Genome-wide gene expression changes in breast cancer cells following very low-dose exposure to pesticides (glyphosate and atrazine) at drinking water levels.
Environ Toxicol Pharmacol · 2025 · 119:104802 · PMID 40865780 · 등급6 세포·모델 원저 · 노출과 잔류 > 물 잔류 · 사람 · 식이
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글리포세이트와 아트라진은 널리 사용되는 두 가지 제초제로, 일부 인구 집단의 식수에서 발견되는 낮은 농도에서도 미묘한 분자 변화를 유발할 수 있다. 본 연구에서는 MCF-7 및 MDA-MB-231 유방암 세포주에 글리포세이트(50 또는 500 ppb)와 아트라진(2 또는 20 ppb)에 72시간 동안 노출시킨 후 구조적 변화와 RNA 발현 변화를 평가하였다. 이 농도들은 식수에서 흔히 발견되며 브라질과 미국 인구의 식수에 권장되거나 허용되는 최대 잔류 수준 이하이거나 그 범위 내에 있다. 전장 유전체 RNA 시퀀싱은 낮은 농도에서도 차등 발현 유전자(DEGs)를 검출하였으며, 높은 농도에서는 용량 의존적 반응을 강조하였다. 예를 들어, 20 ppb 아트라진으로 처리된 MDA-MB-231 세포는 60개의 DEGs를 보였고, 500 ppb 글리포세이트 노출은 39개의 DEGs를 유발하였으며, 제초제와 농도 전반에 걸쳐 유전자 발현 프로파일에서 주목할 만한 중첩을 보였다. 유전자 세트 농축 분석 결과 DNA 복구 및 복제, 스테롤 대사, 그리고 기아 반응과 관련된 변화가 시사되었으며, 특정 경로는 제초제와 세포주에 따라 달랐다. 두 제초제와 두 세포주 모두에서 DNA 상동 재조합 유전자에 유의미한 변화가 관찰되었다. 마지막으로, 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR)은 지질 대사 및 핵산 변형과 관련된 농도 및 제초제 특이적 구조 변화를 시사하였다. 본 연구 결과는 낮은 수준의 글리포세이트와 아트라진 노출이 명백한 세포 독성 없이 미묘한 구조적 및 전사체적 변화를 유도함을 나타낸다. 이러한 결과는 유방암 세포 발달과 진행에 영향을 줄 수 있는 만성적인 환경 제초제 노출의 잠재적 함의를 강조한다. 본 연구는 특정 인구 집단에서의 노출 모니터링 필요성과 인간 건강에 대한 제초제 노출의 장기적 영향에 대한 추가 조사를 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate and atrazine, two widely used herbicides, may induce subtle molecular changes even at low levels encountered in the drinking water of some populations. This study assessed structural and RNA expression changes in MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cell lines after 72-h exposures to glyphosate (50 or 500 ppb) and atrazine (2 or 20 ppb). These doses are commonly found in drinking water and falls below or within the maximum residue levels recommended or allowed in the drinking water of populations in Brazil and the USA. Genome wide RNA sequencing detected differentially expressed genes (DEGs) at lower doses as well as highlighted dose-dependent responses at higher concentrations. For instance, MDA-MB-231 cells treated with 20 ppb atrazine exhibited 60 DEGs, while 500 ppb glyphosate exposure resulted in 39 DEGs, with notable overlap in gene expression profiles across pesticides and doses. Gene set enrichment analysis suggested alterations linked to DNA repair and replication, sterol metabolism, and cellular response to starvation, with specific pathways varying by pesticide and cell line. Significant changes were observed in DNA homologous repair genes for both pesticides and cell lines. Finally, fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) suggested dose- and pesticide-specific structural changes linked to lipid metabolism and nucleic acid modifications. Our findings indicate that low-level glyphosate and atrazine exposures induce subtle structural and transcriptomic changes without overt cytotoxicity. These results underscore the potential implications for chronic environmental herbicide exposures that may affect breast cancer cell development and progression. Our study highlight the need for monitoring exposure in certain populations and for further investigations into the long-term consequences of pesticide exposure for human health.| 저자 | Panis, C.; de Paula Filho, A. R. P.; Smith, S. F.; Oviedo, J.; Amarante, M. K.; Concato, V.; Pavanelli, W. R.; Estevam, M.; Rabelo, R. S.; da Costa, O. M. M. M.; Terra, M. F.; Lemos, B. |
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| 저널 | Environmental toxicology and pharmacology |
| 권·호·쪽 | 119, 104802 |
| PMID | 40865780 |
| DOI | 10.1016/j.etap.2025.104802 |
| MeSH | Humans; Atrazine; Glyphosate; Glycine; Breast Neoplasms; Water Pollutants, Chemical; Drinking Water; Cell Line, Tumor; Female; Herbicides; MCF-7 Cells; Gene Expression Regulation, Neoplastic; Pesticides; Transcriptome |