癌症会进化。这两个词放在一起听起来可能有点奇怪。当然，鸟类会进化。细菌会进化。但癌症呢？问题出在癌症不像鸟类和细菌那样是自由生活的生物。它们最初是人体内的细胞，并一直留在那里，直到它们被清除或宿主死亡。* 然而，驱动自由生物进化的相同力量也可以驱动癌细胞变得更具侵袭性和危险性。如果突变会削弱细胞的自我抑制能力，进化就成了我们内在的敌人。细胞会增殖。有时，在它的后代中会出现新的突变。如果这些突变使癌症生长得更快，那么携带这些突变的细胞就会在癌细胞群体中占据主导地位。自然选择和其他驱动外部进化的过程开始在内部驱动进化。就像许多其他科学家一样，研究癌症进化的研究人员已经利用了廉价基因组测序的新技术。他们现在开始发布该疾病的精细历史记录，跟踪个体突变是如何出现和传播的。*《自然*》杂志刚刚发表了一个很好的例子，说明了这项新研究。我特别欣赏他们为该论文提供的有用的图片，其中一张我已包含在此处。你可以点击图片查看一个更大的版本。图片下方，我将解释它的含义。
在这篇新论文中，华盛顿大学的李丁（Li Ding）及其同事描述了一项针对八名患有急性髓系白血病（AML）的患者进行的研究。AML是一种免疫系统疾病。在AML患者中，骨髓中本应发育成白细胞的干细胞却变成了癌细胞。治疗包括骨髓移植和化疗。不幸的是，AML有一种狡猾的复发方式，化疗对其效果不佳，药物也无法阻止其扩散。因此，许多起初看似缓解的患者最终死于癌症。华盛顿大学的科学家通过对多个细胞的基因组进行测序，重建了每位患者癌症的历史。为了确定正常的、原始的基因组，他们对来自健康皮肤细胞的 DNA 进行了测序。然后，他们对患者初诊时采集的癌细胞基因组进行了测序。接着，他们查看了患者复发后出现的癌细胞的基因组。通过这项调查，他们对癌症过程中出现的新突变进行了编目。然后，他们可以回到血液样本中，估计在特定时间点，特定突变在癌细胞中所占的比例。这张图说明了他们研究的一位特定女性的悲惨历程。在她五十多岁时，她突然喉咙痛，容易瘀伤。骨髓活检证实她患有 AML。她接受了化疗，然后进行了干细胞移植。尽管她似乎完全缓解，但在诊断后 11 个月，癌症复发了。先前非常有效的化疗药物现在已无法阻止癌症。其他药物也失败了。诊断后两年，她去世了。图的左侧，癌症开始。一个干细胞发生突变，成为癌系谱的起源。我们从正常细胞开始。（细胞为深色，灰色圆点标记其原始突变。HSC 代表造血干细胞）。癌细胞数量增多，在此过程中，它们积累了大量突变，其中一些突变在图的星号旁列出。这些突变一个接一个地占据了整个细胞群——这是自然选择的标志。然而，当这位女性去看医生时，癌症已经分化成许多不同的谱系，每个谱系都携带额外的、独特的突变。超过一半的细胞属于一个被称为 2 号簇的谱系，此处以紫色标记。3 号簇，以黄色标记，由具有不同突变集的细胞组成。并且在 3 号簇中又出现了一个谱系——4 号簇，以橙色标记。每个圆圈中的圆点显示了每个簇中积累的突变集。化疗将所有癌细胞簇的 संख्या 压低到医生无法检测到的水平。但它们仍然存在。在暴露于化疗药物后，最成功的簇不再是癌症诊断时最成功的簇。而是相对罕见的 4 号簇。显然，它拥有使它更能抵抗化疗药物的突变。它的后代后来又获得了新的突变，这使得它们能够快速繁殖并占据癌细胞群体，同时它们也能抵抗新的化疗药物。科学家们得出结论：“个体患者的 AML 基因组显然是一个‘移动的目标’”。“必须根除创始克隆及其所有亚克隆才能实现治愈。”当然，说起来容易做起来难。这项研究与细菌抗生素耐药性研究之间的相似性令人警醒。但至少现在我们开始看到我们真正面对的是什么样的进化挑战了。
（*对于一个非常酷的例外，可以考虑塔斯马尼亚恶魔面部肿瘤的情况，这些肿瘤可以在恶魔之间传播。它们也会进化。）
