每天抽一包煙導致肺細胞每年產生150種突變
在一項新的研究中，來自英國劍橋大學韋爾科姆基金會桑格學院研究所和美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員和他們的合作者測量了吸煙在人體不同器官中導致的災難性遺傳損傷，鑒定出吸煙導致DNA突變的幾種不同機制。他們發現對每天吸一包煙的吸煙者而言，這些吸煙者的每個肺細胞每年積累著平均150個額外的突變。相關研究結果發表在2016年11月4日那期Science期刊上，論文標題為「Mutational signatures associated with tobacco smoking in human cancer」。
這項研究提供一生當中抽的香煙數量與人腫瘤DNA中的突變數量之間存在的直接關聯性。最高的突變率是在肺癌中觀察到的，但是人體其他部分的腫瘤也含有這些與吸煙相關的突變，這就解釋了吸煙如何導致很多種類型的人類癌症。
吸煙每年奪走至少600萬人的生命，而且如果當前的趨勢繼續持續下去的話，那麼世界衛生組織預計在這個世紀會有10億例與吸煙相關的死亡。在流行病學上，吸煙與至少17種人類癌症相關聯，但是在此之前沒有人觀察到吸煙導致許多這些癌症類型產生的機制。
癌症是由細胞中的DNA發生突變導致的。在對與吸煙相關聯的癌症的DNA進行首次綜合分析時，研究人員研究了5000多種腫瘤樣品，並且對吸煙者所患的癌症和從未吸煙者所患的癌症進行比較。他們在吸煙者的癌症DNA中發現特定的DNA損傷印記---被稱作突變標記（mutational signature），並且對在不同的腫瘤樣品中發現的這些特定突變的數量進行計數。
研究人員發現平均而言，每天抽一包煙導致每個肺細胞每年產生150種突變。這些突變代表著引發一系列最終能夠導致癌症產生的遺傳變化的單個潛在的突變起始點。任何一個癌細胞內的突變數量在不同人之間會存在差異，但是這項研究顯示吸煙導致的額外突變負荷。
論文第一作者、洛斯阿拉莫斯國家實驗室科學家Ludmil Alexandrov博士說，「在此之前，我們已有大量的流行病學證據將吸煙與癌症相關聯在一起，但是如今我們事實上能夠觀察和定量確定吸煙導致DNA發生的分子變化。通過這項研究，我們發現每天抽一包煙的人每年在他們的肺部產生平均150種額外的突變，這就解釋了吸煙者為何有如此高的風險患上肺癌。」
其他的器官也受到影響：這項研究研究估計每天抽一包煙導致喉、咽、口腔、膀胱和肝臟中的每個細胞每年分別產生平均97、39、23、18和6種突變。
在此之前，人們並沒有充分理解吸煙如何增加人體內不與吸煙產生的煙霧直接接觸的部分產生癌症的風險。然而，這項研究揭示出基於人體受影響的區域，吸煙導致這些突變產生的不同機制。
論文共同作者、英國倫敦國王學院環境致癌學教授David Phillips博士說，「這些結果既有是期待中的，也有是意料之外的，而且揭示出吸煙的直接影響和間接影響。來自香煙中的致癌物的直接DNA損傷導致的突變主要是在與吸入的煙霧直接接觸的器官中觀察到的。相反之下，人體的其他細胞僅遭受間接損傷，這是因為吸煙似乎影響這些細胞中的關鍵機制，從而讓它們的DNA發生突變。」
這些研究揭示出因吸煙導致的至少5種不同的DNA損害過程。其中一種最為廣泛的過程是已在所有癌症中發現的一種突變標記。在這種過程中，吸煙似乎加快過早地讓DNA發生突變的細胞時鐘運行速度。
論文通信作者、韋爾科姆基金會桑格學院研究所科學家Mike Stratton教授說，「每種癌症的基因組提供一種寫在DNA密碼自身中的導致突變產生從而導致癌症形成的暴露物的『考古記錄』。我們的研究表明吸煙導致癌症的方式要比我們想像中的更加複雜。確實，我們並沒有充分理解很多癌症的背後病因，並且已知的其他病因，如肥胖，導致癌症產生的機制，我們也知之甚少。這項針對吸煙的研究告訴我們探究癌症的DNA能夠為癌症如何產生以及如何潛在地阻止它們提供令人興奮的新線索。」
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