甲醛是人类生产生活中的重要污染物之一，它对人体的毒性作用尤其是对呼吸系统的危害是众所周知的。2004年6月，WHO的国际癌症研究机构(IARC)汇集了26位科学家针对甲醛致癌进行评议，会后发布了第153号“甲醛致癌”公报。公报指出：甲醛会导致人类致癌。目前认为甲醛致癌和以下几个方面的毒性作用机制有关：1)蛋白质-DNA铰链、DNA氧化损伤或基因突变；2)遗传毒性，如染色体畸变以及姐妹染色单体交换等；3)提高细胞的增殖速度。然而，这些毒性作用的致癌作用还缺乏充分的直接证据，无法解释部分甲醛动物实验中发现的现象。其中一个例子就是Monticello TM等发现甲醛在诱导肿瘤发生时没有位置特异性，即在甲醛处理的大鼠鼻腔中，发生细胞损伤的部位与与肿瘤发生的部位并不一致。这个结果提示，甲醛致瘤效应可能不是通过对细胞的直接化学损伤来实现的，而是通过其他机制导致细胞发生癌变。最近关于肿瘤干细胞(Cancer Stem Cells，CSCs)的研究成果也许可以为解释以上现象提供可能性。肿瘤干细胞是一类能够导致肿瘤发生的具有自我更新(Self-Renewal)能力的细胞。自我更新是指干细胞分裂后产生一个或两个保留母细胞完全相同性质和功能的子细胞，完成自我复制。自我更新能力使干细胞中存在的突变能够在细胞中代代相传，同时，由于CSCs的多向分化潜能，使得单个突变细胞能够形成肿瘤组织中包含的多种分化细胞。最近研究表明自我更新的失调控，可能是CSCs致瘤的重要原因。CSCs的发现极大丰富了人们对肿瘤发生的理解，为肿瘤的临床研究和治疗开辟了新的方向。基于以上所述，本课题提出以下假说：甲醛能够导致具有自我更新能力的CSCs发生自我更新异常，从而刺激CSCs从失调控的扩增形成肿瘤。通过这种致瘤机制，可以使甲醛致瘤模型中肿瘤发生的部位与细胞损伤的部位不必一致。本课题选用P19细胞系作为研究模型。P19细胞具有与CSCs相似的特性，其中包括多方向分化潜能和自我更新能力。首先用甲醛处理P19细胞，通过细胞形态学特征观察来分析细胞表型的改变，然后通过cDNA表达芯片技术来高通量检测有细胞表型改变的细胞在甲醛处理前后基因表达谱，筛选出表达水平改变在2倍以上的基因，通过实时定量PCR在mRNA水平对部分改变基因进行验证。运用生物信息学技术，对甲醛处理前后表达明显改变的基因根据功能进行归类，并对与细胞自我更新相关的基因进行调控通路分析。我们的结果表明：甲醛的加入，导致了干细胞多条自我更新调控通路的异常，其中包括细胞周期中关键的G1／S调控点、TGF-β信号通路、Wnt信号通路等。干细胞自我更新调控通路中的关键基因：NOG(noggin)、Nanog、Id、Sfrp2以及几种重要的细胞周期蛋白等。实验为甲醛对细胞自我更新调控提出可能的理论依据。来探讨甲醛通过CSCs途径诱导肿瘤发生的可能性，为证明甲醛致癌提供新的理论依据，并为阐明甲醛新的致癌机制奠定基础。