磁场凭借非侵入性的优势被广泛应用于生命科学和医学的基础研究、磁疗、核磁共振和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）等领域。高场磁共振成像因其高分辨率优势而得到快速发展，21.1 T MRI显著地提升了图像的分辨率与灵敏度，为深入解析大脑的神经网络与功能提供了良好的条件。虽然尚未发现最高9.4 T MRI对人体健康有明显的不良影响，但对于更高磁场（譬如超过20 T的超强静磁场）是否会引起安全性的问题目前仍然不清楚。
2023年12月6日，黄继荣教授团队在Frontiers in PlantScience在线发表了题为“Ultra-highstatic magnetic field induces a change in the spectrum but not frequency of DNAspontaneous mutations in Arabidopsis thaliana”的研究论文。该研究首次通过全基因组测序技术精确评估了最大33.0 T的超强静态磁场（相当于地磁场的66万倍）对DNA稳定性的影响（图1）。
图1 超强静磁场处理（A）与样本制备、数据分析（B）示意图
研究发现拟南芥干种子暴露在超强静磁场中1小时不影响基因组的平均自发突变（包括单核苷酸变异与插入、缺失）发生率。但进一步分析表明超强静磁场处理减少了单核苷酸变异中碱基转换（嘧啶到嘧啶或者嘌呤到嘌呤的突变体）的发生比例，特别是33.0T磁场暴露比对照组（地球磁场）显著地降低了碱基转换比例（下降约15%）（图2）。
图2 不同磁场暴露下单核苷酸变异中碱基转换比例
此外，3个以上核苷酸的插入和缺失数量呈现出与磁场梯度的正相关，24.5T磁场（150 T/m）暴露组中的插入缺失的数量约是对照组的5倍（图3）。虽然超强磁场改变了突变的分子谱，但并未观察到突变的有害性增强。同时，突变在染色体上发生的随机性并未改变。我们还观察到磁场梯度越大对种子的早期萌发影响越大。
图3 磁场处理影响每株大于3个碱基的插入和缺失的数目
综上，该研究数据表明最高33.0 T超强静磁场不影响突变发生频率，但改变了突变分子谱，总体上未发现对基因组稳定性具有不良影响。我们的研究结果提示：在磁场安全性评估和磁生物学效应研究中，磁场的强度与梯度都是需要细致考量的。因此，本研究为超强磁场的安全性评估提供了新思路。
上海师范大学博士研究生徐祥、陈蒙娇博士为论文共同第一作者，黄继荣教授为论文通讯作者。超强静磁场设备得到中科院合肥研究院强磁场中心张欣研究员的支持。和也健康研究院的方志财教授和方彦雯工程师参与实验设计。本项目得到和也健康科技有限公司重明鸟计划资助。
原文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2023.1305069/full