根据对人类健康数据和实验室小鼠实验的全面研究发现，空气污染可能导致肺癌不是通过突变DNA，而是通过创造一个炎症环境，鼓励具有现有癌症驱动突变的细胞增殖。根据这一研究，新的预防肺癌发生的策略是如何减少污染导致的慢性炎症，有学者建议采用某些抗炎症的饮食疗法预防这种癌症。
研究结果于4月5日发表在《自然》杂志上1，这提供一种解释由环境暴露引起的其他癌症的机制，并可能提供预防癌症的新策略。“这个想法基本解释是，引起癌症发生的致癌物不一点必需是DNA突变。”英国剑桥大学的医学遗传学家Serena Nik-Zainal说。“不是每种致癌物都必需是基因诱变剂。”
空气污染每年导致全球数百万人死亡，其中包括肺腺癌，这一类型的癌症能导致250万人死亡。但是，很难确定空气污染如何引发癌症，部分原因是空气污染的影响不如烟草烟雾或紫外线等更容易研究的致癌物质的作用那么明显，Nik-Zainal说。
How air pollution causes lung cancer — without harming DNA (nature.com)
为了揭示这一机制，伦敦弗朗西斯·克里克研究所的癌症研究员查尔斯·斯旺顿（Charles Swanton）及其同事从英国、加拿大、韩国和中国台湾挖掘了环境和流行病学数据。为了减少烟草烟雾对数据的贡献，研究小组专注于携带EGFR基因突变的肺癌。这些突变在从未吸烟的人的肺癌中比在吸烟者中更常见。（表皮生长因子受体（EGFR）是原癌基因C-erbB-1的表达产物，是一种跨膜蛋白，是表皮生长因子受体家族第1个成员。EGFR基因突变的病因尚不十分明确，随着对EGFR基因突变的基础研究发现EGFR基因突变在临床特征上主要集中在一些优势人群中，如亚裔、腺癌、女性、非吸烟者。）
研究小组发现，携带EGFR突变的肺癌与暴露于直径为2.5微米或更小的可吸入颗粒形式的空气污染有关，也就是我们经常说的PM2.5。这种污染是由内燃机、燃煤发电站和燃烧木材排放的。
为了了解更多信息，研究小组设计了实验室小鼠携带与人类癌症相关的EGFR突变。暴露于与PM2.5的小鼠比未暴露的对照小鼠更容易患肺肿瘤。尽管肺癌的发病率较高，但小鼠的肺细胞突变数量并未增加。
相反，有迹象表明在颗粒暴露后持续数周的持续炎症反应。一些涌向肺部的免疫细胞表达一种称为IL-1β的炎症促进蛋白。用阻断IL-1β的抗体治疗小鼠可降低其肺癌的发病率。
综上所述，结果表明，空气污染促进了肺部已经存在的突变细胞的增殖，这可能是衰老过程中积累的DNA错误的结果。“空气污染导致癌症的主要机制不是由于诱导新突变，”加州大学旧金山分校的癌症研究员Allan Balmain说。“正是这种持续的炎症变成慢性的，对于让这些突变细胞长成肿瘤至关重要。”
以前的研究发现，携带与癌症相关的突变的细胞有时会在健康组织中发现3.Swanton和他的合作者研究了非癌性肺组织中EGFR突变的频率，发现它们存在于每600万个细胞中大约一个。“他们在那里，”该研究的共同作者，弗朗西斯克里克研究所的癌症基因组学家Emilia Lim在新闻发布会上说。“它们很少见，但它们确实存在。
肺癌的发现与Balmain及其合作者的先前结果相吻合，他们测试了20种已知或疑似的人类致癌物质，发现其中大多数并没有增加小鼠DNA突变的数量。2.Balmain说，人们越来越意识到，促进癌症的物质不需要通过直接改变DNA序列来起作用，他的实验室正在努力开发不依赖于寻找新突变的致癌物质测试。
那么问题就变成了如何防止携带突变的细胞被空气污染等环境因素激活。Balmain说，由于数百万人暴露在高水平的空气污染中，用IL-1β阻断药物治疗所有这些人是不可行的 - 这将是昂贵的，并且这些药物可能会在其他健康的人中引起不必要的副作用。
相反，Balmain认为，对抗炎症的简单饮食干预可能能够降低某些癌症的风险。“值得重新审视这些问题，并尝试确定你可以采取的最佳饮食因素，这些因素可能有助于预防恶性疾病，”他说。“他们中的许多人很可能会这样做 - 我们不知道，因为我们没有做正确的测试。”
1. Hill, W. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-023-05874-3 (2023).
2. Riva, L. et al. Nature Genet. 52, 1189–1197 (2020).
3. Martincorena, I. et al. Science 348, 880-886 (2015).
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