与基因突变无关 科学家揭秘空气污染引发肺癌机制

一项对人类健康数据和小鼠实验的全面研究显示，空气污染可能是通过创造一个炎症环境而非导致DNA突变，促使携带致癌突变的细胞增殖，从而引发癌症的。

这项4月5日发表于《自然》的研究结果，揭示了环境暴露引发癌症的机制，并试图找寻预防癌症的方法。

“我们认为，暴露于致癌物可能会导致人们患癌，但实际上这种暴露不会对DNA产生任何影响。”英国剑桥大学医学遗传学家Serena Nik-Zainal说，并非每一种致癌物都是“诱变剂”。

空气污染每年造成全球数百万人死亡，其中25万多人死于肺癌。不过，Nik-Zainal说，研究空气污染如何引发癌症一直很困难，部分原因是空气污染的影响不如其他致癌物，如烟草烟雾或紫外线那么明显。

为了揭示这一机制，伦敦弗朗西斯·克里克研究所的Charles Swanton和同事从英国、加拿大、韩国、中国台湾等地搜集了环境和流行病学数据。为了减少烟草烟雾对数据的影响，研究小组重点研究了携带EGFR基因突变的肺癌。这些突变在从不吸烟的人群中更常见。研究结果发现，携带EGFR突变的肺癌与PM2.5或更小可吸入颗粒物的空气污染有关。

为了解更多信息，研究人员设计了携带人类癌症相关EGFR突变的实验小鼠。与未暴露于颗粒物的对照组小鼠相比，接触空气污染颗粒物的小鼠更易患上肺癌。

不过，尽管肺癌发病率较高，但小鼠肺细胞中的突变数量并没有增加。相反，在暴露于颗粒物后，它们出现了持续数周的炎症反应迹象。一些涌向肺部的免疫细胞表达了名为IL-1β的促炎蛋白。用一种阻断IL-1β的抗体治疗小鼠，可降低其肺癌发病率。

该研究表明，空气污染促进了肺部已经存在的突变细胞增殖，这可能是衰老过程中DNA错误积累的结果。

“空气污染导致癌症的主要机制不是诱导新的突变，而是这种持续性炎症使疾病难以治愈。这对突变细胞生长成肿瘤至关重要。”美国加州大学旧金山分校研究人员Allan Balmain表示。

此前的研究发现，有时会在健康组织中发现携带与癌症相关突变的细胞。Swanton与合作者研究了非癌性肺组织中EGFR突变的频率，发现大约每60万个细胞中就有一个存在EGFR突变。

“虽然罕见，但确实存在。”论文作者之一、弗朗西斯·克里克研究所的Emilia Lim说。

这一发现与Balmain同合作者之前的研究结果吻合。他们测试了20种已知或疑似的人类致癌物，发现其中大多数不会增加小鼠的DNA突变数量。Balmain说：“人们逐渐意识到，致癌物不必通过直接改变DNA序列发挥作用。”

如何防止携带突变的细胞被空气污染等环境因素激活?Balmain表示，由于数百万人暴露于高水平空气污染中，因此，用IL-1β阻断药物进行治疗成本昂贵且不可行，并可能给原本健康的人带来不必要的副作用。在他看来，对抗炎症的简单饮食干预措施可能会降低患某些癌症的风险。

相关论文信息：

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