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癌症到底是来自遗传?环境?还是坏运气呢?《Science》给出答案
发布时间:2017-05-04 文章来源:本站  浏览次数:10886

      

      为什么一个人会患上癌症?因为他体内有一小撮细胞在不受控制地疯狂生长。为什么这些细胞失控了?因为它们发生了突变,多个突变积累最终导致正常细胞变成癌细胞。但这些突变是哪里来的呢?

      对于这一点,科学界一直都有一种说法,即癌症是“坏运气”,因为干细胞中的突变是偶然产生的,但另外一些科学家则认为环境致癌物在癌症产生中发挥更加重要的作用。这种不一致性主要来自于使用不同的数学模型来研究现存的人类癌症和干细胞数据,因此很难梳理出单个因素的影响。

      约翰霍普金斯大学Kimmel癌症中心的科学家最近报告了一项新研究数据,证明癌症突变出现的原因近三分之二都是由于随机,不可预测的DNA复制“错误”,这一研究是建立在基于世界各地DNA测序和流行病学数据的新型数学模型基础上的。

      这一研究成果公布在3月23日的Science杂志上。

      癌症“坏运气”vs.环境因素和遗传因素

      文章的作者,约翰霍普金斯大学生物统计学助理教授Cristian Tomasetti博士说,“我们大家都知道必须避免吸烟等环境因素,这样能降低我们的患癌风险,但是每个正常细胞每次分裂并复制其DNA产生两个新细胞,这会造成多重错误,对于这个我们了解的不是很多。这些复制错误是癌症突变的重要来源,其重要性一直被低估了。而这项新研究提出了关于这些错误引发突变所占比例的第一个估算。”

     研究人员指出他们的这一结论与流行病学研究结果一致:可以通过避免不健康的环境和生活方式来预防约40%的癌症。但推动这项新研究的因素之一就是,遵循健康生活规则的人群,他们不吸烟者,吃的很健康,保持健康的体重,很少或没有暴露于已知的致癌物质,而且并没有家庭疾病病史,那么为什么他们会患上癌症呢?

     Tomasetti他们认为这个问题的答案在于随机的DNA复制错误。他们指出减少已知和未知环境风险的因素能对癌症发病率产生重大影响。但这项新研究证实,如果忽略了早期检测诊断,那么也会出现由随机DNA复制错误引起的大量癌症。

   “无论环境如何完美,这些癌症还是会发生,”文章作者,Ludwig癌症研究中心的Bert Vogelstein说。

     Tomasetti和Vogelstein等人2015年曾在Science发文,指出人们罹患癌症的原因更多是“运气差”,而非遗传基因和环境因素。

     他们分析了31种人体组织癌变的数据,发现其中22种癌症可用干细胞分裂时“运气差”来解释,包括胰腺癌、骨癌、卵巢癌和脑癌。研究表明,人类组织内正常干细胞的分裂数与该组织癌症发生率之间的相关性达0.804,即高度相关。根据研究人员新开发的一个统计模型,组织的癌症发生率是这一相关性的平方,以百分比的形式表达就是65%。

     各种癌症中所占的比例

     这解释了为何美国地区的某些癌症(如结肠癌)会比其它癌症(如脑癌)更常发生,而最新研究提出了一个不同的问题:癌症突变由这些DNA复制错误引起的比率有多高?

     为了回答这个问题,研究人员仔细分析了32种癌症类型中导致异常细胞生长的突变。他们采用“癌症基因组图谱”的DNA测序数据和英国癌症研究数据库流行病学数据开发了一种新的数学模型。


     研究人员指出,通常需要两个以上的关键基因突变,才会引发癌症。在单个人体中,这些突变是由于随机DNA复制错误,环境或遗传基因而出现的,由此Tomasetti和Vogelstein利用他们的数学模型得出了一些研究结论,比如当胰腺癌中的关键突变同时出现时,其中77%是由于随机DNA复制错误,18%是环境因素,如吸烟,剩下的5%是遗传。

     在其它癌症类型,如前列腺癌,脑癌或骨癌中,超过95%的突变是由于随机复制错误。

     他们注意到,肺癌不同——65%的突变是由于环境因素,主要是吸烟,35%是由于DNA复制错误。遗传因素目前尚不清楚是否在肺癌中发挥作用。

     通过分析这32种癌症类型,研究人员估算出66%的癌症突变是由复制错误引起的,29%可归因于生活方式或环境因素,其余5%被遗传。

     Tomasetti和Vogelstein的2015年研究论文引发了科学界的激烈争辩,一些学者认为他们以前的论文内容不包括乳腺癌或前列腺癌,仅反映美国的癌症发病率。

     在最新这篇论文中,Tomasetti和Vogelstein报道了世界范围内的分析结果,得到了类似的模式,支持他们之前的结论。他们认为细胞分裂越多,器官细胞DNA的复制错误的可能性就越高。研究人员将干细胞分裂总数与国际癌症研究机构收集的癌症发病率数据进行了比较,这些数据包含有来自美国以外68个国家的423个癌症患者数据。这一次研究人员分析了乳腺癌和前列腺癌的数据。他们发现无论国家的环境还是经济发展阶段如何,17种癌症类型的癌症发病率与正常细胞分裂之间存在很强的相关性。

     Tomasetti说,随着社会人群面临老龄化,这些随机DNA复制错误将变得越来越重要。而且由于这些错误导致很大一部分癌症,因此患有癌症的人已经避开已知的危险因素,这也许也是部分补补偿。“这不是你的错,”Vogelstein说,“你做过或者没有做过的事情并不会影响你的疾病。”

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