與基因突變無(wú)關(guān) 科學(xué)家揭秘空氣污染引發(fā)肺癌機制

一項對人類(lèi)健康數據和小鼠實(shí)驗的全面研究顯示，空氣污染可能是通過(guò)創(chuàng )造一個(gè)炎癥環(huán)境而非導致DNA突變，促使攜帶致癌突變的細胞增殖，從而引發(fā)癌癥的。

這項4月5日發(fā)表于《自然》的研究結果，揭示了環(huán)境暴露引發(fā)癌癥的機制，并試圖找尋預防癌癥的方法。

“我們認為，暴露于致癌物可能會(huì )導致人們患癌，但實(shí)際上這種暴露不會(huì )對DNA產(chǎn)生任何影響。”英國劍橋大學(xué)醫學(xué)遺傳學(xué)家Serena Nik-Zainal說(shuō)，并非每一種致癌物都是“誘變劑”。

空氣污染每年造成全球數百萬(wàn)人死亡，其中25萬(wàn)多人死于肺癌。不過(guò)，Nik-Zainal說(shuō)，研究空氣污染如何引發(fā)癌癥一直很困難，部分原因是空氣污染的影響不如其他致癌物，如煙草煙霧或紫外線(xiàn)那么明顯。

為了揭示這一機制，倫敦弗朗西斯·克里克研究所的Charles Swanton和同事從英國、加拿大、韓國、中國臺灣等地搜集了環(huán)境和流行病學(xué)數據。為了減少煙草煙霧對數據的影響，研究小組重點(diǎn)研究了攜帶EGFR基因突變的肺癌。這些突變在從不吸煙的人群中更常見(jiàn)。研究結果發(fā)現，攜帶EGFR突變的肺癌與PM2.5或更小可吸入顆粒物的空氣污染有關(guān)。

為了解更多信息，研究人員設計了攜帶人類(lèi)癌癥相關(guān)EGFR突變的實(shí)驗小鼠。與未暴露于顆粒物的對照組小鼠相比，接觸空氣污染顆粒物的小鼠更易患上肺癌。

不過(guò)，盡管肺癌發(fā)病率較高，但小鼠肺細胞中的突變數量并沒(méi)有增加。相反，在暴露于顆粒物后，它們出現了持續數周的炎癥反應跡象。一些涌向肺部的免疫細胞表達了名為IL-1β的促炎蛋白。用一種阻斷IL-1β的抗體治療小鼠，可降低其肺癌發(fā)病率。

該研究表明，空氣污染促進(jìn)了肺部已經(jīng)存在的突變細胞增殖，這可能是衰老過(guò)程中DNA錯誤積累的結果。

“空氣污染導致癌癥的主要機制不是誘導新的突變，而是這種持續性炎癥使疾病難以治愈。這對突變細胞生長(cháng)成腫瘤至關(guān)重要。”美國加州大學(xué)舊金山分校研究人員Allan Balmain表示。

此前的研究發(fā)現，有時(shí)會(huì )在健康組織中發(fā)現攜帶與癌癥相關(guān)突變的細胞。Swanton與合作者研究了非癌性肺組織中EGFR突變的頻率，發(fā)現大約每60萬(wàn)個(gè)細胞中就有一個(gè)存在EGFR突變。

“雖然罕見(jiàn)，但確實(shí)存在。”論文作者之一、弗朗西斯·克里克研究所的Emilia Lim說(shuō)。

這一發(fā)現與Balmain同合作者之前的研究結果吻合。他們測試了20種已知或疑似的人類(lèi)致癌物，發(fā)現其中大多數不會(huì )增加小鼠的DNA突變數量。Balmain說(shuō)：“人們逐漸意識到，致癌物不必通過(guò)直接改變DNA序列發(fā)揮作用。”

如何防止攜帶突變的細胞被空氣污染等環(huán)境因素激活?Balmain表示，由于數百萬(wàn)人暴露于高水平空氣污染中，因此，用IL-1β阻斷藥物進(jìn)行治療成本昂貴且不可行，并可能給原本健康的人帶來(lái)不必要的副作用。在他看來(lái)，對抗炎癥的簡(jiǎn)單飲食干預措施可能會(huì )降低患某些癌癥的風(fēng)險。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05874-3