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彻底消灭癌症或并无益处 可能危及人类进化

据报道,发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇文章反驳了常见的“变异积累”肿瘤发生模型,而支持了另一种依赖进化压力对细胞群产生作用的模型。本质上来说,这篇文章陈述了健康组织的生态系统会让健康细胞胜出癌症变异;但是当组织生态系统因为衰老、抽烟或者其它压力因素而发生改变时,具有癌症变异的细胞会忽然变得更强壮,使得它们群体的发展超过几代的自然选择。

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有关肿瘤发生的新思考对癌症治疗和药物设计具有深远的启示意义。“我们试图制造以癌症细胞的变异为目标的药物。但是如果促使癌症发展的是身体的生态系统,而不仅仅是癌症引发的变异,那么我们应该优先考虑增加健康细胞适应性的干预措施和生活方式选择,从而抑制癌症的出现,” 研究高级作者、美国科罗拉多大学医学院生物化学和分子遗传学教授、癌症中心基础科学副主任詹姆斯·德格雷戈里(James DeGregori)博士这样说道。


这个新提出的模型帮助解答了癌症科学里长期存在的一个问题,名为“佩托悖论(Peto's Paradox)”——如果癌症是因为随机激活的变异,那么具有更多细胞的更大型动物在生命早期发展癌症的风险应该更大。既然如此为什么大小和寿命不同的哺乳动物大多数都在生命晚期才发展癌症?


“蓝鲸拥有的细胞是老鼠的100万倍,它的寿命也比老鼠长50倍,但是它在一生中发展癌症的风险并不比老鼠更高。” 德格雷戈里说道。德格雷戈里和癌症中心的同事安德里·雷日克(Andrii Rozhok)给出的答案是,除了激活变异,癌症还需要组织地形里发生与衰老有关的改变,从而支持癌症细胞在与健康细胞竞争时的存活和生长。


考虑一下以下两种进化情景:在绿色的草地上,草地的健康是对蒲公英最好的防御;在恐龙时代,环境非常适合这些巨型蜥蜴,直到流星撞击,新环境支持了那些能更好适应改变的环境的新物种的进化,包括更大的哺乳动物。


让我们从草坪开始:“健康身体的生态系统里健康细胞是最优化的。但是当组织生态系统开始发生改变时,例如衰老或者吸烟,引发癌症的变异非常擅长开发受损组织群的环境条件,” 德格雷戈里说道。在这种情景里,德格雷戈里的建议是研发支持健康组织适应性的干预措施,这就像给草地施肥,而不是给杂草喷洒除草剂。


德格雷戈里的模型得到了一些研究的支持,这些研究展示了可能导致癌症的变异并不一定会增加细胞的适应性。“事实上,健康组织群里的健康细胞是如此最优化以至于几乎任何变异都会导致它们适应性降低。”


例如,某些癌症细胞的变异方式使得它们可以在氧气不足的组织环境里存在,这种环境常见于正在发展中的肿瘤的中央。但这种适应性只在氧气不足的组织里存在适应性优势。在富含氧的健康组织里,这种变异并不具有这种优势。在健康组织里,具有这种变异的细胞在与健康细胞的进化竞赛中会输,癌症细胞被完胜,它们会死亡,或者至少它们这个群体被抑制,数量也极其的少。


但是当组织环境发生改变时,那又会变成什么样呢?这让我们回到恐龙的例子。6500万年前,温暖潮湿的地球支持恐龙的存在,尽管还存在少数早期哺乳动物。当巨大的流星撞击地球时(当时还存在其它环境变化),改变了生态系统的基本动态性。生态系统的这种调整使得毛茸茸的、有羽毛的温血生物最终主宰了地球。


这看上去像新的成功的基因变化产生了新的更成功的物种。但在癌症的例子里,具有“新”基因的个体可能已经存在,而证实生态系统的改变使得它们可以蓬勃发展。然而癌症生物学家关注于癌症风险因素,例如衰老和吸烟是如何创造新的变异,而非关注于这些背景是如何改变组织,从而改变对已经存在的变异的选择。德格雷戈里支持这一观点,他指出对干细胞池的建模研究展示了来自组织群的选择压力比变异更加强大,它决定了干细胞群体的组成。


“但因为衰老、吸烟、遗传的基因差异或者其它原因导致身体发生变化,它会改变组织生态系统,使得新型细胞取代健康的细胞。” 德格雷戈里解释道。


当然,癌症发展需要变异和其它遗传改变。但这些变异是如何导致癌症的?可能这些变异并没有创造立即“乱砍乱杀”的意外的“超级细胞”。肿瘤发生变异往往或者总是存在身体里,但因为选择压力而一直被牵制。当组织生态系统和它的压力发生改变使得癌症变异的细胞比健康细胞更可能存活时,癌症细胞群就会战胜健康细胞群。


我们可以避免因生活方式的选择而导致的某些组织改变,例如不要吸烟。不幸的是,我们无法永远阻止衰老。但新的疗法和新的理解或可以增强组织群里的一些特征,从而更好更长时间的对抗癌症。


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