发现砷毒性升高的遗传风险

在发展中国家进行的首批大规模基因组研究中，有一项发现了增加长期接触砷的人皮肤损伤风险的基因变异。在将这种化学物质代谢成毒性较低形式的酶附近发现的基因变化，可以显著增加个人患砷相关疾病的风险。

这一发现可能为那些暴露在高水平地下水中的人提供新的筛查和干预方案砷芝加哥大学医学院(University of Chicago Medicine)、哥伦比亚大学(Columbia University)和孟加拉国的科学家在一项研究中说公共科学图书馆遗传学。

“这些结果使研究更加清晰基因结构高级作者Habibul Ahsan说，他是医学博士、MMedSc、健康研究、医学和医学路易斯布洛克教授人类遗传学在芝加哥大学医学院。“这是针对影响全球数百万人的重大问题进行的罕见研究，它为研究。基因研究其他重大的公共卫生问题发展中国家”。

该小组的全基因组关联研究(GWAS)在孟加拉国对近3000名数十年来接触过砷的人进行了研究。自上世纪70年代广泛安装人工抽水井来开采地下水以来，多达7700万人(约占孟加拉国人口的一半)意外暴露在危险水平的砷中。世界卫生组织称这是“历史上最大规模的人群中毒事件”。

十多年来，Ahsan及其同事研究了砷相关疾病的流行病学，如皮肤病变，糖尿病和呼吸疾病，以及治疗毒性的干预措施的有效性。在新的研究中，由国家环境卫生学院和国家癌症研究所资助的，研究人员寻求遗传答案，为什么有些人在砷暴露后患疾病的风险较高。

Ahsan说:“无论接触的来源是什么，不同的人对砷毒性的敏感性是不同的。”“即使他们以同样的剂量和时间摄入或接触砷，一些人会表现出毒性表现型，而其他人则不会。”

研究人员从该小组的基因组单核苷酸多态性(SNPs)主要研究中对数千个砷暴露的个体进行基因分型，并寻找砷代谢物水平和皮肤损伤风险之间的关联。

无机砷摄入后，机体代谢为单甲基胂酸(MMA)和二甲基胂酸(DMA)。MMA被认为毒性更大，而DMA是水溶性的，更容易排泄。较高水平的DMA或较低水平的MMA从一个人的尿液测量与较低的毒性。

Ahsan和Brandon Pierce博士(芝加哥大学医学院的流行病学助理教授)领导的一个研究小组，然后使用GWAS搜索与DMA和MMA水平相关的snp。他们在一个可能的候选基因区域发现了几个重要的基因变异:亚砷酸盐甲基转移酶(As3MT)，这是一种对砷代谢至关重要的酶。第二个GWAS寻找与发展相关的snp皮肤损伤在砷暴露后，指向了许多相同的变异。在进一步的基因表达水平研究中，这些相同的SNPs与砷代谢酶的表达降低有关。

“这是完美的感觉，”艾桑说。“它给了我们一个非常连贯的故事，我们现在可以与其他砷病理相关并与这群人群的广泛的砷剂量相关进行调查。”

“现在我们了解一些这种疾病风险的分子基础，可以想到现在认为将这些信息纳入测试，评估或可能出现成功的生物医学干预措施，”Ahsan继续。“利用这些代谢途径，为将患有这些疾病的人的个体的亚组，我们可能能够减少这个人口的致命结果。”

基因研究结果提供了强有力的证据，证明通过甲基化作用的砷高效代谢可以保护人体免受毒素的侵害。促进甲基化的化合物，如叶酸，可以降低砷的毒性——该策略目前正在由哥伦比亚大学环境健康科学副教授、合著者Mary Gamble博士进行测试。

“如果我们可以以某种方式找到一种方法在孟加拉国，它将使个人更好地更好的砷，并且在本前研究表明如果您是一个更好的甲基甲酸甲基，因此疾病的风险较低，”CO-AuthorJoseph Graziano，博士，哥伦比亚大学公共卫生学院的环境卫生科学教授和超级资金研究计划主任。

风险变异也可能有助于评估使用砷或相关化合物的癌症化疗的潜在毒性。Ahsan说，与砷毒性敏感性升高相关的snp可以引导肿瘤学家对某些癌症患者采用低剂量或替代治疗。

除了临床应用之外，目前的研究表明，大规模的基因组研究在一个大部分农村的发展中国家人口中都是可能的。该研究提供了GWAS的罕见典范，明确，即时潜力的转化影响。

“我们看到的许多基因组信号不够强大或不涉及大人口，”Ahsan说。“但在这项研究中，这不是这种研究。发现是强大的，影响是大规模的。”

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