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我们每个人都以一套特定的基因开始生命，大约有20,000到25,000个。现在科学家们正在积累越来越多的证据，表明污染物和化学物质可能正在改变这些基因——不是通过突变它们，而是通过发送微妙的信号来使它们沉默或在错误的时间开启它们。
上周，由美国国家科学院召集的数十位研究人员和专家在华盛顿特区举行的为期两天的研讨会上，探讨了称为表观遗传学的这个复杂主题。他们讨论了新的发现，这些发现表明我们环境和食物中的化学物质可以改变基因，使人们容易患上多种疾病和紊乱，包括糖尿病、哮喘、癌症和肥胖症。他们还考虑了监管机构和行业是否应该开始测试当今使用的数千种化学物质的这些影响。
“毫无疑问，这些表观遗传效应非常重要。下一个问题是如何测试这些影响，” 科罗拉多州立大学环境与放射健康科学教授William H. Farland说。“我们不需要放弃当前化学品测试的方法。在动物身上测试化学品时，我们可能只需要添加一些新的终点。”
暴露于改变基因的物质，特别是在子宫内和出生后不久，“可能导致疾病易感性增加，” 美国国家环境健康科学研究所和国家毒理学项目主任Linda S. Birnbaum在12月被任命时说。“即使在暴露消失后，甚至几十年后，这种易感性仍然存在。腺体、器官和系统可能会被永久性地改变。”
“这些暴露可能会产生巨大的潜在影响，部分原因是这些变化可能会跨代遗传。你可能会受到你的母亲和祖母在怀孕期间接触到的东西的影响，”Birnbaum说。
专家们说，怀孕的母亲吃什么以及她接触的化学物质会影响她的后代，而不会引起DNA突变。相反，根据动物和人类研究，这些暴露可能会扰乱基因的行为方式。反过来，这些变化可以传递给下一代。
一些环境化学物质使甲基（连接有三个氢原子的碳原子）能够攻击基因，从而在基因应该开启的时候关闭或抑制它们。当基因被关闭时，它们无法指导对适当细胞功能至关重要的蛋白质的制造。化学物质还可以解开染色体的部分，导致基因在不适当的时间表达或开启。
哮喘儿童就是一个例子。辛辛那提大学的研究员Wan-Yee Tang发现，在纽约市子宫内暴露于高浓度多环芳烃（PAHs）的儿童（交通产生的常见空气污染物）比未暴露的儿童更容易患哮喘。通过研究脐带血，她发现哮喘儿童的特定基因（ACSL3）被甲基化，而未暴露儿童的该基因未被甲基化，并得出结论，异常的甲基化模式可能导致了哮喘。
这一发现可能部分解释了为什么全球哮喘发病率在全球大部分地区急剧上升，在儿童中达到流行病的程度。在纽约市空气污染最严重的几个区，大约25%的儿童患有哮喘。
苏格兰医学研究委员会的Richard Meehan说，在通过辅助生殖技术受孕的儿童中也观察到了表观遗传变化。
在这些儿童中发生率较高的疾病之一是贝克威思-威德曼综合征，其特征是腹壁缺陷和某些儿童癌症的风险更高。他说，受精卵在植入前培养数日的培养基可能是导致该综合征的原因。看来所有用于卵子的不同培养基都可能存在问题，因为它们含有刺激甲基添加到细胞中的化学物质。
研讨会上的科学家们表示，理解表观遗传学不仅对于弄清楚哪些化学物质可能危害公众健康很重要，而且对于找到预防或治疗疾病的新方法也很重要。
罗德岛州布朗大学社区健康与病理学教授Karl T. Kelsey说，科学家们现在才开始弄清楚基因组中的正常甲基化模式，以便他们能够了解什么是异常的。他说，由于这种新的理解，已经开发出针对某些类型癌症的表观遗传疗法，其中一些在临床试验中取得了成功。与杀死细胞的传统癌症药物不同，新药只是改变细胞的作用方式。
对大鼠的研究表明，改变基因的化学物质可以改变动物的大脑——在某些情况下，是以有益的方式。
Moshe Szyf发现，蒙特利尔麦吉尔大学医学院药理学和治疗学教授，幼鼠时期接受适量母体舔舐的大鼠长大后比那些母亲不细心照顾的幼鼠更平静。他说，母体的梳理毛发导致幼鼠大脑中产生应激激素的部分发生了化学变化。
由细心母亲抚养的大鼠与由不细心母亲抚养的大鼠相比，皮质类固醇基因表达水平不同，应激激素水平也较低。Szyf发现，他可以通过向压力过大的大鼠大脑中注射一种名为TSA的化学物质来治愈它们，这种化学物质逆转了由不细心母性引起的异常甲基化。
对表观遗传学的这种理解可能会导致用于治疗人类问题的新药物。通过使用类似于大鼠研究中使用的方法，Szyf希望找到有助于缓解人类精神疾病的药物。
Szyf还研究了自杀受害者和因自杀以外的原因突然死亡的人的保存大脑。他发现，自杀受害者中的某些基因被甲基化或关闭。相比之下，那些基因在以其他方式死亡的受害者中没有被甲基化。他说，异常的甲基化模式可能导致某些人患上抑郁症。
纽约大学环境医学和药理学教授Max Costa说，某些化合物，如镍、铬和砷，是众所周知的致癌物——不是因为它们对细胞有毒，而是因为它们的表观遗传效应。他解释说，它们会增加DNA甲基化，从而导致基因沉默和细胞转化，并最终导致癌症。
会议上的研究人员花费了大量时间讨论是否以及如何测试化学物质引起表观遗传变化的能力。
大多数研究人员都同意，需要测试化合物的表观遗传效应。但是，对商业中大约80,000种化学物质进行实际测试将需要快速筛选，将化合物优先分为高、中、低风险组。然后，可以将表观遗传效应高风险的化合物进行更明确和昂贵的测试。
纽约市阿尔伯特·爱因斯坦医学院副教授John M. Greally指出，没有一种单一的测试是检测表观遗传效应的理想方法。
“所有检测方法都有缺点，”他说。例如，一种检测方法需要立即处理样品，因此不能用于储存的样品。
然而，许多研究人员表示，可以很快开始测试化学物质的表观遗传变化。
宝洁公司的研究员George Daston说：“我们对这个领域了解不多，但这并不意味着它令人畏惧。我们只需要在我们已有的基础上继续前进。微量分析已经表明，化学物质暴露如何改变基因组某些部分的基因表达。我们了解不多，并不意味着我们不能快速开始测试。”
前美国环境保护署实验毒理学负责人Birnbaum说，监管机构和行业不必从头开始。
“我们已经走在这条路上了，”Birnbaum说。“国家毒理学项目已经在讨论将一些表观遗传学研究纳入该项目。”
Birnbaum告诉《环境健康新闻》，表观遗传学引起的最重要的公共卫生问题是，在检查疾病的病因时，当前环境可能不是需要考虑的关键因素。
“询问心脏病发作的受害者今年或去年吃了什么，可能远不如询问他们在子宫内和出生后不久接触了什么重要，”她说。
本文最初刊登于环境健康新闻，这是一个由非营利媒体公司环境健康科学出版的新闻来源。