教授和实验动物中心朱德生副教授是论文的共同通讯作者，张照斌的硕士研究生胡莹、郭记龙、余彤、孙利北、范晓琳和拔尖计划本科生肖璇、李俊禹、郭旋、程思宇，日本岐阜大学的Tsuyoshi Nakanishi副教授和Youhei Hiromori博士，城市与环境学院万祎研究员和实验动物中心李军副教授也参与了该项研究，是论文的共同作者。
张照斌说：“我一直认为，环境科学的研究不能脱离生活实际，它应该切实帮助大家认识到环境中的危害所在，在现实生活中有效避免接触有害物质，同时对政府部门制定相关的政策和标准提供理论依据。”
2014级环境科学专业硕士研究生郭记龙回忆起整个团队几乎每天都在实验室的日子，说：“科学研究需要高投入的体力劳动和脑力劳动，结果是未知的，我们的工作像滚雪球一样，不断积累着往前走，不知道下一步是什么环境，需要不断思考，修订方向和目标。张老师对实验的要求很严格，他常告诉我们：‘做实验要有预见性，在文献积累、前期设计的时候就要用心，做实验的过程严谨，结果分析严谨，结果越接近真实。’每次实验前，张老师都会提前给出有预见性的建议，减少不必要的人力、物资和时间上的浪费。”
该研究得到了国家自然科学基金项目（基金号：21377007, 41330637）的支持，且与之前“雌激素相关受体介导的环境内分泌干扰物质的信号通道研究”基金号：20877003）的研究课题直接联系。