出品：光明网 中国抗癌协会肿瘤病因学专业委员会
作者：韩泽广
策划：邓大君 张蕃
【编者按】
《2018全球癌症统计数据》对全球185个国家36种癌症的发病率和死亡率进行了估算，报告指出，癌症的某些病因正从之前的与贫困和感染相关转向与生活方式相关。因此，中国抗癌协会肿瘤病因学专业委员会与光明网联合推出了“人类致癌物及其预防”系列专题，以科普人类致癌物、分析肿瘤病因为主要内容，邀请医学领域内的专家撰文，解答大众对于癌症的疑惑，帮助大众了解肿瘤成因、着重预防。愿更多人远离癌症，健康生活。
本篇是“人类致癌物及其预防”系列专题第二期。
许多人认为中草药天然、无害。但众多中药中含有的马兜铃酸成分与癌症发生有关。
二十世纪九十年代，研究者发现马兜铃酸能够引起尿路上皮癌，因此其被国际癌症研究机构列为I类人类致癌物。近年来，马兜铃酸与肝癌的关系引起注意，尤其我国肝癌发病率很高，是否与马兜铃酸有关没有定论。韩泽广课题组针对这一问题开展动物实验，结合患者样本中马兜铃酸与DNA结合物检测、基因组分析等以及其他人研究结果，可以明确：马兜铃酸导致肝癌，是人类肝癌主要危险因素之一。
马兜铃酸与肝癌关系的缘起
中国是“肝炎大国”和“肝癌大国”。现有乙型肝炎病毒（HBV）感染者约8600万人，丙型肝炎病毒（HBV）感染者约1000万人。肝癌每年约有46万新患者，占全世界新发肝癌患者的55%，远远大于我国占世界的人口比例（约19%）。
一般认为，肝癌发生与HBV、HCV感染、脂肪性肝炎以及长期饮酒、黄曲霉素B1食物污染等有关，如果肝炎患者暴露于致癌物如黄曲霉素B1等会导致肝癌发生。在中国，虽然HBV感染者伴发肝癌占主要构成，但仅用HBV感染者多、黄曲霉素B1暴露机会多，不能完全解释我国肝癌高发原因，可能存在其他致癌因子有待发现和证实。我们认为通过基因组碱基突变规律能提供新病因线索 。
具有遗传毒性的化学致癌剂可以与人类基因组DNA结合，形成加合物，保留在细胞内，持续很长时间。一些化学致癌剂与DNA加合物在修复出错时，会出现DNA碱基发生特征性突变。如果以碱基C（胞嘧啶）变成A（腺嘌呤）或G（鸟嘌呤）变为T（胸腺嘧啶）为特征，被认为与致癌物黄曲霉素B1有密切相关，而黄曲霉素B1是公认的肝癌致癌物；而以A变为T或者T变为A（A>T/T>A）为特征的突变现在被认为与马兜铃酸相关。
2012年，我们对10例肝癌样本进行外显子组测序，发现300多个基因发生突变。我们统计分析了这些基因碱基突变规律，发现其中5例存在C>A/G>T为特征突变谱，与黄曲霉素B1污染有关。使我们困惑的是，有4例患者出现A>T/T>A为特征的突变谱（如图1），而在当时人们并不认识这种突变特征。我们查找文献，发现植物药中的马兜铃酸和塑料工业常用的氯乙烯对个别基因可以引起A>T/T>A突变，因此，我们在《自然遗传学》（Nature Genetics）发表文章时，提出肝癌可能与马兜铃酸或氯乙烯有关的观点。
2013年，新加坡、台湾和美国的研究人员在有马兜铃酸暴露的尿路上皮癌患者的基因组数据中发现A>T/T>A为特征突变谱，认为是马兜铃酸指纹。同时，用这个指纹重新分析已发表的88例中国肝癌患者基因组数据，发现10例具有类似指纹，支持马兜铃酸可能导致肝癌 。
图1. 2012年，我们对10例肝癌进行外显子组分析，其中4例出现A>T/T>A特征的突变谱
马兜铃酸导致肝癌的证实
上述研究只是从基因组突变特征和统计学分析方面支持马兜铃酸导致肝癌的观点，但缺乏直接证据表明马兜铃酸导致肝癌。我们认为如要证实马兜铃酸导致肝癌，要有几个关键证据，包括：
（1）动物实验：表明马兜铃酸可以导致动物肝癌；
（2）肝癌患者马兜铃酸暴露证据：最强有力的证据是患者组织中含有马兜铃酸代谢产物与DNA形成的加合物；
（3）遗传学证据：包括关键致癌基因突变，尤其被特征性A>T/T>A突变所破坏。
2015年，我们决定集中精力去证实马兜铃酸是否导致肝癌，这对我国肝癌预防、降低肝癌发病率，乃至对肝癌分型和治疗可能具有决定性意义。经过4年努力，我们发现：
（1）马兜铃酸直接导致小鼠肝癌：单独使用多种剂量马兜铃酸都可引起小鼠肝癌（注射后9-12个月发生），马兜铃酸剂量越大，引起肝癌的时间越短，肿瘤越大。如与肝损伤药物四氯化碳（CCL4）合用，则更快引起肝癌发生（注射后6个月）；
（2）患者和小鼠肝内存在马兜铃酸-DNA加合物：我们跟踪检测了小鼠肝内马兜铃酸-DNA加合物，发现注射马兜铃酸12个月后加合物仍然存在。说明一旦有马兜铃酸暴露，会对基因组DNA造成持续损伤，增加肝癌发病。
有意义的是，我们随机检测了62例患者肝组织样本，发现16例（26%）存在马兜铃酸-DNA加合物，有些比小鼠肝内的加合物水平还高，说明肝癌患者有马兜铃酸暴露。我们也检测了具有A>T/T>A特征突变谱的患者样本，证实存在马兜铃酸-DNA加合物，说明马兜铃酸-DNA加合物存在与突变特征有因果关系可能；
（3）人和小鼠肝癌出现典型A>T/T>A特征突变谱并导致关键基因突变：
我们对小鼠肝癌进行基因组突变分析，发现典型的A>T/T>A特征突变谱，导致癌基因Hras（Q61L，CAA>CTA）激活突变；进化分析发现，马兜铃酸引起的A>T突变在恶性克隆演化过程的早期出现，说明马兜铃酸是引起细胞恶性转化的关键。
我们根据小鼠基因组突变特征和贡献率设置了更严格的标准用来分析人类肿瘤基因组，发现中国肝癌患者有较大比例（26%）出现典型A>T/T>A突变谱，并可以引起多个重要肿瘤相关基因突变，尤其特异性地引起TP53和JAK1一些位点突变。
要指出的是，2017年新加坡等地科研团队对来自台湾的98例肝癌样本分析，发现78%出现特征性A>T/T>A突变，强烈支持马兜铃酸可能导致肝癌。我们也对他们的数据进行分析，结论基本一致！我们的结果以及其他文献对证实马兜铃酸导致肝癌的结论提供了坚实依据，也初步阐述了马兜铃酸导致肝癌的分子遗传学机制（图2）。
图2. 马兜铃酸导致肝癌基本分子遗传学机制
马兜铃酸相关肝癌预防、诊断和治疗
由于马兜铃酸相关肝癌刚刚被认识，其预防、诊断和治疗均面临新挑战。其与肝炎的关系，尤其与HBV感染的关系有待更多的研究。
在临床上，可能存在着许多肝炎患者服用含有马兜铃酸药物促进肝癌发生情况。根据我们和其他人的分析数据，估计肝癌患者中的四分之一属于马兜铃酸相关肝癌，因此，预防最为关键的， 我们认为至少做到：
（1）禁止使用有较高马兜铃酸含量的药物，并在含有马兜铃酸药物说明书中标明马兜铃酸可以致癌；
（2）儿童和肝病患者禁止服用含有马兜铃酸药物。如果预防得当，把这部分肝癌患者有效控制，每年减少十余万患者，无疑将对健康中国做出巨大贡献。当然，我国必须同时推进HBV疫苗接种，防治肝炎发生，减少食物中的黄曲霉素B1污染等。这些措施有效实施，相信将把我国肝癌发病水平大大降低，告别“肝癌大国”！
（3）马兜铃酸相关肝癌诊断方面，除结合肝癌相关临床指标外，分子病理检测如肝组织存在马兜铃酸-DNA加合物和肿瘤有典型的A>T/T>A特征突变谱是确诊的主要证据。目前阶段，需要大力发展其他辅助手段包括核磁共振图像特征分析、血液和尿液相关指标检测，综合分析患者是否符合马兜铃酸相关肝癌。
马兜铃酸相关肝癌治疗存在 更大挑战，一般来说，肝癌疗效差、易转移、死亡率高，而马兜铃酸会导致基因突变率高，也即突变负荷重，而研究表明，肿瘤突变负荷重的患者可能对PD1或PDL1抗体有疗效， 但马兜铃酸相关肝癌患者是否如此，需要临床试验证明。