近期，沈洪兵院士团队在《美国呼吸与危重症医学杂志》（American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine; IF：21.401）发表题为“空气污染、遗传因素和肺癌发病风险：基于英国生物样本库的一项前瞻性研究”的研究论文。硕士研究生黄艳倩与朱猛副教授为本研究的共同第一作者，马红霞教授为本研究的通讯作者，沈洪兵院士为last author。
肺癌是全球最常见的癌症，也是导致癌症死亡的主要原因。前期研究表明，环境空气污染物，包括颗粒物（Particulate matter, PM），氮氧化物（Nitrogen oxides, NOx）等，可能与肺癌的发病风险呈正相关关系。然而，由于研究设计和样本数量的差异，人群研究的结果仍然存在争议。此外，越来越多证据表明，遗传因素在肺癌发生中扮演非常重要的角色。尽管单个基因位点的效应较弱,但多基因风险评分（Polygenic Risk Score, PRS）已被证明可以有效地衡量多个基因或遗传变异的累积效应，量化个体对疾病的易感程度。遗传因素的作用可被环境因素修饰的观点已被广泛接受，而基因-环境相互作用的研究可以有利于人类癌症的精准预测和干预。但是，既往的研究通常侧重于空气污染或遗传因素与肺癌风险之间的单独关联，而很大程度上忽略了遗传因素和环境因素的联合效应或交互作用。因此，本研究利用英国生物样本库进行了一项前瞻性队列研究，以检验暴露于住宅环境空气污染和遗传因素共同导致肺癌发生的假设，同时评估了暴露于空气污染在多大程度上修饰了遗传易感性对肺癌发病风险的影响。
本研究发现肺癌发病风险与PM2.5浓度（HR=1.40，95%CI: 1.13-1.73，每增加5 µg/m3），PM10浓度（HR=1.31，95%CI：1.02-1.67，每增加10 µg/m3），NO2浓度（HR=1.06，95%CI： 1.01-1.11，每增加10 µg/m3），NOx浓度（HR=1.06，95%CI：1.01-1.11，每增加20 µg/m3）显著相关，但与PM2.5-10相关关系没有达到统计学意义。考虑到PM10由PM2.5-10和PM2.5组成，所以进一步对PM2.5浓度进行调整后，发现PM10与肺癌发病风险之间的相关性减弱，且不显著（HR=1.11, 95%CI：0.81-1.52，每增加10 µg/m3），从而说明PM2.5与肺癌发病风险更加相关。
根据PRS的三等分位数可将人群划分为三类不同遗传风险组，同时根据WHO推荐的空气质量值（PM2.5：10 µg/m3；PM10：20 µg/m3；NO2：40 µg/m3）或中位数（NOx：42.39 µg/m3）可将人群划分为不同空气污染暴露组。本研究观察到遗传因素和空气污染对肺癌发病风险的联合效应呈剂量-反应关系，在不同遗传风险分层中，空气污染与肺癌风险增加是相似的；与遗传风险低且空气污染低水平的相比，遗传风险高且空气污染高水平的发生肺癌的风险最高（图1）。此外，PM2.5、NO2和NOx与PRS之间存在正向相加交互作用。具体而言，例如高PM2.5暴露和高PRS，超额相对危险度(Relative Excess Risk of Interaction, RERI)为0.34，说明由该交互作用引起的超额相对危险度为0.37，其在两因素同时存在时交互作用归因比(Attributable Proportion, AP)约占21%（RERI=0.37，95%CI: 0.24-0.49；AP=0.21，95%CI: 0.14-0.29）。
图1. 遗传因素与空气污染在肺癌发生中的联合效应
本研究证明了环境空气污染在肺癌的发生中起着重要作用，提高了大众对于空气污染的认识，同时表明制定旨在改善空气质量和减少空气污染暴露的政策对肺癌的一级预防和控制至关重要，特别是对具有肺癌高遗传风险的人。此外，本研究首次评估了遗传因素与空气污染对肺癌发生的相加交互作用。研究发现有15%-32%的肺癌发病风险可归因于两者之间的相加交互作用，从而证明了空气污染增强了遗传易感性对肺癌风险的影响。
时间：2021年7月
刊物：American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine
标题：Air Pollution, Genetic Factors and the Risk of Lung Cancer: A Prospective Study in the UK Biobank