Environ Sci Technol：新研究发现PFAS污染物能够促进癌细胞迁移

在一项新研究中，来自美国耶鲁大学公共卫生学院的研究人员发现，两种“永久化学物（forever chemicals）”会刺激实验室中的癌细胞迁移到新的位置，这表明这些化学物质可能会导致癌症在活的有机体内转移。相关研究结果于2023年12月8日在线发表在Environmental Science & Technology期刊上，论文标题为“Perfluorooctanesulfonic Acid and Perfluorooctanoic Acid Promote Migration of Three-Dimensional Colorectal Cancer Spheroids”。

这项新研究针对一组称为全氟烷基和多氟烷基物质（per- and polyfluoroalkyl substance, PFAS）的工业化学物。这些物质被称为“永久化学物（forever chemicals）”，因为它们在环境中不会分解，而且会在人体内积聚。它们都具有疏水和抗油渗透的能力。它们因无处不在、在环境中异常稳定以及被怀疑具有毒性作用而臭名昭著。

论文共同第一作者、耶鲁大学公共卫生学院Caroline Johnson实验室博士后Jie Zheng说，“PFAS是一类普遍存在的持久性有机污染物，越来越受到全世界公众的关注。它们经常在环境中被检测到，比如在饮用水、室内灰尘、清洁产品和涂料中。”

这些化学物出现在新生儿、生活在亚北极土著社区的人们的血液、鱼类和贻贝甚至鸟蛋中。人体中任何含量的PFAS都是不安全的，它们与包括癌症在内的一系列健康问题有关。2023年11 月，国际癌症研究机构（IARC）将一种常见的PFAS---全氟辛酸（perfluorooctanoic acid, PFOA）---列为对人类致癌物，将另一种常见的常见的PFAS---全氟辛烷磺酸（perfluorooctanesulfonic acid, PFOS）---列为可能的人类致癌物。

Zheng解释说，目前还没有研究涉及PFAS与结直肠癌（CRC）之间的关系。但是，消防员罹患这种癌症的比例高于普通人群，而且他们在工作中会大量接触到 PFAS。大约 80% 的 结直肠癌病例被认为与某种环境暴露有关。但是，这些化学物可能会引发或刺激这种癌症的原因还不清楚。

Johnson实验室利用代谢组学（metabolomics）---一种测量生物样本中数千种诸如氨基酸和脂类之类的小分子和蛋白水平波动的工具---研究结直肠癌。

Johnson说，“我们研究暴露人群或患病人群中出现的模式，然后尝试提出一个假设，说明为什么有人会患病或病情恶化。代谢组学是唯一可以在同一样本中测量环境暴露和生物效应的工具之一。”

在这一系列实验中，这些作者研究了结直肠癌细胞在 PFAS 溶液中浸泡长达七天后的反应。他们观察到这些癌细胞的运动性随着PFAS暴露而增加，并发现了与癌症转移一致的代谢变化。这些研究结果与目前有关结直肠癌代谢、扩散和预后的知识相吻合，从而提供证据表明这些化学物可以诱导癌症转移。

癌症在迁移

为了研究PFAS 暴露后结直肠癌细胞的代谢情况，这项新的研究着重关注PFOS 和 PFOA 上。这两种物质都曾用于消防泡沫和许多其他产品中。

这些作者使用了来自 SW48 细胞系的两种结直肠癌细胞类型。一种类型的结直肠癌细胞含有未突变或者说野生型的 KRAS 基因；另一种类型的结直肠癌细胞中，KRAS 基因带有一种常见的突变，这种突变与女性患上的一种特别致命的结肠肿瘤有关。这些结直肠癌细胞形成的小球称为球状体（spheroids）。

图片来自Environmental Science & Technology, 2023, doi:10.1021/acs.est.3c04844。

这些作者发现，将这些球状体浸泡在这些化学物中会增强这些癌细胞的迁移能力。它们表现出扩散和穿透膜的趋势。在另一项实验中，他们将这些癌细胞培养成一个平面的二维层，然后在中间画一条划痕，将其中的一半癌细胞与另一半癌细胞分开。当他们加入PFAS后，这些癌细胞系又重新生长并迁移到一起。Johnson说，“这并不能证实这是转移，但它们的运动性增强了，这是转移的一个特征。”

代谢组学分析表明，这些球状体正在产生多种脂肪酸、氨基酸和信号蛋白，其模式以前与转移有关。可以防止肿瘤和炎症的小链脂肪酸发生下调。

Western 印迹发现，在上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）过程中，与转移相关的特定信号蛋白出现了明显的上调和下调。

例如，当暴露于这两种化学物中的一种浓度较高时，这两种癌细胞类型表达的E-cadherin都较少，从而降低了粘附性---这是EMT相关转移的关键步骤。这些结果让他们更加确信，这些癌细胞在体外的表现就像体内的转移细胞。

KRAS发生突变的结直肠癌细胞系的一些变化表明它们的转移潜力更为明显。这可能意味着携带这种突变的癌症在暴露于这些化学物后特别容易扩散。

研究暴露组（exposome）

科学家们一直在探索如何更好地了解exposome，即一个人从出生到死亡期间受到的所有环境影响，包括生物、化学、环境、社会等方面的影响。由于 PFAS 的广泛存在，几乎每个人都会接触到它。

这项新研究采用的暴露水平与消防员和其他经常接触 PFAS 的人---比如生活在垃圾填埋场、机场、军事基地或废水处理厂附近的人---体内检测到的水平相似。在未来的研究中，Johnson实验室的目标是测试更低的暴露量，更接近大多数人每天面临的暴露量。他们还计划研究 PFAS 水平和结直肠癌患者的临床预后。

Johnson说，“许多体外研究无法转化为人体研究，但我认为首先了解它们如何实际影响癌细胞生长的机制非常重要。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Jie Zheng et al. Perfluorooctanesulfonic Acid and Perfluorooctanoic Acid Promote Migration of Three-Dimensional Colorectal Cancer Spheroids. Environmental Science & Technology, 2023, doi:10.1021/acs.est.3c04844.

Yale Study: “Forever Chemicals” Promote Cancer Cell Migration
https://ysph.yale.edu/news-article/yale-study-forever-chemicals-promote-cancer-cell-migration/