《IEEE Microwave Magazine》：The Curious Case of Two Collaborative Life-Long Sprague-Dawley Rat Bioassays of 900-MHz Mobile-Phone RF Radiation Exposure at a Specific Absorption Rate of 4 W/Kg [Health Matters]
编辑推荐：
摘要翻译：大约一个世纪前，古列尔莫·马可尼在梵蒂冈城与教皇庇护十一世的意大利夏宫之间建立了首个微波电信链路[1]。巧合的是，人类暴露于微波和射频辐射的生物学效应及健康影响成为科学研究课题也已有近百年历史。在大部分时间里，暴露源均位于远离人体的远端。然而近年来，
摘要翻译：大约一个世纪前，古列尔莫·马可尼在梵蒂冈城与教皇庇护十一世的意大利夏宫之间建立了首个微波电信链路[1]。巧合的是，人类暴露于微波和射频辐射的生物学效应及健康影响成为科学研究课题也已有近百年历史。在大部分时间里，暴露源均位于远离人体的远端。然而近年来，微波和射频辐射设备及系统的激增使得多个射频和微波源被置于人体之上或附近。移动和蜂窝电信设备及系统的无处不在，正引发人们对其暴露的健康影响和安全性的担忧[2]，[3]。2011年，世界卫生组织下属的专业专家机构——国际癌症研究机构（IARC）宣布，射频辐射暴露可能对人类具有致癌性[4]，[5]。同时，该机构也指出现有动物实验实验室结果存在局限性。随后，美国国家毒理学计划（NTP）报告了明确证据，表明移动电话所用的900/1900 MHz低水平射频辐射的终生暴露是雄性实验室大鼠两类癌症的病因：脑部胶质瘤和心脏内施万瘤[6]，[7]。在该项目中，最高暴露水平[比吸收率（SAR）= 6 W/kg]下，射频暴露引起的动物体温升高不超过1 °C。该发现源自一项历时12年、耗资3000万美元的移动电话射频辐射暴露（近场、全身SAR = 1.5、3或6 W/kg）大型研究项目。这项动物毒理学研究是NTP历史上规模最大的动物健康效应或癌症研究；其研究对象包括化学品和有毒环境物质。这是以移动电话射频辐射作为独立实验变量所进行的最大规模致癌性研究。同年晚些时候，意大利拉马齐尼研究所发表了一项关于暴露于3G、1800 MHz射频辐射的大鼠致癌研究[8]。该研究使用大量大鼠进行全身射频暴露，在平面波等效条件下采用0.1 W/kg的SAR水平，暴露持续终生或从出生前直至死亡。雄性大鼠心脏施万瘤的发生率出现了统计学显著增加。此外，NTP和拉马齐尼的射频暴露研究均在两种不同暴露场景下发现了心脏施万瘤和脑胶质瘤。因此，两项使用相同Sprague-Dawley（SD）品系大鼠、规模较大且执行相对良好的动物研究，在癌症风险显著升高方面显示出一致结果。这些结果应有助于缓解IARC此前对现有动物实验实验室结果不足的担忧。简言之，这些结果提供了IARC一直在等待的数据，以着手更新其对射频–癌症风险的评估，并可能提升其癌症风险分类。应当指出，近期NTP和拉马齐尼的研究人员合作，通过对与人类胶质瘤相关的癌症基因进行分子表征，分析了射频诱导大鼠肿瘤样本中的基因[9]。研究人员为大鼠组装了一个靶向下一代测序panel，但以人类胶质瘤相关基因为中心。研究人员在鼠胶质瘤和心脏施万瘤中筛选出单核苷酸变异和小片段插入缺失。结果显示，终生射频暴露诱导的大鼠胶质瘤在组织学上类似于低级别人类胶质瘤。尽管如此，对长期暴露于射频–癌症风险的兴趣仍然存在，且并不意外的是，争论仍在继续。近期有两篇文章报道了旨在模仿NTP项目的大鼠实验结果。由于其范围受限，这些研究被称为“NTP-Lite”[10]，[11]。这两篇文章报告了两项协作且联合规划但独立进行的实验的结果，分别由两个不同研究团队在位于两个不同国家（日本和韩国）的实验室完成[12]，[13]。实验采用的射频暴露系统与NTP项目所用类型相似，但为定制设计并在当地制造的900 MHz混响室（RC）。这些RC用于同时暴露70只来自同一动物繁育者/供应商的SD大鼠。RC为缩小版本，尺寸减小以适应较少数量的受试大鼠。大鼠未被单独束缚，以避免此类操作带来的应激因素对实验结果产生潜在混杂影响。研究人员在空载和加载状态下均评估了RC内电场或功率密度的均匀性。此外，系统地进行了笼具旋转以帮助增强均匀的射频暴露。选择的射频暴露水平为全身平均SAR 4 W/kg；并非NTP项目所研究的1.5、3或6 W/kg三个SAR水平之一。因此，这些研究不会对NTP研究结果的可重复性产生任何影响。应当明确，这些研究并非重复实验，也无法作为确证。相反，这些实验只是两个不同实验室在类似RC暴露环境下针对另一个SAR（4 W/kg）开展的两项较小规模的大鼠研究。实验于2020年由两组不同的实验室人员正式启动，具有一定程度的协调和理解以遵循相同的研究方案，但未必采用完全相同的一套实验程序、实验方法或操作常规。每天18小时20分钟、持续两年的动物暴露阶段于2022年结束[12]，[13]。结果由各实验室独立分析。实验结果分别作为两篇文章发表，作者来自日本和韩国，作者列表不同[12]，[13]。
论文解读
一、研究背景与问题
射频辐射的生物学效应与健康影响研究已持续近百年。随着移动通信设备的普及，人体附近射频源数量急剧增加。2011年，国际癌症研究机构（IARC）将射频辐射列为可能对人类致癌的物质，但同时也指出现有动物实验证据存在局限。此后，美国国家毒理学计划（NTP）开展了一项历时12年、耗资3000万美元的大规模动物毒理学研究，报告了明确证据：900/1900 MHz移动电话射频辐射的终生暴露可导致雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠脑部胶质瘤和心脏施万瘤，且最高暴露水平（比吸收率SAR = 6 W/kg）下动物体温升高不超过1 °C。同年，意大利拉马齐尼研究所发表了一项1800 MHz、SAR 0.1 W/kg的平面波等效全身暴露大鼠致癌研究，同样观察到雄性大鼠心脏施万瘤发生率统计学显著增加。两项研究使用相同品系的大鼠，在两种不同暴露场景下得出了癌症风险升高的一致结果，为IARC更新评估提供了数据。然而，关于长期射频暴露致癌风险的争论仍在继续。
近期，日本和韩国两个实验室联合规划、独立实施了两项大鼠致癌实验，旨在模仿NTP项目，被称为“NTP-Lite”。两项研究采用了与NTP类似类型的射频暴露系统，即定制设计的900 MHz混响室（RC），可同时暴露70只来自同一供应商的SD大鼠。大鼠未被单独束缚以避免应激因素。实验选择全身平均SAR为4 W/kg，而非NTP项目所采用的1.5、3、6 W/kg三个水平中的任何一个。因此，两项研究并非NTP研究的重复或确证，而是针对另一个SAR水平的较小规模独立研究。实验于2020年启动，每天暴露18小时20分钟，持续两年，于2022年结束。结果分别以两篇独立文章发表。
二、研究目的
两项研究的表述目标为：评估900 MHz移动电话射频信号在全身平均SAR 4 W/kg（当前安全指南中基本参考SAR水平）下的潜在致癌性，并验证NTP研究在该SAR水平下的关键发现。然而，由于未重复NTP的任何SAR水平，两项研究无法作为科学重复或确证。
三、关键技术方法
两项实验采用定制设计并当地制造的900 MHz混响室（RC）作为射频暴露系统。RC尺寸缩小以适应较少数目的大鼠，在空载和加载状态下均评估电场或功率密度均匀性，并通过系统化笼具旋转增强均匀暴露。实验使用Sprague-Dawley（SD）大鼠，来自同一动物繁育者/供应商，每室70只。暴露水平为全身平均SAR 4 W/kg。动物每天暴露18小时20分钟，持续两年。实验遵循相同的研究方案，但具体程序、方法和操作常规未必完全一致。温度通过直肠探头测量，体质量和摄食量定期记录，终末进行组织病理学检查。
四、主要结果
（一）日本实验室结果
日本发表的文章未发现雄性大鼠主要器官（如脑、心脏、肾上腺）癌性或非癌性增生发生率有统计学显著发现。实验发现，4 W/kg 900 MHz射频辐射长期暴露组的存活率更高、体质量更低、摄食量更少。在每日暴露结束时，对另一组动物通过直肠测量核心体温，笼养对照组、假暴露组和射频暴露组之间的体温变化具有统计学显著性，但变化幅度很小，仅为1 °C的一小部分。值得注意的是，实验中发生了功率放大器故障。在整个两年暴露期间，全身平均SAR并非始终维持在4 W/kg。其中一个射频功率放大器发生故障，导致大约四周内SAR保持在标称水平的一半左右，即约2 W/kg。该故障的影响尚不清楚。本研究的主要缺陷在于实验设计未包含6 W/kg组作为关键对照。论文声称主要目标是评估长期致癌性并评价NTP结果的可重复性，但实际上未重复NTP项目三个SAR水平中的任何一个，因此无法作为科学重复。
（二）韩国实验室结果
韩国实验按计划完成了两年暴露。4 W/kg研究结果显示，在包括脑、心脏、肾上腺在内的所有组织病理学检查的主要器官中，癌性病变均无统计学显著增加。两年致癌性研究中，雄性大鼠存活率未发现与射频相关的显著影响。大鼠体温无一致的射频诱导变化，直肠探针测得暴露后体温保持在37 °C至38.5 °C范围内，这些变化被视为偶然且生物学上不显著。射频暴露组的体质量开始时略低于对照组，差异逐渐增大、缩小、逆转，最终在两年暴露结束时变得更大。然而，射频暴露组摄食量持续低于笼养对照组，差异范围为?17.5%至?39.9%，最终测量日为?4.1%；与假暴露组相比，射频暴露组摄食量也持续降低，范围为?7.6%至?31.8%，最终日为?13.1%。假暴露组摄食量也低于笼养对照组。该文章进一步阐明了这项协作但独立实施的SD大鼠致癌研究的客观和目的：评估用于蜂窝移动通信服务的900 MHz射频辐射在全身平均SAR 4 W/kg（现行安全指南的参考水平）下的潜在致癌性。该研究远未达到NTP项目或其结果的重复。研究期间有四只大鼠死亡：一只来自射频暴露组在实验早期死亡，另外三只在两年致癌研究中期被发现死亡，死因未确定或未披露。这些事件导致计划中的一组遗传毒性试验需要作为新研究另行开展，而非作为两年致癌研究的一部分。
五、讨论与结论
讨论部分指出，两项研究均未显示心脏、脑、肾上腺或任何受检主要器官系统的癌症发生率统计学显著增加。然而，各自实验室观察到的恶性原发性肿瘤类型和数量存在差异。尽管这些研究可能并非有意作为重复实验，但作为验证NTP关键发现的尝试，它们是存在缺陷的。日本和韩国研究未部分重复NTP方案或至少设置一个6 W/kg SAR阳性对照组，是实验设计上的重大错误，因为正是NTP项目中6 W/kg组的雄性大鼠显示了明确的癌症风险证据。选择单一4 W/kg SAR水平可能是为了确证现有暴露限值，但4 W/kg低于6 W/kg，作为现行安全限值的基本参考SAR，无法解决NTP在6 W/kg下胶质瘤和施万瘤明确证据的影响。4 W/kg约为致癌性6 W/kg的67%，对应降幅不足34%，对全球数十亿移动电话用户的健康与安全而言，这是非常微薄的余量。此外，还需要考虑生物学变异、个体敏感性以及实际中射频功率密度或SAR测量的不确定性。
除致癌性外，两项研究还报告了其他发现：日本研究报告射频暴露组存活率显著更高、体质量更低、摄食量更少，体温变化虽有统计学显著性但在1 °C范围内；韩国研究报告存活率和体质量无显著射频效应，射频暴露组摄食量持续较低，体温变化被视为偶然且生物学不显著。两项协作研究声称验证NTP发现，但结果中存在异常：日本功率放大器故障导致约四周SAR降至2 W/kg，后果不确定；韩国四只大鼠在早期和中期死亡，死因未确定。这些未解决的事故可能导致结果差异，并可能使两项在不同实验室、可能不同条件下进行的协作研究失效或受到质疑。日本研究中的功率放大器故障是未预期事件；韩国文章则为应对潜在设备故障，将假暴露组的RC充分装备作为备用。问题在于，更严格遵循良好实验室规范和经济合作与发展组织指南，是否可能提升研究质量并减少此类不一致和异常。
研究结论部分可概括为：两项协作的SD大鼠终生生物测定在900 MHz、全身平均SAR 4 W/kg条件下，均未观察到癌症发生率的统计学显著增加，也未能在该SAR水平验证NTP研究的关键发现。然而，由于未采用NTP项目中的任一SAR水平（特别是未设置6 W/kg阳性对照），两项研究无法对NTP结果的可重复性作出科学贡献。研究中的设备故障和动物死亡等异常进一步削弱了结果的可靠性。这些研究表明，为确证现有安全限值而选择与致癌性证据水平接近但更低的SAR，可能不足以解决射频暴露健康风险的争议，未来研究应更严格遵循良好实验室规范并设计包含阳性对照的验证方案。
