研究找到納米材料與腫瘤轉移相關的信號通路

碳納米管(CNT)是重要的一維納米材料，應用越來越廣泛，其使用對健康的影響也引發關注，但關注材料對機體的系統性影響的研究寥寥，關注對腫瘤轉移影響的研究就更少了。

國家納米科學中心陳春英課題組與中國科學技術大學生命學院朱濤課題組展開合作，特別關注CNT的生物學效應及其機制。日前，雙方的研究獲得新進展，他們發現CNT單次肺部暴露後，影響除肺部外的遠端器官或組織的腫瘤（乳腺癌）的發生髮展，CNT呼吸暴露後的延遲毒性可導致原位乳腺腫瘤的多發性轉移。這是首次關於CNT長期呼吸暴露對除肺部外的遠端器官或組織的腫瘤發生髮展影響的報道。近日，相關研究結果在線發表於《自然—納米材料》雜誌。

CNT由生產走向生活

CNT，是由單層或多層石墨片捲曲而成的無縫納米級管。由於其優良的導電性、場發射性能、大面積定向生長等特性，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的製造和應用必須要符合健康和安全的標準。2010年中國頒布了MWCNT表徵和操作的國家標準。2011年，美國國家標準和技術局(NIST)制定了SWCNT標準物質；同年，國際標準化組織(ISO)和國際電工技術委員會(IEC)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(IEEE)制定了在潔凈室內CNT加工標準。

「除了職業人群，其實已經有越來越多的公眾也受到了CNT暴露的影響。」該論文通訊作者陳春英表示，國外文獻發現，除了生產工作場所中的CNT，在巴黎、美國等地的空氣樣本中，尤其是「9·11事件」現場，均檢測到CNT。CNT呼吸暴露離公眾越來越近，公眾接觸到CNT的機會越來越多。

「然而迄今為止，CNT呼吸暴露多局限於肺部或心血管系統病變，而缺乏對全身系統影響和長期健康效應的研究。」該論文通訊作者朱濤強調。

可定向促進癌症轉移

儘管關於CNT暴露的危害猜想很多，但不同於發病概率相對較高的職業暴露——二氧化硅、石棉暴露導致的矽肺、石棉肺，CNT導致的臨床病例尚無報道。

為了研究CNT對腫瘤發生髮展的影響，研究人員選擇小鼠模型，單次肺部暴露CNT。觀察發現，小鼠肺部的CNT可引起局部微環境改變——局部炎症和纖維化，這顯著增強了乳腺腫瘤細胞侵入臨近血管和周邊組織的能力，促進小鼠腫瘤組織內血管生成。「這意味著，小鼠乳腺腫瘤細胞更容易向發生炎症的肺部轉移，甚至進一步形成多器官轉移。」陳春英表示。

分子水平的研究發現，CNT在肺部長期蓄積，刺激肺成纖維細胞和巨噬細胞分泌的VEGFA經血液循環到達乳腺腫瘤，直接促進腫瘤血管生成；此外，上調腫瘤細胞內源性VEGFA與COX-2的表達，從而啟動VEGFA-COX-2的正反饋通路，使乳腺組織內血管生成持續增強，為腫瘤細胞的轉移提供了「豐富的營養」和「肥沃的土壤」。

「也就是說，CNT暴露在不同組織器官形成的炎症和纖維化，為癌症轉移提供了轉移前和轉移後的微環境，可『定向』促進腫瘤細胞轉移生長。」朱濤告訴《中國科學報》。

職業防護迫在眉睫

乳腺癌是一種常見腫瘤，患病人數逐年增加。國家癌症中心地數據顯示，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。

英國伯明翰大學教授Iseult Lynch評價說，該研究提供了一個重大的機會，通過探索納米材料與腫瘤轉移相關的信號通路，可以促進對臨床治療干預方案的發展。

該研究還為納米材料呼吸暴露的毒理學研究提供了啟示。產品安全始終是一個國家能否安全發展的命脈。包括中國在內的許多國家正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列在納米科技發展戰略的重要位置，以促進納米技術更好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。不但讓人類意識到，生產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。

中國生物技術網誠邀生物領域科學家在我們的平台上，發表和介紹國內外原創的科研成果。

本公眾號由中國科學院微生物研究所信息中心承辦

微信公眾號：中國生物技術網

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！