芝加哥大学的研究人员正在研究环境污染物（如饮用水中的污染物）如何影响癌症风险。照片版权归Catalin Lazar/Shutterstock所有。
数据帮助解开空气和水污染与癌症之间的联系
癌症发生时，基因变化会破坏正常的细胞功能。这些基因突变可以是遗传的；它们可以在细胞自我复制时自发发生；也可以由环境致癌物引起——即能够导致癌症的化学物质。
虽然我们可以避免某些环境致癌物，例如香烟烟雾和过度的日晒，但要避免空气中的污染物和饮用水中的污染物则困难得多。因此，了解哪些环境因素与癌症相关，它们存在于何处，以及它们如何促进癌症的发展至关重要。这需要对环境因素进行可靠的测量，从受影响较大的人群中收集数据，并设计实验方法来调查其生物学影响。
芝加哥大学的研究人员正在领导这一努力，利用大型数据集、尖端技术和先进方法，揭示癌症与环境之间复杂的关联。
通过环境视角分析差异
布里萨·阿斯切布鲁克-基尔福伊（Brisa Aschebrook-Kilfoy）是芝加哥大学家庭医学系的副教授，擅长进行环境暴露评估。她正在积极领导建立资源，以研究城市“暴露组”（即个体一生中接触的所有因素）对人类健康，尤其是癌症风险的影响。
今年早些时候，她的团队发表了一篇开创性的论文，分析了来自美国国立卫生研究院“我们所有人”研究计划的空气污染数据，该计划已招募超过50万名代表不同种族和族裔背景的个体。他们探讨了环境中空气污染物浓度与癌症风险之间的关联。
研究发现，个人所在邮政编码区域内的高浓度空气污染物颗粒与其多种癌症（乳腺癌、卵巢癌、血液癌和子宫内膜癌）的风险增加显著相关。研究人员还发现，不同种族和族裔之间的风险存在差异。例如，他们观察到非西班牙裔黑人和亚洲人的血液癌症风险增加，而西班牙裔人的骨骼、乳腺和子宫内膜癌症风险增加。
“我们的希望是，这项工作能够支持进一步考虑环境对芝加哥乃至全国癌症差异的作用。”阿斯切布鲁克-基尔福伊说。
安南德·A·帕特尔（Anand A. Patel）是芝加哥大学医学中心的一名肿瘤内科医生和研究员，也研究环境因素对癌症的影响。他的研究集中在研究新型疗法和改善急性髓系白血病患者的护理标准，特别关注芝加哥地区空气污染物的影响。
在之前的一项研究中，帕特尔及其同事展示了非西班牙裔黑人和西班牙裔患者在急性髓系白血病方面的不良预后比非西班牙裔白人患者更差。这种差异主要归因于结构性种族主义；然而，具体贡献的因素尚未完全明确。
在一项新的研究中，帕特尔及其同事调查了空气污染物暴露对疾病特征和生存结果的影响。他们发现，在芝加哥地区的急性髓系白血病患者队列中，非西班牙裔黑人和西班牙裔患者接触到的与白血病相关的污染物水平更高。
他们还发现，空气中多环芳烃和多环有机物质的暴露增加与高风险疾病特征有关。
环境致癌物的细胞和遗传影响
为了进一步了解环境因素如何可能影响疾病机制，研究人员正在探索这些因素的细胞和遗传影响。余英（Yu-Ying He）教授和穆罕默德·基布里亚（Muhammed Kibriya）研究副教授正在应用一系列分子基因组学方法研究环境致癌物的影响。
余英的团队正在研究环境致癌物与表观转录组（即调节基因表达而不改变DNA序列的化学修饰）之间的相互作用。该团队开发了复杂的细胞和小鼠模型系统，使他们能够精确解析各种致癌物（包括砷暴露）的影响。
“遗传学和表观遗传学在健康和疾病中的基因-环境相互作用中起着关键作用。现在，表观转录组学引入了环境相关疾病（包括癌症）的新机制层。”余英说，“未来，确定表观转录组-环境相互作用的具体谱型不仅可以帮助我们了解环境暴露如何增加癌症风险，还可以识别基于证据的癌症预防、拦截和治疗的新靶点和途径。”
同样，基布里亚多年来一直在研究孟加拉国的砷暴露影响。他过去的一些研究旨在提供关于影响个体对砷毒性的遗传和环境因素的见解。
在最近的一篇论文中，基布里亚和他的同事们描述了通过饮用水暴露于砷的个体中非黑色素瘤皮肤癌的突变模式。
“这些基因-环境相互作用可能对需要医疗治疗的患者具有精准医学意义，除了手术切除肿瘤外。”基布里亚说。
用于研究环境健康的群体水平数据
随着研究人员深入研究环境因素如何促进癌症的发展，对群体水平数据的需求变得越来越重要。
哈比卜·艾哈迈德（Habibul Ahsan）是公共健康科学系的路易斯·布洛克杰出服务教授，同时也是人口与精准健康研究所的院长。他在构建大规模研究队列方面处于领先地位，这些研究不仅在全国范围内，也在全球范围内进行。艾哈迈德在芝加哥健康与环境中心（CACHET）、芝加哥多民族预防和监测研究（COMPASS）、砷暴露健康效应纵向研究（HEALS）以及由NIEHS资助的芝加哥环境健康核心中心等项目中担任领导职务。
对他来说，这些项目的规模令人兴奋而不是令人畏惧。“在全球健康背景下进行研究有独特的优势，例如庞大的人口规模、研究人员和参与者的高依从性以及高健康影响。”艾哈迈德说，“在研究环境因素在癌症风险和发展中的作用时，这些优势尤其有益，可以为有意义的公共卫生成果做出贡献。”
这些重大研究项目的一个共同主题是将环境、营养和生活方式因素与分子基因组学相结合，以探索癌症和其他公共卫生关注疾病的病因、发展、预后和预防。
艾哈迈德的环境健康研究结果为政策决策提供了依据，并促进了目标明确的公共卫生项目的开发。例如，他的团队在2006年报告称，饮用水中的砷与更高的前癌性皮肤病变风险相关，促使环境保护署降低了美国饮用水中砷的法定限值。
在当今快速变化的世界中，空气、水和土壤质量、气候模式以及消费者产品和食品中的化学暴露都在不断变化，芝加哥大学研究人员的工作对公共健康具有重要意义，可以影响促进所有人群更加公平未来的政策。
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