前沿合作|環(huán)境污染物的暴露與健康影響研究取得新進展

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近期，國家納米科學(xué)中心陳春英院士團隊與中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心王亞韡研究員團隊合作，通過采集健康志愿者和肺腺癌患者的血液和組織樣本，使用島津公司的液相色譜三重四極桿質(zhì)譜儀（LCMS-8060），靶標(biāo)測定不同人群中全氟和多氟烷基化合物的濃度水平和分布特征，在全氟和多氟烷基化合物（Per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS）暴露對肺癌轉(zhuǎn)移的影響及分子機制研究中取得新進展。相關(guān)研究成果以Increased perfluorooctanoic acid accumulation facilitates the migration and invasion of lung cancer cells via remodeling cell mechanics為題，發(fā)表于PNAS《美國國家科學(xué)院院報》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2024, 121 (51), e240857512）。

PFAS是廣泛存在的新型持久性有機污染物，其相關(guān)暴露風(fēng)險和不良健康影響已經(jīng)引起世界各國的高度關(guān)注。PFAS可以在多種環(huán)境和生物基質(zhì)中檢測到，并且可以通過不同的外部暴露途徑進入人體，并通過血液循環(huán)分布和積累在組織、器官和生物體液中。流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，PFAS的濃度與人類多種疾病顯著有關(guān)，如腎癌、肝癌、卵巢癌等。肺是PFAS富集的靶器官之一，同時肺癌是世界上發(fā)病率和死亡率的癌癥，但尚無PFAS對肺癌影響機理的研究。

本研究通過采集健康志愿者和肺腺癌患者的血液和組織樣本，使用島津高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（LCMS-8060），靶標(biāo)測定不同人群中PFAS的濃度水平和分布特征。結(jié)果表明，全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA)是人體內(nèi)富集含量最高的PFAS單體之一，肺腺癌患者體內(nèi)PFOA污染物含量相較健康志愿者顯著上升；肺癌細胞轉(zhuǎn)移、高分期患者的體內(nèi)PFOA富集量顯著高于低分期的肺癌患者。結(jié)合肺癌動物模型，發(fā)現(xiàn)在環(huán)境相關(guān)劑量下PFOA暴露能夠顯著促進肺內(nèi)轉(zhuǎn)移和胸腔轉(zhuǎn)移，并且呈現(xiàn)劑量依賴性，提示PFOA暴露能夠促進肺癌轉(zhuǎn)移。在基于細胞模型的驗證實驗中，發(fā)現(xiàn)經(jīng)PFOA暴露后，肺腺癌細胞系中的整合素表達下調(diào)，這與肺腺癌患者的腫瘤中觀察到的表達趨勢相似。進一步的臨床病例驗證結(jié)果表明，肺腺癌患者的腫瘤中PFOA的含量水平與整合素蛋白表達具有顯著負相關(guān)，證實了PFOA與整合素的相互作用對腫瘤的發(fā)展起著重要的作用。本研究提出了PFOA促肺癌發(fā)展的潛在機制：PFOA主要通過調(diào)控肺癌細胞骨架重排，改變腫瘤細胞的力學(xué)性質(zhì)，促進肺癌細胞的遷移、腫瘤干性和免疫逃逸能力上升，從而促進肺癌轉(zhuǎn)移和進展。

圖1. 健康志愿者和肺腺癌患者體內(nèi)PFAS的賦存水平和特征

圖2. 肺腺癌患者體內(nèi)整合素蛋白的表達與PFOA含量的相關(guān)性

圖3. 全氟辛酸PFOA通過PI3K信號通路調(diào)控腫瘤細胞骨架和力學(xué)性質(zhì)，促進腫瘤轉(zhuǎn)移

該工作基于臨床現(xiàn)象-動物模型驗證-細胞模型研究-分子學(xué)機制探究的污染物毒理性質(zhì)全鏈條研究范式，首次報道了PFAS可以誘導(dǎo)肺癌發(fā)展及轉(zhuǎn)移的毒性效應(yīng)，進一步加深對PFAS毒理性質(zhì)的認知，為制定合理的管控政策提供實驗基礎(chǔ)和理論支持。

國家納米科學(xué)中心博士研究生梅婕、解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心胸外科副主任醫(yī)師江繼鵬、中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心博士研究生李曌、國家納米科學(xué)中心碩士研究生潘越和許克為本文的共同第一作者。中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心黎娟副研究員、國家納米科學(xué)中心劉穎研究員和陳春英研究員為共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項 (B類)、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院創(chuàng)新工程和新基石研究員項目等的支持。本工作研究過程中，島津中國創(chuàng)新中心郭彥麗博士、楊曉春老師在目標(biāo)化合物的快速準(zhǔn)確方法學(xué)開發(fā)中提供了大量的協(xié)助及技術(shù)支持工作。

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