随着年龄增长，我们的细胞会获得致癌突变，但仅有突变很少足以启动肿瘤。一个环境触发因素——例如暴露于内燃机、燃煤和香烟烟雾等来源的空气污染——可能是使突变细胞转变为癌症所必需的。目前，肺癌筛查仅提供给超过特定年龄且有吸烟史的人群，这遗漏了从不吸烟者以及暴露于高水平污染物、也可能面临患病风险的个体。
研究团队此前的研究已表明，空气污染可通过引起炎症并唤醒携带突变的休眠细胞来驱动癌症。在该基础上，研究团队（受英国国家健康与护理研究所 UCLH 生物医学研究中心资助）旨在找到一种能够更准确预测肺癌的炎症特征，超越仅基于年龄和烟草暴露等生活方式因素的风险评估。
该研究于今日发表在《细胞》（Cell）杂志上。团队将机器学习应用于来自英国生物银行（UK Biobank）超过 48,000 名参与者的血浆蛋白质数据，并使用匹配的癌症登记记录来识别那些后来患上肺癌的人。
除了年龄、吸烟状况和既往肺部疾病史外，机器学习算法还识别出血液中的 14 种关键蛋白质，这些蛋白可以预测五年内未来的肺癌诊断。团队在来自全球的八个数据集中验证了这一蛋白质特征，发现在所有研究中，未来发展为肺癌的患者中该特征均较高，其中一个队列包含非吸烟者。
对患者和动物模型中该特征的分析表明，该特征并非来自肿瘤本身，而是反映了癌症发生前肺部炎症环境的改变。在后来发展为特发性肺纤维化或慢性阻塞性肺疾病（COPD）的人群中，该特征也升高，这支持了它可能捕获了一种共有的、疾病前的肺部炎症状态的观点。
从炎症到预防
该实验室的早期工作表明，暴露于空气污染会触发肺部的免疫细胞释放一种称为白细胞介素-1β（IL-1β）的炎症信号，该信号可以唤醒携带致癌突变的休眠细胞。
在这项研究中，他们证明污染暴露同时增加了特征蛋白的水平，并扩大了“KAC 细胞”的群体。KAC 细胞是一种适应性细胞状态，在损伤反应中出现，但如果存在突变也可能癌变。研究人员表明，来自多种不同肺细胞类型的突变细胞在走向癌症的途中都进入了相同的 KAC 状态，而空气污染扩大了 KAC 细胞库，并增加了上述 14 种蛋白特征。
团队还发现，该特征的某些组分在存在与空气污染相关的 IL-1β 时升高。在暴露于污染的小鼠中阻断 IL-1β，可减少 KAC 细胞的数量并减缓早期肿瘤的发展，这表明抗 IL-1β 药物可能对肺部显示出这种炎症信号的人起到预防肺癌的作用。
精准癌症预防方法
2017 年，诺华公司的 CANTOS 试验测试了 IL-1β 阻断剂canakinumab预防心血管疾病的效果，并作为探索性发现报告该药物也降低了肺癌发病率。然而，在人群水平上获益有限，限制了其作为未筛选人群预防策略的使用。
研究人员重新分析了 CANTOS 试验中 4,651 名参与者的数据，发现基线时 14 种蛋白特征高的个体是那些明显从 canakinumab 中获益的人，他们的肺癌风险几乎减半。通过仅选择特征高的个体，预防一例肺癌发生所需的治疗人数为 55 人，与他汀类药物等成熟的心血管预防策略相当。
伦敦大学学院临床博士生、弗朗西斯·克里克研究所访问科学家Tej Pandya说：“我们利用机器学习对超过 48,000 人的血浆数据进行分析，识别出了这 14 种蛋白特征。在四大洲 80 多位合作者的帮助下，在八个数据集中验证了这一特征，这令人难以置信。通过与实验室的科学家携手合作，在小鼠模型中理解其生物学机制，我们已经证明该特征反映了癌症形成之前肺部炎症环境的改变。这是一个概念验证：有朝一日，我们可以利用这一特征为有肺癌风险的人群提供预防性治疗。”
克里克研究所临床研究主任、首席研究组长、UCL 癌症教授、TRACERx 首席研究员Charlie Swanton说：“他汀类药物等药物已经改变了心血管疾病的预防，用于治疗高‘低密度脂蛋白（LDL）’的个体。但我们还没有类似 LDL 的风险标志物或针对肺癌的他汀类药物。在临床上，我们亲眼目睹了肺癌晚期诊断的影响，因此能够识别风险较高的人群并在疾病发生前进行干预至关重要。
“找到肺部炎症状态的信号，使我们洞察到这个预防性治疗可能最有效的‘机会之窗’。这项工作支持了该领域一个相对较新的观点：一些常见的、在社区中造成高疾病负担的年龄相关疾病，共享一个共同的、症状前炎症状态。我们认为该特征未来可能有助于预测并帮助预防肺癌及其他肺部疾病。”
英国癌症研究中心研究信息经理Hayley Brown说：“通过揭示癌症的最早期预警信号，这项研究使我们更接近早期干预，并有可能在疾病开始之前就阻止它。
“这样做，可以帮助患者及其亲人免于癌症诊断、治疗及随之而来的一切带来的影响，让他们转而专注于最重要的时刻。”（生物谷Bioon.com）
参考文献：
Tej Pandya et al, Plasma signals of lung tumor promotion for molecular cancer prevention, Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.05.005.