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随机性:癌症突变的的主要驱动因素?

探讨随机突变与癌症如何相互关联,从而影响罹患该疾病的几率,超越环境和遗传因素。

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(图片来源:Shutterstock) 无论我们是否愿意,我们都是赌徒。我们清醒的每一刻,体内的无数干细胞都在分裂,以取代磨损的生物机制。但每一次这些健康的细胞分裂,基因密码中大约会出现三个错误——没有人是完美的。这些突变虽然不可预测,但通常是良性的,但有时这种分子轮盘游戏会走向不幸的转折。“大多数时候,这些突变不会造成任何伤害;它们位于垃圾 DNA 或不重要的地方,”约翰霍普金斯大学的癌症研究员 Bert Vogelstein 说。“这是通常情况,也是好运。但偶尔它们会发生在致癌基因中,那就是坏运气。”如今,毫无疑问突变会导致癌症,但对于这些突变的根本原因,共识较少。传统的观念认为,如果我们健康饮食、规律运动、呼吸干净的空气并饮用干净的水,就可以预防癌症,只要我们没有遗传易感性。但根据 Vogelstein 的说法,这只是故事的一部分。

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在约翰霍普金斯大学研究人员的最新研究中,随机因素是大多数癌症的主要驱动力。(图片来源:Tomasetti 等人,Science [2017])2015 年,Vogelstein 和他的同事 Christian Tomasetti 推翻了传统观念,他们提出了证据,认为除了环境和遗传之外,随机突变是癌症的第三个主要驱动力。他们发现,在美国,与 25 种不同癌症相关的终生风险与这些组织中发生的细胞分裂总数密切相关。他们将他们的结果比作一次长途旅行:路程越长,发生事故的风险越高;细胞分裂次数越多,发生不可预测的致癌错误的风险就越高。随机因素在癌症中扮演重要角色的结论在当时引起了很大争议。但最初的研究仅限于美国,且不包括前列腺癌和乳腺癌——这两种是最常见的癌症。两年后,在一篇于周四发表在《科学》杂志上的研究中,他们加强了癌症有点像赌博的论点,提供了更多关于我们正在玩的游戏的几率的细节。“新论文的主要目的是,首次尝试计算在癌症中发现的突变中有多少是由环境、遗传或随机突变引起的,”Vogelstein 说。在他们最新的研究中,他们分析了 32 种癌症(包括乳腺癌和前列腺癌)的生物学数据,发现其中三分之二的突变是自发错误。他们还收集了来自六大洲 69 个国家的数据,发现癌症发病率与干细胞分裂总数之间存在很强的相关性,而且这种相关性在全球范围内都成立,无论环境如何。“这似乎说得通:干细胞分裂次数越多,随机突变越多,癌症就越多,”Tomassetti 说。

让我们停下来喘口气

在癌症中,环境、遗传和随机因素之间的相互作用有点像拉老虎机的拉杆。每一次旋转,也就是每一次细胞分裂,这三种因素的不同组合都可能影响结果,而且每种类型的癌症在某种意义上都有其自身的几率。骨癌和脑癌似乎是由随机因素决定的,因为大多数突变是由不可预测的复制错误引起的。另一方面,肺癌和前列腺癌的突变主要由环境因素驱动——随机错误也有作用,但进入体内的致癌物影响更大。极罕见的癌症往往由家族遗传的突变驱动。他们的研究结果与关于可预防癌症比例的现有证据相符。根据英国癌症研究中心的数据,42% 的癌症病例是可以预防的,而美国疾病控制与预防中心估计,21% 的年度癌症死亡是可以预防的。换句话说,这项研究绝不否定早期发现和做出健康选择以预防癌症的重要性。相反,研究人员的发现为解释为什么一个完全健康、没有癌症家族史的人仍然可能被诊断出癌症提供了一些清晰的认识。而且,对于研究人员来说,了解癌症风险背后存在着第三个强大的因素,可以为未来研究的设计提供信息。此外,尽管随机突变现在似乎是不可避免的,但它们将来可能会受到我们的控制。虽然我们无法预测随机突变如何导致癌症,但了解我们不知道的东西总比在未知领域里摸索要好。“以前从未测量过,如果你不测量某样东西,你就无法了解它的重要性,”Tomasetti 说。

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