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【中國科學报】研究发现纳米材料与肿瘤转移的信号通路

文章來源:中國科學报 卜叶   發布時間:2019-07-11  【字號:     】  

  碳納米管(CNT)是重要的一維納米材料,隨著這種材料的廣泛應用,其對健康的影響也引發關注。不過關注該種材料對機體系統性影響的研究寥寥無幾,對腫瘤轉移影響的研究就更加鮮見。

  国家纳米科学中心陈春英课题组与中國科學技術大學生命科学学院朱涛课题组,对CNT的生物学效应及其机制展开了合作研究。近日,他们研究发现,CNT单次肺部暴露后,会影响除肺部外的远端器官或组织肿瘤(乳腺癌)的发生发展,CNT呼吸暴露后的延迟毒性可导致原位乳腺肿瘤的多发性转移。这是关于CNT长期呼吸暴露对除肺部外的远端器官或组织的肿瘤发生发展影响的首次报道,近日,相关研究成果在线发表于《自然—纳米材料》。

  由生産走向生活

  CNT,是由單層或多層石墨片卷曲而成的無縫納米級管。由于優良的導電性、場發射性能、大面積定向生長等特性,其在電容器、織物、天線、建築材料等領域展示出巨大的應用潛能。

  已有研究發現,CNT呼吸暴露可引起實驗動物肺部炎症和纖維化反應,出現局部肉芽腫和間質瘤的風險大大提高。因此,工業領域要求CNT的制造和應用必須符合健康和安全標准。

  2010年中國頒布了MWCNT(多壁碳納米管)表征和操作的國家標准。2011年,美國國家標准和技術局制定了SWCNT(單壁碳納米管)標准物質;同年,國際標准化組織和國際電工技術委員會頒布了“碳納米管中金屬含量的絕對定量分析方法”。此後,電氣與電子工程師協會制定了在潔淨室內CNT加工標准。

  “除了职业人群,越来越多的公众其实也已受到了CNT暴露的影响。”该論文通讯作者陈春英表示,国外文献发现,除了生产工作场所中的CNT,在法国巴黎、美国等地的空气样本中,均检测到CNT。公众接触到CNT的机会越来越多,CNT呼吸暴露离公众越来越近。

  “然而迄今为止,CNT呼吸暴露研究多局限于肺部或心血管系统病变,缺乏对全身系统影响和长期健康效应的研究。”该論文通讯作者朱涛强调。

  可定向促進癌症轉移

  盡管關于CNT暴露危害的猜想很多,但不同于發病概率相對較高的職業暴露——二氧化矽、石棉暴露導致矽肺、石棉肺,CNT導致的臨床病例尚無報道。

  为研究CNT对肿瘤发生发展的影响,研究人员让小鼠模型单次肺部暴露CNT。观察发现,小鼠肺部的CNT可引起局部微环境改变——局部炎症和纤维化,这显著增强了乳腺肿瘤细胞侵入临近血管和周边组织的能力,促进小鼠肿瘤组织内血管生成。“这意味着,小鼠乳腺肿瘤细胞更容易向发生炎症的肺部转移,甚至进一步形成多器官转移。”陈春英表示。 分子水平的研究发现,CNT在肺部长期蓄积,刺激肺成纤维细胞和巨噬细胞分泌的VEGFA(血管内皮生长因子)经血液循环到达乳腺肿瘤,直接促进肿瘤血管生成;此外,上调肿瘤细胞内源性VEGFA与COX-2(环氧化酶)的表达,会启动VEGFA-COX-2的正反馈通路,使乳腺组织内血管生成持续增强,为肿瘤细胞的转移提供了“丰富的营养”和“肥沃的土壤”。

  “也就是说,CNT暴露在不同组织器官中形成的炎症和纤维化,为癌症转移提供了转移前和转移后的微环境,可‘定向’促进肿瘤细胞转移生长。”朱涛告诉《中國科學报》。

  重視納米材料生物安全性研究

  乳腺癌是一種常見腫瘤,患病人數逐年增加。國家癌症中心的數據顯示,乳腺癌發病率位列女性惡性腫瘤之首,每年新增病例超30萬。

  英国伯明翰大学教授Iseult Lynch评价说,该研究提供了一个重大的机会,通过探索纳米材料与肿瘤转移相关的信号通路,可以促进临床治疗干预方案的发展。

  該研究還爲納米材料呼吸暴露的毒理學研究提供了啓示。包括中國在內的許多國家正在積極開展納米材料生物安全性的研究,把納米生物環境健康效應以及職業衛生防護等問題放在納米科技發展戰略的重要位置,以促進納米技術的安全應用和可持續發展。

  陳春英介紹,該研究系統、深入地研究了典型納米材料長期低劑量暴露的生物安全性和毒理學機制,不但提醒人們生産場所的職業防護迫在眉睫,同時對普通人群暴露的健康效應研究也具有現實意義。

  (原载于《中國科學报》 2019-07-11 第1版 要闻)



(責任編輯:侯茜)

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