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癌的“杀手”本领是怎样炼成的?

2015-06-07  老庄.

        我们知道,癌症一旦发展到了转移、扩散这一步,患者离死期就不远了。

        不过,在科学家看来,癌细胞从安于一隅到学会转移,难度也着实不 小:首先,在告别“老巢”——即原发性肿瘤所在的部位——之后,要学会独立“生活”;其次,要能够突破血管壁或淋巴管壁,突破了还不算,还要能骗过人体的 免疫系统;最后,还要学会在一个新环境“安家”。这个过程中,每一关难度都很大。这么复杂的过程,涉及这么多的本领,它是怎么获得的?


        小突变和宏变异

        现在,一位英国科学家认为,癌细胞不是慢慢地积累许多微小的突变,而是通过戏剧性的大变异,一下子就进化出这么多本领的。这种大变异在生物学上叫“宏变异”。宏变异让癌细胞一下子拥有了作为一名“杀手”的全套本领。

        科学家提出“宏变异”的概念已经有些年头了。早在1940年代,一位生物学家曾就提出,当大的变异发生时,一个物种可以在短短一代的时间,就分化成好几个物种。他的这个观点当时没被人接受,但现在,这一现象已在一些植物,鱼和昆虫身上观察到。

        至于宏变异的机制,则是后来才搞清楚的。我们知道,基因突变有好多种途径。最简单的情况是,基因上的某个碱基被另一碱基替换;另一种情况是,基因在复制时被多复制了一份,或者被复制到了DNA上一个错误的位置上去;最严重的情况是,整条染色体都被多复制了一条。

        如果我们把DNA比作一篇文章,把基因比作一个段落,把碱基比作一个文字,那么:第一种情况相当于文章里仅出了几个错别字;第二种情况相当于一个段落被重复 印了一次,或者被插到文章别的位置去了;第三种情况相当于整篇文章多印了一次。显然,后两种情况比第一种情况错误要严重得多,涉及面更广,变化更大。我们 称第一种情况是小突变,称第二、三种情况是宏变异。

        如何获得高强的本领

        这位科学家发现,恶性肿瘤往往都跟细胞的宏变异有关。我们先来看看发生宏变异的细胞有何特点。

        首先,发生宏变异的细胞比起发生小突变的细胞,更容易存活。这一点可以这样来理解:癌细胞要作乱,首先自己得活下来。但一般来说,在发生小突变之后,细胞是 不易存活的。因为假如发生突变的基因刚好负责某项重要的生理功能,它要是失去了活性,整个细胞就只好去死。但对于宏变异,基因没有被“篡改”,只是增加了 一份拷贝,此类变异不会致细胞于死地。

        其次,在发生宏变异之后,在此基础上若再发生小突变,小突变留存下来的可能性更大。道理还是一样。对 于一个正常细胞,假如负责某项重要功能的基因发生小突变,这个细胞就会自行死亡,有害的突变也就不会留下来作乱。但对于一个已发生宏变异、基因被复制了两 份的细胞(这个细胞其实已是癌细胞),哪怕其中一个基因再发生小突变,细胞也不会死亡。因为这个基因它已经预先复制了一份,这一份失效了,另一份还可以拿 来用嘛。所以有害突变就被保留下来,为将来的作乱留下祸根。

        细胞发生宏变异时,虽然没有一个基因被“篡改”,但毕竟因为多了一份拷贝,它就要重新调整各个基因之间的关系。在调整过程中,癌细胞容易进化出适应性变化,获得高强的生存本领。它们后来能够转移,能够骗过免疫系统,就不奇怪了。

        不让癌细胞转移、扩散

        这个发现为癌症的治疗开辟了新的前景,要是设法降低细胞发生宏变异的风险,就可降低恶性肿瘤的发病率。譬如,2013年有报道说,阿司匹林在这一点上可以帮助预防癌症。

        这个发现还暗示,化疗并非对每一个患者都适用。化疗药物固然可以杀死某些癌细胞,但另一方面,它们又会增加健康细胞发生宏变异的风险。一些癌症患者身上的癌 细胞,也许并非是由宏变异诱发的,因此不具有扩散、转移的本领。他要是非去化疗,化疗之后,似乎可以把这些癌细胞杀死,但化疗会也有可能诱发健康细胞发生 宏变异,结果过了些年,反而复发了更严重的、可转移扩散的癌症。

        未来,假如我们在癌细胞DNA上能识别出哪些部位最易发生宏变异,并采取针对性的治疗,就可以在一定程度上预防肿瘤恶化。尽管这只能算保守疗法,但在更好的治疗方法出现之前,若能减轻患者的痛苦,延长他们的寿命,那也是很有意义的事情。


(来源:《大科技》杂志




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