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    科学基金聚焦关键科学问题
    推动环境污染影响健康前沿研究

    日期 2014-07-30   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

    第7期
    (总462期)

      本文提要:环境污染对健康的影响日益成为社会关注的热点。国家自然科学基金委员会(以下简称基金委)近期举办了主题为“环境污染的毒理与健康研究方法学”双清论坛,聚焦环境污染对健康影响的关键科学问题,组织化学、生命科学及医学等多个学科的专家进行战略研讨,建议设立“大气污染毒理学评价研究”重大研究计划推动环境污染影响健康前沿研究。

      环境污染对健康影响极为复杂。数据显示,常见癌症(如泌尿系统肿瘤)和慢性疾病(如呼吸道疾病)的风险大约70%-90%来自环境暴露或环境暴露与基因的交互作用。环境污染对健康影响的研究不仅是环境科学的制高点,也是环境、生物和医学等多学科交叉的新生长点。美国已连续数十年投入大量经费,资助美国国家环境健康研究所等机构开展相关研究。我国的环境污染特点决定了其污染的毒理评价研究不能照搬国外模式,需要理论与方法创新。

      一、我国当前环境污染与健康研究面临的挑战

      我国正处于工业化中后期和城镇化加速发展的阶段,环境问题集中显现,环境总体恶化的趋势尚未根本改变,居民全方位暴露于严重的复合污染。从三次全国死因调查数据看,肺癌等受环境因素影响较大的肿瘤发病率和死亡率在不断增高,肿瘤死亡率居世界前列。目前我国对污染引发代谢异常和肿瘤等疾病的分子机制仍不清楚,对环境污染的毒性及健康效应还缺乏深入的科学研究。环境污染与健康影响的研究工作仍处于起步阶段,面临诸多挑战。

      一是环境混合物的健康效应研究有待深入。我国人群面临着传统与现代环境污染暴露的双重挑战。目前的暴露研究割裂了内外暴露关联,难以体现区域复合暴露与环境污染的全生命周期影响。例如,PM2.5就是一种典型的环境污染混合物,不同国家和区域在不同经济发展阶段,其细颗粒物组成差异是极为显著的,影响真实环境的污染均以混合物形式暴露。针对这一情况,美国国家环境健康研究所将阐明环境混合物的健康效应作为其未来优先研究重点。

      二是污染物与生物分子作用机理的认识亟待加强。探求污染物与生物分子交互作用及其对关键毒性作用通路的扰动机制已成为破解环境污染与健康因果奥秘的关键。环境污染物与生物分子作用是公认的污染致病起点,目前对这一连接污染与健康的关键环节缺乏深入认识,导致难以厘清污染导致机体损伤并与特定疾病表型相关联的机制。环境污染物与生物靶点化学结构的多样性决定了污染物对生物分子相关毒性通路扰动机制的复杂性,污染物的人体致癌/代谢干扰分子机制和通路研究仍存在诸多瓶颈问题,如污染物的生物靶点选择机制及共存组分与生物大分子作用的竞争机制;混合物组分间毒性作用机制等。

      三是环境污染的健康危害机制研究亟需重视。与污染物相关的DNA 损伤与修复研究一直是环境与健康领域研究前沿。DNA损伤和遗传变异并非所有健康结局的诱因。机体损伤过程中表观遗传变异与传统意义的遗传变异是共存的,且表观遗传的变化很可能是相关健康结局发生的早期事件并显著影响环境污染所致健康风险。同时,环境污染毒性剂量—反应关系研究的匮乏还致使难以确定其风险阈值。

      四是科学运用大数据以探寻环境疾病的污染归因研究亟待攻坚。如何科学运用大数据,结合分子生物学、毒理学乃至流行病学等信息,以探寻环境疾病的污染归因是环境与健康领域亟待解决的方法瓶颈。环境污染的复杂性使得单纯依赖实验评价其毒理效应难以实现,以构效关系为核心的计算毒理是污染毒理评价的有力工具。目前亟需发展相应的计算毒理手段,以评估大气污染作用的关键生物靶并预测其对相关信号通路的可能扰动。

      二、关键科学问题和重点研究方向

      当前,环境污染与健康影响研究的方法学正处于一个全面革新的时期。专家建议抓住这一契机,立足于对机体损伤的污染归因新理论与新方法的探索,瞄准当前环境污染与健康研究存在的方法瓶颈,整合多学科研究力量攻关,逐步占领环境污染与健康影响科学研究的战略制高点。重点开展以下四个方向的研究:

      一是污染暴露组及其方法学研究。包括区域污染人群长期暴露的无偏评估方法;区域人群超痕量污染物溯源甄别;建立同时基于外暴露特征和内暴露效应指示的暴露组学研究方法;低剂量环境暴露方法学。

      二是污染物与生物分子的交互作用。包括污染物引发的自由基产生与生物损伤;污染物诱发表观遗传的变化与调控机制;污染物诱发的DNA损伤、修复与基因突变的分子机制;典型污染物生物作用靶点及其效应的关联机制。

      三是污染物毒性与健康危害机制。包括污染物的内分泌干扰效应与发育毒性机制;典型污染物引发机体糖和脂肪代谢紊乱的机制;污染物对肿瘤细胞增殖与转移的影响机制。

      四是污染物影响健康计算毒理学评价方法与预测模型。包括发展相应的计算毒理手段以评估污染物作用的关键生物靶;建立污染物流行病学评估方法以解决广义估计模型的合理收敛问题;形成以构效关系为核心的计算毒理。

      三、科学基金的政策措施和资助安排

      目前,基金委有关部门正在依据论坛研讨形成的科学目标、科学问题和政策建议,在前期部分面上项目资助的基础上,结合国家《加强大气污染治理科技支撑工作方案》的整体安排和任务分工情况,进一步组织论证,争取设立“大气污染毒理学评价研究”重大研究计划支持大气污染对健康影响的研究。目前重点考虑的六个方向:

      一是大气污染关键毒性组分的分离与鉴定方法;二是大气污染的环境暴露组学与人群暴露评价;三是大气污染物与生物分子的交互作用及其潜在健康风险;四是大气污染的毒理学效应及其剂量—反应关系;五是大气污染的健康危害机制;六是大气污染对健康影响的计算毒理学评价方法与预测模型等。

      预期通过5年的连续资助,建立大气污染毒理学评价方法体系,制定我国大气污染的毒理学评价路线图;阐明我国特征大气污染健康危害的毒理学基础和剂量—反应关系,提出我国特征大气污染的人体健康影响阈值,为系统研究大气污染的健康影响及制定相应控制对策提供方法学和技术支撑。




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