Studia na[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>University of Chicago are uncovering how environmental pollutants like air contaminants impact cancer risk, especially across different races and ethnicities.
Their research is crucial for understanding cancer disparities and guiding targeted public health interventions.
Cancer and Environmental Carcinogens
Cancer develops when genetic changes disrupt the normal functions of cells. These genetic mutations can be inherited, occur spontaneously during cell replication, or result from exposure to environmental carcinogens—substances capable of causing cancer.
While some environmental carcinogens, like cigarette smoke and excessive sun exposure, can be avoided, others—such as air pollutants and contaminants in drinking water—are much harder to escape. This makes it essential to identify which environmental factors are linked to cancer, where they are prevalent, and how they contribute to its development. Achieving this requires accurate measurement of environmental exposures, collecting data from affected populations, and designing experiments to study their biological effects.
Researchers at the University of Chicago are helping lead this effort, leveraging large datasets, cutting-edge technologies, and advanced methodologies to unravel the complex relationship between cancer and the environment.
Analyzing Disparities Through an Environmental Lens
Brisa Aschebrook-Kilfoy, Associate Professor of Family Medicine at UChicago, is an expert in conducting environmental exposure assessments. She is actively leading efforts to build resources to study the impact of the urban “exposome”—the measure of everything an individual is exposed to in their lifetime—on human health, particularly cancer risk.
Earlier this year, her team published a paper in Cancer Causes & Control[1] szczegółowo opisując pierwszą w swoim rodzaju analizę danych dotyczących zanieczyszczenia powietrza z programu badawczego Narodowego Instytutu Zdrowia All of Us, w którym wzięło udział ponad 500 000 osób reprezentujących różne pochodzenie rasowe i etniczne. Zbadali związek między stężeniem substancji zanieczyszczających powietrze w otoczeniu człowieka a ryzykiem zachorowania na raka.
Badanie wykazało istotny związek między wyższym poziomem cząstek zanieczyszczeń unoszących się w powietrzu w kodzie pocztowym danej osoby a zwiększonym ryzykiem kilku rodzajów raka (piersi, jajnika, krwi i endometrium). Naukowcy odkryli również, że ryzyko różni się w zależności od rasy i pochodzenia etnicznego. Na przykład zaobserwowali zwiększone ryzyko nowotworów krwi wśród osób rasy czarnej i Azjatów niebędących Latynosami oraz zwiększone ryzyko raka kości, piersi i endometrium wśród Latynosów.
„Mamy nadzieję, że ta praca pomoże w dalszym rozważaniu roli środowiska w przeciwdziałaniu dysproporcjom w zakresie nowotworów zarówno w Chicago, jak i w całym kraju” – powiedziała Aschebrook-Kilfoy.
Badanie wykazało istotny związek między poziomem cząstek zanieczyszczeń unoszących się w powietrzu w kodzie pocztowym danej osoby a ryzykiem zachorowania na raka.
Różnice w wynikach leczenia raka powiązane z czynnikami środowiskowymi
Anand A. Patel, onkolog medyczny i badacz w UChicago Medicine, również bada wpływ czynników środowiskowych na raka. Jego badania koncentrują się na badaniu nowych terapii i poprawie standardu opieki nad pacjentami z nowotworami krwi, ze szczególnym zainteresowaniem wpływem zanieczyszczeń powietrza na obszarze Chicago.
We wcześniejszym badaniu Patel i wsp. wykazali gorsze wyniki leczenia białaczki u pacjentów rasy czarnej i Latynosów niebędących Latynosami w porównaniu z pacjentami rasy białej niebędącymi Latynosami chorymi na ostrą białaczkę szpikową. Rozbieżność w dużej mierze przypisano rasizmowi strukturalnemu; jednakże poszczególne składniki, które się w to przyczyniają, nie są w pełni znane.
W nowym badaniu opublikowanym w Postęp krwi,[2] Patel i współpracownicy zbadali wpływ narażenia na zanieczyszczenia powietrza na charakterystykę choroby i wyniki przeżycia. Odkryli, że w kohorcie pacjentów chorych na ostrą białaczkę szpikową z Chicago i Irlandii, pacjenci rasy czarnej i Latynosi byli narażeni na wyższy poziom substancji zanieczyszczających związanych z białaczką w porównaniu z pacjentami rasy białej niebędącymi Latynosami.
Odkryli również, że zwiększone narażenie na wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne i wielopierścieniowe substancje organiczne w powietrzu było powiązane z cechami chorobowymi wyższego ryzyka.
Komórkowy i genetyczny wpływ czynników środowiskowych
Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób czynniki środowiskowe mogą przyczyniać się do mechanizmów chorobowych, naukowcy badają wpływ tych czynników na komórki i geny. Yu-Ying Heprofesor medycyny i Muhammed Kibriyaprofesor nadzwyczajny w Instytucie Zdrowia Populacyjnego i Precyzyjnego, stosują szereg podejść do genomiki molekularnej w celu badania wpływu czynników rakotwórczych w środowisku.
Jego grupa bada interakcję pomiędzy środowiskowymi czynnikami rakotwórczymi a epitranskryptom — modyfikacje chemiczne regulujące ekspresję genów bez zmiany[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>DNA sequence. The team has developed sophisticated cell and mouse model systems that allow them to precisely dissect the effects of various carcinogens, including arsenic exposure.
“Genetics and epigenetics are known to play critical roles in gene-environment interactions in health and diseases. Now epitranscriptomics is introducing a new layer of mechanisms in environment-associated diseases, including cancer,” He said.
“In the future, identifying the specific profiles of epitranscriptome-environment interactions can not only help us understand how environmental exposure increases cancer risk, but also may identify new targets and pathways for evidence-based cancer prevention, interception and therapy,” He continued.
Similarly, Kibriya has investigated the effects of arsenic exposure in Bangladesh for several years. In the past, some of his research has aimed to provide insights into the genetic and environmental factors that influence an individual’s susceptibility to arsenic toxicity.
In a recent paper published in the journal Cells,[3] Kibriya i jego współpracownicy scharakteryzowali wzorce mutacji w raku skóry niebędącym czerniakiem u osób narażonych na działanie arsenu poprzez wodę pitną.
Zidentyfikowali mutacje związane z nowotworem i pokazali, jak wpływają one na szlaki genów związanych z nowotworem (zmiany w RNA poziomy).
„Te interakcje gen-środowisko mogą mieć wpływ na medycynę precyzyjną u pacjentów, którzy oprócz chirurgicznego usunięcia guza potrzebują terapii medycznej” – stwierdziła Kibriya.
Dane dotyczące zdrowia środowiskowego na poziomie populacji
W miarę jak badacze zagłębiają się w zrozumienie wpływu czynników środowiskowych na raka, zapotrzebowanie na dane na poziomie populacji staje się coraz ważniejsze.
Habibul Ahsan, profesor nauk o zdrowiu publicznym im. Louisa Blocka i dziekan Instytutu Zdrowia Ludnościowego i Precyzyjnego, jest liderem w budowaniu kohort do badań na dużą skalę, zarówno w kraju, jak i na świecie. Ahsan zajmuje stanowiska kierownicze w Chicagowskim Centrum Zdrowia i Środowiska (KAPSUŁKA), Chicagowskie wieloetniczne badanie dotyczące zapobiegania i nadzoru (KOMPAS), podłużne badanie skutków zdrowotnych arsenu (LECZY) oraz finansowane przez NIEHS Centrum Zdrowia Środowiskowego w Chicago, żeby wymienić tylko kilka. Dla niego rozmiar tych przedsięwzięć raczej ekscytuje niż zniechęca.
„Prowadzenie badań w kontekście zdrowia globalnego ma wyjątkowe zalety, takie jak duża populacja, wysoka zgodność ze strony badaczy i uczestników oraz duży wpływ na zdrowie” – powiedział Ahsan. „Badając rolę czynników środowiskowych w ryzyku i rozwoju raka, korzyści te mogą być szczególnie korzystne i przyczyniać się do znaczących wyników w zakresie zdrowia publicznego”.
Wspólnym tematem tych głównych programów badawczych jest skupienie się na łączeniu czynników środowiskowych, żywieniowych i stylu życia z genomiką molekularną w celu zbadania przyczyn, rozwoju, rokowania i zapobiegania nowotworom i innym chorobom stanowiącym zagrożenie dla zdrowia publicznego.
Wyniki badań Ahsana w zakresie zdrowia środowiskowego wpłynęły na decyzje polityczne i doprowadziły do opracowania ukierunkowanych programów zdrowia publicznego. Na przykład jego grupa zgłoszone w 2006 r. wykazano, że arsen w wodzie pitnej wiąże się z wyższym ryzykiem rozwoju przednowotworowych zmian skórnych, co przyczyniło się do obniżenia przez Agencję Ochrony Środowiska prawnego dopuszczalnego poziomu arsenu w wodzie pitnej w Stanach Zjednoczonych.
W dzisiejszym szybko zmieniającym się świecie, w którym występują liczne zmiany w jakości powietrza, wody i piasku, wzorcach klimatycznych oraz narażenie na substancje chemiczne pochodzące z produktów konsumenckich i żywności, prace naukowców z UChicago mają znaczące implikacje dla zdrowia publicznego i mogą wpływać na polityki promujące bardziej godziwą przyszłość dla wszystkich populacji.
Referencje:
- „Jakość powietrza i ryzyko raka w programie badawczym All of Us” autorstwa Andrew Cravera, Jiajun Luo, Muhammad G. Kibriya, Nina Randorf, Kendall Bahl, Elizabeth Connellan, Johnny Powell, Paul Zakin, Rena R. Jones, Maria Argos, Joyce Ho, Karen Kim, Martha L. Daviglus, Philip Greenland, Habibul Ahsan i Briseis Aschebrook-Kilfoy, 25 grudnia 2023, Przyczyny i kontrola raka.
DOI: 10.1007/s10552-023-01823-7 - „Wpływ zanieczyszczeń powietrza na charakterystykę choroby i wyniki u pacjentów z ostrą białaczką szpikową” autorstwa Andrew Palmera, Gartha Rauschera, Ivy Abrahama, Madelyn Burkart, Ami Dave, Nepheli Raptis, Ahmeda Aleema, Vedavyasa Gannamani, Amani Erra, Sarah Monick, Carlos Galvez, Syed Shah, Hamed Rahmani Youshanlouei, Melissa L. Larson, Maryam Zia, Stephanie B. Tsai, Jessica K. Altman, Wendy Stock, Irum Khan i Anand A. Patel, 30 sierpnia 2024 r., Postęp krwi.
DOI: 10.1182/bloodaadvances.2024013280 - „Profilowanie molekularne i interakcja mutacji somatycznych z profilami transkryptomicznym w raku skóry nieczerniakowym (NMSC) w populacji narażonej na arsen” autorstwa Farzana Jasmine, Maria Argos, Yuliia Khamkevych, Tariqul Islam, Muhammad Rakibuz-Zaman, Mohammad Shahriar, Christopher R. Shea, Habibul Ahsan i Muhammad G. Kibriya, 17 czerwca 2024 r., Komórki.
DOI: 10,3390/komórki13121056
