《Ecotoxicology and Environmental Safety》：RUNX3 DNA methylation as a novel biomarker for PFAS-induced genotoxicity: Insights into 6:2 FTSA-mediated epigenetic dysregulation
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：全氟及多氟烷基物质（PFAS）暴露与DNA损伤增加及RUNX3基因高甲基化相关。6:2氟调聚物磺酸盐（6:2 FTSA）被确定为诱导DNA损伤和表观遗传改变最具影响力的PFAS化合物。RUNX3高甲基化介导PFAS诱导的遗传毒性，这一结论已通过外周血单个核细
：全氟及多氟烷基物质（PFAS）暴露与DNA损伤增加及RUNX3基因高甲基化相关。6:2氟调聚物磺酸盐（6:2 FTSA）被确定为诱导DNA损伤和表观遗传改变最具影响力的PFAS化合物。RUNX3高甲基化介导PFAS诱导的遗传毒性，这一结论已通过外周血单个核细胞（PBMCs）体外实验验证。RUNX3甲基化有望作为PFAS相关健康风险早期检测的表观遗传生物标志物。
论文解读
一、研究背景与科学问题
全氟及多氟烷基物质（PFAS）是一类具有环境持久性和广泛人群暴露特征的合成化学品，广泛应用于食品接触材料、防水涂层和水成膜泡沫等工业及消费品领域，人类主要通过受污染的水源和食物途径暴露于PFAS。尽管长链PFAS如全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）正逐步受到监管限制，但大量短链替代化合物仍在持续使用，其长期健康效应尚不明确。近年来的生物监测研究在室内灰尘、食品及人体血清中均检出新兴PFAS化合物，包括6:2氟调聚物磺酸盐（6:2 FTSA），提示人群暴露仍在持续。
现有毒理学证据表明PFAS可引发多器官毒性，并可能通过遗传毒性效应参与肿瘤发生。DNA损伤是致癌及退行性疾病的关键起始事件，若未能及时修复，可导致基因组不稳定。然而，既往关于PFAS诱导DNA损伤的研究多采用体外系统或动物模型，结果常因实验设计、暴露水平或生物学背景差异而不一致，真实暴露条件下的人群证据仍然匮乏，PFAS遗传毒性的分子机制尚未完全阐明。
RUNX3（Runt相关转录因子3基因）是公认的肿瘤抑制基因，参与早期DNA损伤应答通路，通过P53依赖性方式调控DNA修复基因表达。RUNX3可促进P53乙酰化，增强其与下游靶基因启动子的结合能力，参与DNA双链断裂等早期损伤的修复过程。然而，当DNA损伤持续存在时，修复过程变得不可逆，RUNX3表达受到抑制，可能促进癌症等疾病的发生发展。RUNX3的表观遗传沉默常由其启动子CpG富集区（转录起始位点上游-436 bp至-364 bp）的过度甲基化驱动，该区域包含多个CpG二核苷酸位点，异常甲基化可抑制RUNX3转录并损害其肿瘤抑制及DNA损伤应答功能。
基于上述背景，研究人员提出假设：RUNX3参与PFAS诱导DNA损伤的细胞应答，其甲基化状态可能反映先于明显基因组不稳定的早期表观遗传失调。该研究旨在非职业暴露人群中检验PFAS混合物暴露与DNA损伤的关联，评估PFAS暴露与RUNX3 DNA甲基化的关系，并利用先进混合模型识别与这些效应关联最强的PFAS组分。
二、研究设计与技术方法
该研究从中国广东省肇庆市怀集县招募了168名非职业暴露个体，采集外周血5 mL用于评估PFAS暴露水平和DNA损伤程度。研究经南方医科大学第五附属医院伦理委员会批准（临床试验注册号：No. 2019-YYK-004），所有参与者均签署知情同意书。
研究采用的主要关键技术方法包括：固相萃取结合超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）定量检测血清中23种PFAS化合物；碱性单细胞凝胶电泳（彗星实验）评估DNA损伤，定量指标包括Tail DNA%、Tail Moment和Olive Moment；焦磷酸测序检测RUNX3启动子区域9个CpG位点的DNA甲基化水平；贝叶斯核机器回归（BKMR）模型分析PFAS混合物暴露的总体效应并识别关键贡献组分；中介效应分析评估DNA损伤在6:2 FTSA暴露与RUNX3甲基化关系中的中介作用；分子对接模拟6:2 FTSA与DNA甲基转移酶（DNMT1、DNMT3A、DNMT3B）的结合亲和力；原代人类外周血单个核细胞（PBMCs）体外实验验证6:2 FTSA的遗传毒性和表观遗传效应。
三、研究结果
3.1 人群特征与PFAS暴露水平
168名参与者年龄范围为23至65岁，平均年龄49岁，性别分布相对均衡（男性42.9%，女性57.1%）。50.6%的参与者BMI正常，64.3%从不吸烟，58.9%从不饮酒。23种PFAS中，PFPeS和HFPO-TA低于检出限被排除分析。6:2 FTSA血清浓度中位数为0.28 ng/mL。人群外周血RUNX3平均DNA甲基化水平为5.91%。三种DNA损伤指标的均值均高于中位数，提示右偏分布，存在部分样本DNA损伤水平明显高于平均水平。
3.2 PFAS混合物与DNA损伤的关系
Spearman相关分析显示DONA、6:2 FTSA、PFTeDA和PFDoA与DNA损伤显著正相关。BKMR模型分析中，6:2 FTSA的PIP值最高，表明其与DNA损伤的关联最强。PFAS混合物暴露与Tail DNA%水平呈非线性"U形"曲线关系。与50百分位相比，75百分位PFAS暴露时Tail DNA%显著增加3.115（95% CI: 0.765, 5.465），而25至65百分位的总体效应未达统计学显著。
3.3 PFAS混合物与RUNX3 DNA甲基化的关联
Spearman相关分析发现DONA、6:2 FTSA、PFTeDA和PFHpA与RUNX3 DNA甲基化水平正相关。BKMR模型结果显示6:2 FTSA的PIP值显著高于其他PFAS亚型，表明其对RUNX3 DNA甲基化变化的贡献最强。PFAS混合物暴露对RUNX3 DNA甲基化的联合效应呈非线性模式，75百分位暴露时RUNX3 DNA甲基化水平显著增加0.834（95% CI: 0.265, 1.403）。
3.4 6:2 FTSA、DNA损伤与RUNX3 DNA甲基化之间的关系
Spearman相关分析显示RUNX3平均DNA甲基化水平与Tail DNA%显著正相关（r=0.24，P<0.01）。中介效应分析以Tail DNA%为中介变量、RUNX3 DNA甲基化水平为结局变量，结果显示Tail DNA%部分中介了6:2 FTSA暴露对RUNX3 DNA甲基化的效应，占总效应的11.6%。反向中介分析（RUNX3甲基化为中介变量、Tail DNA%为结局变量）未达统计学显著，进一步表明6:2 FTSA暴露可能通过诱导DNA损伤导致RUNX3表达改变。
3.5 6:2 FTSA与DNA甲基转移酶的分子对接
分子对接结果显示6:2 FTSA与DNMT1、DNMT3A和DNMT3B的结合亲和力分别为-8.3、-7.9和-8.3 kcal/mol，均低于-6.0 kcal/mol的显著结合阈值，表明相互作用显著且稳定。6:2 FTSA可能通过直接调控DNA甲基转移酶影响RUNX3表达，进而导致DNA损伤。
3.6 PBMCs体外验证
CCK-8实验显示6:2 FTSA以剂量依赖性方式降低PBMCs存活率，200 ng/mL浓度时细胞存活率为91.6%。彗星实验表明6:2 FTSA剂量依赖性地增加PBMCs的DNA损伤水平，Tail DNA%、Tail Moment和Olive Tail Moment均随浓度增加而升高（P<0.001）。qRT-PCR结果显示RUNX3 mRNA表达随6:2 FTSA浓度增加而下降，20 ng/mL和200 ng/mL浓度下显著降低（P<0.001），而RUNX3 DNA甲基化水平与其mRNA表达呈完全相反的趋势。这些结果证实6:2 FTSA可诱导PBMCs遗传损伤，DNA甲基化修饰通过抑制RUNX3表达在此过程中发挥重要作用。
四、讨论与结论
该研究提供了人群层面的证据，表明PFAS混合物暴露（尤其是新兴化合物6:2 FTSA）与DNA损伤增加和肿瘤抑制基因RUNX3的表观遗传失调相关。BKMR混合模型识别6:2 FTSA为对遗传毒性和表观遗传效应贡献最大的组分。观察到的非线性暴露-反应模式提示存在潜在阈值，超过该阈值后DNA修复能力可能受损，高暴露水平下风险升高。RUNX3高甲基化可能最初代表适应性细胞应答，但在持续PFAS暴露下变得适应不良，损害DNA修复并促进基因组不稳定。6:2 FTSA作为PFOS替代品广泛应用于水成膜泡沫配方中，其相对较高的脂溶性（log P≈3.9）可能促进细胞摄取和核内进入，磺酰胺官能团可能通过与DNA甲基转移酶的相互作用影响表观遗传调控。
研究局限性包括：横断面设计限制因果推断；样本来自单一地理区域；残余混杂无法排除；6:2 FTSA与DNMT结合及RUNX3沉默之间的机制联系需要功能验证；需纵向研究和扩展表观遗传标记面板以确认RUNX3甲基化的生物标志物效用。
研究结论：该研究建立了PFAS混合物暴露与人类DNA损伤之间的剂量-反应关系，识别6:2 FTSA为关键贡献者。RUNX3高甲基化在此过程中发挥重要作用，有望作为PFAS相关遗传毒性风险早期评估的新型表观遗传生物标志物。研究结果强调了对新兴PFAS替代品持续警惕的必要性，并为将表观遗传终点纳入环境健康监测框架提供了理论依据。
