
今年七月在《自然》雜誌發表了名為「塑造非吸煙者肺癌基因組的誘變力量 」的研究報告,是迄今為止對非吸煙者肺癌進行的最大規模全基因組測序分析,並研究識別出導致非吸煙者肺癌的內源性和外源性突變過程。
研究團隊指出,對大多數非吸煙者肺癌患者來說,已知的環境風險因素,包括二手煙、石棉或氡氣,並不能解釋他們的疾病成因。這研究計劃的目標是利用「突變特徵」作為「分子足跡」來推斷致癌因素和致癌過程。
「突變特徵」是DNA突變的「特徵模式」,可以揭示癌症或其他疾病的潛在背景原因。它們代表之前曾經發生過的特定DNA突變過程,例如曾經暴露於致癌誘變劑或因DNA修復錯誤所留下的「分子足跡」。通過分析這些「特徵模式」,研究人員可以推論DNA突變的起源,並可能識別出導致DNA突變,繼而令到疾病發生和發展的因素。主要研究方法是基於DNA序列中單一核苷酸的變化,又可以稱為單鹼基替換(SBS)的分析。SBS4和SBS5是癌症基因組(cancer genomes)中經常發現的「突變特徵」。以往的研究顯示SBS4與吸煙密切相關,而SBS5是一種「時鐘樣」的突變標記,反映其前身(母細胞)所經歷的複製次數。
研究計劃針對包含八百多名來自二十八個不同國家或地區,從未吸煙肺癌患者腫瘤組織獲得的全基因組測序資料庫。研究團隊透過研究和分析此全球數據資料庫,探索腫瘤突變圖譜和環境因素在不同地區人群中的差異。研究團隊利用高深度全基因組測序進行了「突變特徵」分析、端粒長度估算、和嘗試識別驅動基因。區域空氣污染數據是基於當地的PM2.5(細懸浮微粒)濃度進行估算。
研究發現PM2.5空氣污染與DNA突變負擔之間有密切的關聯。來自高PM2.5空氣污染地區的患者,TP53突變率顯著升高,端粒長度較短,SBS4(先前研究認為與吸煙有關,但這研究計劃的病人從未吸過煙)和SBS5「時鐘樣」的突變特徵活性升高。高PM2.5污染地區患者肺癌中的SBS4活性增加了三點九倍,SBS5活性增加了76%。
除了DNA突變負擔增加外,高PM2.5污染程度還與端粒長度縮短有關。因為端粒長度縮短反映了細胞分裂次數的增加,這發現顯示在PM2.5污染的環境下,增加細胞分裂的壓力,並且造成基因不穩定性。SBS5活性的同時增加,也間接支持PM2.5污染致癌的雙重機制:誘導DNA突變,並促進受損細胞加速增生。
研究團隊指出,非吸煙者的肺癌是一種獨特且日益常見的癌症亞型,空氣污染是其主要、但未被充分重視及研究的致癌因素。