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“十五”第二批国家自然科学基金重大项目申请指南

一、核技术在分子水平上研究典型环境污染物的毒理

环境问题已成为全球共同关注的一个热点，亦是我国经济和社会可持续发展面临的主要问题之一。其中

的一个关键问题则是对环境污染物的科学的危险性评价，即在种群、个体、器官、细胞乃至分子水平上对环

境污染物的科学评价。这种评价的基础是环境毒理学，尤其是分子水平上的环境毒理学研究。

核技术由于其高灵敏度、高准确度、高分辨率、多元素分析能力等特点，更由于核技术可区分生物体中

的内源性物质和外源性物质，因此在环境污染物的吸收、分布、代谢和排泄的研究，尤其是分子毒理机制研

究中常可起到独特的作用。此外，这类毒理学研究需要多种先进核技术的联合应用。在研究环境污染物的过

程中，进一步发展有关的核技术。

本项目拟重点研究环境毒理学领域中一些具有重要科学意义和社会效益，但尚未解决的典型问题：如汞

与脑组织中生长抑制因子结合及其与神经系统中毒的关系，稀土是否进入脑组织及其与认知功能的关系，低

剂量的有机化合物甲基叔丁基醚（MTBE）（无铅汽油的含氧添加剂）等的基因毒性，大气中可吸入颗粒物

的重金属和有机卤族污染物的毒性，以及碳纳米材料在生物体中的分布和分子毒理等。这些科学问题都具有

典型性，既属国际前沿，有创新性和前瞻性，又符合我国国情。

研究目标:

用先进核技术在分子水平上重点研究我国典型的环境污染物（重金属、大气细颗粒物、有机物等）的毒

理作用机制和科学的、定量的危险性评价，以及新型碳纳米材料的毒理。瞄准当前国际环境科学发展动向，

结合我国解决实际环境问题的重要需求，为我国有关的环境治理和决策提供科学依据。

主要研究方向:

1.金属的毒理研究。用分子-中子活化分析等核技术研究汞与生长抑制因子（MT-III）的结合和稀土是

否进入脑组织及其作用于中枢神经系统的机理。

2.可吸入大气颗粒物的细胞毒理研究。用扫描质子微探针等核技术研究PM10和中重金属和有机卤族污

染物对肺和呼吸道以及细胞的毒理。

3.环境低毒有机物的毒理研究。用加速器质谱法研究MTBE、甲酸等的基因毒性和蛋白质毒性及其反

应机制。

4.新型碳纳米材料的细胞和分子毒理研究。用多种核技术研究富勒烯和碳纳米管的放射性标记和在生

物体内的吸收、分布、代谢、排泄和分子毒理。

5.发展用于分子水平环境毒理学研究的核技术。重点发展分子-中子活化分析技术、加速器质谱技术和

基于核微探针的全元素分析等先进核技术方法。

研究期限：4年

拟资助经费：800万元

本领域由数理科学部、化学科学部联合提出，由数理科学部受理申请。

二、与人类健康相关的蛋白质结构和医学成像的同步辐射研究

同步辐射光源以其特有的高亮度、高准直性、良好的相干特性、以及从远红外到硬X射线范围的连续光

谱等性质，已被广泛用于生命科学、环境科学和凝聚态物理等领域，成为当今世界上生命科学及医药科学研

究不可缺少的手段，对于了解蛋白质与疾病的关系以及开展基于蛋白质三维结构的分子和药物设计起着关键

性作用。

活体结构和功能成像技术对医学诊断和治疗水平的提高具有十分重要的意义。目前的医学成像技术其空

间分辨率只能达到毫米数量级和亚毫米数量级，对软组织的衬度分辨率较低。利用同步辐射光源进行医学成

像研究，如X射线相位衬度成像，由于具有较强的穿透性、较高的空间分辨率和好的相干性，不仅可以对软

组织及细胞内部结构进行观察，而且适合于活体和整体观察，其衬度分辨率比常规X射线吸收的密度分辨率

高出1000倍。对一些小的活体动物进行整体断面成像观察，其精度可达到在活体中整体观察显微组织结构和

活细胞的水平。这将是生物医学成像技术的重大创新和突破。

本项目拟通过物理学、生物学和医学等领域专家的结合，基于我国的同步辐射装置，发展具有我国特色

和创新的实验方法，研究与人类健康相关的蛋白质结构和医学成像，推动我国同步辐射在生物和医学中的应

用研究，为今后我国在第三代同步辐射装置上建立生物大分子结构与功能研究平台打下坚实的基础。

科学目标：

1.建立和完善稳定运行的研究生物大分子结构的同步辐射大型综合实验研究平台，主要用于蛋白质晶

体结构测定，同时具有研究蛋白质局域精细结构的能力。发展具有我国特色和创新的实验方法，提

高我国同步辐射光束线的性能，为今后我国在第三代同步辐射装置上建立生物大分子结构与功能研

究平台打下坚