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前沿合作|環(huán)境污染物的暴露與健康影響研究取得新進(jìn)展
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近期，國家納米科學(xué)中心陳春英院士團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心王亞韡研究員團(tuán)隊(duì)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(cè)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(duì)肺癌轉(zhuǎn)移的影響及分子機(jī)制研究中取得新進(jìn)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(bào)》（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(jī)污染物，其相關(guān)暴露風(fēng)險(xiǎn)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(cè)到，并且可以通過不同的外部暴露途徑進(jìn)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(shí)肺癌是世界上發(fā)病率和死亡率的癌癥，但尚無PFAS對(duì)肺癌影響機(jī)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(cè)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(xì)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(dòng)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(jìn)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(jìn)肺癌轉(zhuǎn)移。在基于細(xì)胞模型的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)經(jīng)PFOA暴露后，肺腺癌細(xì)胞系中的整合素表達(dá)下調(diào)，這與肺腺癌患者的腫瘤中觀察到的表達(dá)趨勢(shì)相似。進(jìn)一步的臨床病例驗(yàn)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(dá)具有顯著負(fù)相關(guān)，證實(shí)了PFOA與整合素的相互作用對(duì)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(jī)制：PFOA主要通過調(diào)控肺癌細(xì)胞骨架重排，改變腫瘤細(xì)胞的力學(xué)性質(zhì)，促進(jìn)肺癌細(xì)胞的遷移、腫瘤干性和免疫逃逸能力上升，從而促進(jìn)肺癌轉(zhuǎn)移和進(jìn)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(dá)與PFOA含量的相關(guān)性
圖3. 全氟辛酸PFOA通過PI3K信號(hào)通路調(diào)控腫瘤細(xì)胞骨架和力學(xué)性質(zhì)，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移
該工作基于臨床現(xiàn)象-動(dòng)物模型驗(yàn)證-細(xì)胞模型研究-分子學(xué)機(jī)制探究的污染物毒理性質(zhì)全鏈條研究范式，首次報(bào)道了PFAS可以誘導(dǎo)肺癌發(fā)展及轉(zhuǎn)移的毒性效應(yīng)，進(jìn)一步加深對(duì)PFAS毒理性質(zhì)的認(rèn)知，為制定合理的管控政策提供實(shí)驗(yàn)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng) (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(xiàng)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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