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氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）由于其独特的二维结构和优良的物理化学性质，在药物转运、基因治疗、生物成像等方面具有潜在应用价值。 课题组前期研究发现，微米级大小的GO(mGO)与细胞短时间共培育，可以使细胞内产生空泡。初步研究推断这些空泡可能与细胞膜上的水通道蛋白(AQPs)相关，但是空泡产生的具体机理尚不明确。为了进一步探究空泡产生的机理，我们采用慢病毒感染的方法构建了AQP1低表达的A549细胞系(A549/AQP1-)。实验结果表明，mGO与A549/AQP1-细胞共培育后，细胞中依然能产生空泡，且与高表达AQP1的正常A549细胞没有明显的差异。这个结果与课题组前期发现mGO不能使AQP1过表达的U87细胞(U87/AQP1+)和AQP1低表达的正常U87细胞产生空泡的实验结果相一致。由此表明mGO使细胞产生空泡可能与细胞中AQP1表达量没有直接相关性，但不能排除和AQP家族的其他成员相关，其机理有待进一步研究。 在研究过程中我们还发现，mGO使A549细胞产生的空泡对细胞的周期、线粒体膜电位、DNA等没有显著的影响。但是mGO可诱发细胞凋亡。为了深入研究mGO导致细胞凋亡的可能机理，我们系统考察了在mGO的作用下，细胞膜上凋亡相关受体TNF-α、Fas以及细胞内调控细胞凋亡的p53、Caspase8等蛋白表达的变化。研究发现，与mGO共培育，细胞内p53蛋白的表达几乎不受影响，这与前期研究结果mGO短时间与细胞共培育并没有进入细胞的结论相一致。但是我们发现TNF-α在蛋白和m-RNA水平的表达均升高，Fas的蛋白水平表达降低而m-RNA水平表达不变。此外，研究发现与mGO共培育使得Caspase8被激活并切割为活性片段(Cleaved caspase8)。这些结果说明mGO可能通过影响细胞膜上凋亡受体，将凋亡信号传达到细胞内部，激活下游凋亡相关蛋白Caspase8，引发细胞凋亡。上述研究结果表明，mGO使细胞产生的空泡不会对细胞造成损伤，但是mGO可与细胞膜上的蛋白作用，诱发凋亡受体介导的细胞凋亡，致使细胞凋亡。这些基础研究为进一步开发GO在生物医药领域的应用奠定了基础。