背景:百草枯是世界范围内最为广泛应用的除草剂之一,化学名称为1-1-二甲基-4-4-联吡啶阳离子盐。由于误服或自杀等原因,百草枯对人类危害极强,中毒后死亡率高达80%90%,目前并无特效的解毒药。百草枯的毒性主要来源于它的氧化性质,它进入人体后通过产生一系列活性氧类物质会伤害细胞线粒体,脂质,DNA分子,蛋白质,造成细胞死亡,但抑制活性氧,或使用抗氧化剂并不能有效解除百草枯的毒性。根据已有研究发现细胞的氧化应激、炎症反应、补体活化、纤维化以及自噬等都参与了百草枯引起的细胞死亡,分子机制非常复杂,目前仍不是完全清楚,使用相应的抗性药物或抑制剂治疗百草枯中毒效果甚微。目的:在人肺癌上皮细胞A549中,利用CRISPR/Cas9人类全基因组敲除文库筛选出潜在的抗百草枯基因,并对筛选出的基因做初步的鉴定和机制研究,为百草枯中毒的解救方法以及分子机制的探究提供理论依据或思路。方法:将CRISPR/Cas9全基因组敲除文库质粒进行扩增并包装慢病毒,测试病毒滴度后感染A549细胞（控制MOI≤0.3）,经嘌呤霉素抗性筛选后,使用百草枯处理10代后,进行全基因组测序和生物信息学分析,通过排除假阳性和假阴性结果后获得富集sg RNA所对应的候选基因。设计敲除候选基因的sg RNA,包装慢病毒后感染A549细胞,建立候选基因敲除细胞系。通过CCK8存活实验检测候选敲除基因对百草枯引起死亡的抗性作用。为了研究候选基因耐受百草枯毒性分子机制,使用q PCR和western检验是否mir-6766基因参与调控POR基因的表达。使用ELASA检测百草枯处理下细胞上清中HMGB1的表达水平,热稳定转移和表面等离子共振实验验证HMGB1与百草枯的结合作用。通过RNA-seq技术分析HMGB1敲除细胞表达差异基因,并构建相关差异基因的敲低细胞系验证其对百草枯的抗性作用。使用q PCR、western blot以及ELASA检测百草枯处理下IL-11的转录,翻译以及分泌表达水平。使用RT-q PCR检测人源重组HMGB1蛋白处理下IL-11和相关胶原蛋白表达量。检测HMGB1抑制剂甘草酸对百草枯中毒的细胞的保护作用。结果:通过CRISPR/Cas9人类全基因组敲除文库在A549细胞中的筛选,得到了sg RNA富集的潜在抗百草枯基因;通过对潜在的候选基因进行进鉴定,发现POR,mir-6766,HMGB1基因敲除后对百草枯引起的细胞死亡具有抗性,使用HMGB1抑制剂甘草酸可以抵抗百草枯引起的细胞死亡;检测发现在不同浓度百草枯处理后HMGB1蛋白的分泌水平升高;研究发现HMGB1敲除后细胞的部分ECM成分下降,敲除HMGB1基因后细胞迁移能力增强;IL-11敲低细胞表现出耐受百草枯表型;使用百草枯处理A549细胞IL-11蛋白水平和分泌水平均有所升高;使用人源HMGB1重组蛋白刺激A549细胞,COL1A1,COL1A2,转录水平升高,MMP2/Timp1 m RNA水平比例失衡,IL-11分泌水平升高。结论:本研究利用CRISPR/Cas9人类全基因组敲除文库,成功筛选出了POR,HMGB1,mir-6766等潜在抗百草枯基因。初步探索这些候选基因介导细胞耐受百草枯的分子机制。发现mir-6766可能通过调控POR的表达量介导细胞具有百草枯耐受表型;HMGB1在百草枯引起的细胞死亡中起到重要作用,并可能通过进一步刺激肺纤维化因子IL-11分子的分泌进而影响肺纤维化进程。这些工作为寻找百草枯的解毒方法提供了理论依据。