表觀遺傳學可以將人的生活經歷刻在精子里影響後代,而DNA發生的那些變化,則是實實在在地改變了人的遺傳密碼,不用等到後代,過個幾年甚至幾個月就能看到影響。

吸過的煙,吃過的葯,甚至曬過的太陽,都有可能在你的DNA中留下獨特印記,而且很有可能,指向某些讓人聞之色變的癌症。

抽煙改命!科學家繪制香煙等41種致癌物誘導人體基因突變「指紋」 新聞 第1张

(圖源:pixabay.com)

劍橋大學和倫敦大學國王學院的學者們最近幹了件大事,他們共檢查了79種已知或可疑的環境條件和致癌物,繪制了其中41種物質誘導基因突變的特徵圖譜,找到了這些突變相對應的癌症類型[1]。研究發表在《細胞》上。

看着這份長長的名單,反思一下自己過往的生活,自己的DNA還有多少保持着對照組DNA的“純潔性”呢?

遺傳物質都改變了!可長點心吧!

抽煙改命!科學家繪制香煙等41種致癌物誘導人體基因突變「指紋」 新聞 第2张

通訊作者David H.Phillips教授

(圖源:倫敦大學國王學院官網)

早在18世紀,就已經有學者提出,特定的環境因素與癌症發生有關[2]。現在,隨着科學研究的不斷發展和科普工作者的辛勤工作,大家對一些常見的致癌物質有了基本的認識,知道香煙煙霧會增加肺癌風險,苯會增加白血病風險,苯胺染料會增加膀胱癌的風險,等等[3,4,5]。

但是,癌症的發生並不只是因為接觸了環境中的這些致癌物質,遺傳也是不容忽視的重要因素。想要區分癌症患者病因,到底是從父母那裡繼承了高風險的基因變異,還是自己接觸了高致癌風險的物質,還有些困難。

於是,David H.Phillips教授和他的合作夥伴們,挑選了79種致癌物質或環境因素(包括光輻射,化學致癌物,化療葯物等等),用它們分別處理人誘導性多能幹細胞,尋找致癌物質在DNA中留下的獨特犯罪標記。

A、T、C、G 4種鹼基的排列順序構成了我們獨一無二的遺傳密碼。但是在致癌因素的誘導下,原本特定的鹼基序列發突變,而同一種致癌因素誘導的基因突變往往是有規律可循的。

抽煙改命!科學家繪制香煙等41種致癌物誘導人體基因突變「指紋」 新聞 第3张

科學家的研究流程

在致癌路上一路高歌猛進的香煙,自然是研究人員的重點研究對象。

苯並芘(BαP)是煙草煙霧中的重要致癌物質之一,它會誘導腫瘤細胞的免疫逃逸,使PD-L1水平升高以躲避免疫細胞的制裁,從而促進腫瘤生長[6]。

這個壞傢伙不僅破壞免疫,也沒有放過遺傳物質。研究人員火眼金睛,把它的犯罪證據從兇案現場找了出來。

在BαP誘導的基因突變中,CC鹼基成雙成對地突變成AA,佔了總突變的53%-70%。並且,這種突變類型和吸煙的肺癌患者中檢測到的突變類型具有很強的相似性。二者結合,更加明確地提醒吸煙人士:DNA都突變了,煙卷就收一收吧!

抽煙改命!科學家繪制香煙等41種致癌物誘導人體基因突變「指紋」 新聞 第4张

BαP誘導的突變途徑

馬兜鈴酸是一種天然化合物,廣泛存在於馬兜鈴科植物中。這些植物在某些中藥處方中佔據了中堅力量,但卻是帶着面具的惡魔,因為,馬兜鈴酸具有細胞毒性,可以誘導肝癌、尿路上皮癌的產生[7]。

在這次的研究中,研究人員發現,馬兜鈴酸Ⅰ誘導的突變有83%是發生在A和T之間的,這一對嘌呤和嘧啶在馬兜鈴酸Ⅰ的誘導下你突變成我、我突變成你,苦了DNA的主人癌症風險增加。如果在尿路上皮癌細胞中觀察到同種類型的突變佔據主要地位,就可以知道,細胞癌變是因為接觸馬兜鈴酸Ⅰ產生的。

抽煙改命!科學家繪制香煙等41種致癌物誘導人體基因突變「指紋」 新聞 第2张

馬兜鈴(Aristolochia labiata

(圖源:wikipedia.org)

雖然在2008年,馬兜鈴酸就已經被列入1類致癌物,但是馬兜鈴科植物的致癌惡名還沒有廣泛地傳播開,許多中成藥成分表中,馬兜鈴科植物赫然在列。

直到2017年,馬兜鈴酸在亞洲大陸的影響力還足以把它送上Science Translational Medicine雜志的封面[8],強調亞洲人群的肝癌發生與馬兜鈴酸誘導的突變高度相關,而其中又以中國大陸和台灣比例為最:47%的大陸肝癌病例符合馬兜鈴酸誘變特徵,78%的台灣肝癌病例符合馬兜鈴酸誘變特徵。但是在歐美,這個比例只有1.7%-4.8%。

如此明顯的地域差異提示我們:在馬兜鈴酸類葯品監管更加嚴格之前,咱還是得利用自己的主觀能動性,看清楚哪些葯品中含有馬兜鈴科植物。

抽煙改命!科學家繪制香煙等41種致癌物誘導人體基因突變「指紋」 新聞 第2张

就是測了這~么~多~誘變劑

過多的紫外線照射是黑色素瘤的危險因素。研究人員用模擬太陽輻射(SSR)照射人誘導性多能幹細胞,得到了其在DNA中留下的獨特犯罪證據——足足有91%的突變是C鹼基突變成了T或者G鹼基突變成了A。

順鉑是一種廣譜抗癌藥物,通過破壞DNA的復制來抑制腫瘤生長。但同時,它的細胞毒性也讓人在使用過程中有點惴惴不安,畢竟它沒有特異性,一竿子打下去,腫瘤細胞和正常細胞都會受到破壞。

研究人員發現,鉑化合物誘導的突變中,連續的AG鹼基突變成TT的突變類型佔優勢,並且和接受過順鉑治療的病人身上檢測到的突變較為一致。說明,患者在使用鉑化合物葯物治療的過程中,很有可能給自己的身體埋下了隱患。

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DNA突變圖譜一覽

研究人員還用同一致癌物的不同濃度來誘導突變,發現致癌物濃度和基因突變之間的關系是因物質種類而異的。

有些致癌物的誘導突變能力隨着處理濃度的增加發生變化,更高濃度導致更多突變,比如順鉑和DBADE(苯並芘的代謝產物)。也有一些誘導物,不同濃度下的突變結果只是略有不同,比如我們熟知的與白血病發生有關的甲醛。

但是,不管量多還是量少,不碰才是王道。

抽煙致癌的話題,常說常新,超大隊列臨床數據、邏輯清楚的致病機制,奇點糕磨破了嘴皮(敲壞了鍵盤),也沒法撼動香煙的穩固地位。

但是,該說的還是得說。也希望大家能聽進去。

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抽煙改命!科學家繪制香煙等41種致癌物誘導人體基因突變「指紋」 新聞 第8张

瞬息

個子高癌症風險也高?這一點上,鯨魚應對得比人類好~

抽煙改命!科學家繪制香煙等41種致癌物誘導人體基因突變「指紋」 新聞 第9张

小程序

參考文獻:

[1] Kucab J E, Zou X, Morganella S, et al. A Compendium of Mutational Signatures of Environmental Agents[J]. Cell, 2019.DOI:10.1016/j.cell.2019.03.001

[2] Brown J R, Thornton J L. Percivall Pott (1714-1788) and chimney sweepers' cancer of the scrotum.[J]. Occupational and Environmental Medicine, 1957, 14(1): 68-70.DOI:10.1136/oem.14.1.68

[3] Pfeifer G P, Denissenko M F, Olivier M, et al. Tobacco smoke carcinogens, DNA damage and p53 mutations in smoking-associated cancers.[J]. Oncogene, 2002, 21(48): 7435-7451.DOI:10.1038/sj.onc.1205803

[4] Walker B, Gerber A. Occupational exposure to aromatic amines: benzidine and benzidine-based dyes.[J]. National Cancer Institute monograph, 1981.

[5] Yang M. A Current Global View of Environmental and Occupational Cancers[J]. Journal of Environmental Science and Health Part C-environmental Carcinogenesis & Ecotoxicology Reviews, 2011, 29(3): 223-249.DOI:10.1080/10590501.2011.601848

[6] Wang G Z, Zhang L, Zhao X C, et al. The Aryl hydrocarbon receptor mediates tobacco-induced PD-L1 expression and is associated with response to immunotherapy[J]. Nature Communications, 2019, 10(1): 1125.DOI:10.1038/s41467-019-08887-7

[7] Nedelko T, Arlt V M, Phillips D H, et al. TP53 mutation signature supports involvement of aristolochic acid in the aetiology of endemic nephropathy-associated tumours.[J]. International Journal of Cancer, 2009, 124(4): 987-990.DOI:10.1002/ijc.24006

[8] Ng A W, Poon S L, Huang M N, et al. Aristolochic acids and their derivatives are widely implicated in liver cancers in Taiwan and throughout Asia[J]. Science Translational Medicine, 2017, 9(412).DOI:10.1126/scitranslmed.aan6446