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某些克隆的扩张能够阻止癌症

某些克隆的扩张能够阻止癌症

在这本书中,我重点介绍了细胞作弊如何赋予癌细胞(相对于正常细胞)演化上的优势,并导致癌细胞克隆的扩张。但新的研究表明,某些克隆扩张可能还另有原因:它们有时候其实会保护我们不患癌症。

我们已经看到,在我们的一生当中,基因突变会不断积累,其中某些突变可能会增加我们患癌的风险。事实上,我们每个人的皮肤上都有携带着癌症基因突变(比如TP53基因突变)的细胞克隆扩张。不久前,研究人员还认为在克隆扩张中所发现的基因突变可能是癌症的驱动因素。例如,大约10%的食管癌当中会发生编码NOTCH1受体(一种细胞与细胞之间的受体,参与很多细胞功能)的基因突变,因此研究人员假设这些突变可能是导致癌症的原因。[90]但是,生物信息学家和演化基因组学家伊尼戈·马丁科雷纳(Inigo Martincorena)意识到,这种分析缺少某些关键部分:对正常、非癌细胞中存在的突变的检测。为了切实证明这些基因突变能够驱动癌症的发生,必须表明它们在癌组织中比在正常组织中更常见,这一点至关重要。

因此,马丁科雷纳和他的研究团队对844个没有食管癌史的已故器官捐献者的食管组织样本进行测序,看看正常、非癌组织中的基因突变有多频繁。令人惊讶的是,他们发现,在这些样本中,NOTCH1基因突变更为常见——30%~80%的正常食管组织都携带这个突变,而在以前的研究中,NOTCH1基因突变只在10%的食管癌组织中存在。[91]与食管癌组织相比,NOTCH1突变与正常的食管组织的相关性更强,这一发现也已得到后续研究的重复。[92]这些结果表明,携带NOTCH1突变的细胞克隆扩张可能有助于预防食管癌。事实上,在同一研究中,马丁科雷纳和他的同事发现TP53突变在正常的食管组织中并不常见,但在食管癌组织中却非常普遍(大约90%)。可能是携带NOTCH1基因突变的细胞克隆扩张侵占了组织中的空间,使得携带TP53突变的细胞克隆更难生长。

这些结果之所以重要,原因有以下几个。首先,它们促使我们用不同的方式来思考克隆扩张和癌症。我们不能想当然地认为克隆扩张只会带来坏处,也不能想当然地认为癌症中常见的基因突变必然会导致癌症。马丁科雷纳的研究表明,某些克隆扩张实际上可能是有益的,而某些基因突变可能会预防癌症的发生。

这就提出了一个值得进一步探究的可能性:我们的多细胞生物体可能在演化中学会了“战略性地”通过形成克隆扩张来阻止癌细胞的进一步扩散。癌症生物学家詹姆斯·德格雷戈里(James DeGregori)和他的同事凯利·希加(Kelly Higa)提出了这个想法。他们认为,NOTCH1基因突变可能占据了“诱饵适应度高峰”(decoy fitness peak)——适应度景貌里面的局部峰值,防止细胞群体向更具破坏性的方向演化。他们认为这可能是多细胞生物体演化出的用以尽量减少癌症风险的“程序”的一部分。[93]可以设想有一支军队先发制人地占领了某块领地,这样一来别人就只能望地兴叹了——德格雷戈里和希加认为,这就是发生在NOTCH1上的情形。这不会是克隆扩张保护我们免受癌症威胁的唯一案例——我们在第三章中看到,我们的免疫系统利用体细胞演化来促使免疫细胞进行克隆扩张,从而帮助我们对抗感染和癌症。

如果克隆扩张有时可以帮助保护我们免于癌症,那么它可能就为癌症的预防、风险分层以及治疗提供了一种新方法。例如,我们可能能够通过制造非癌性的克隆扩张来达到预防癌症或预防治疗后复发的目的,我们或许也能通过检测已有的非癌性克隆扩张的状态,来评估未来癌症发展的风险,提高癌前状态下的监测水平。

如果我们的身体演化产生了预防性克隆扩张,这背后会是什么样的机制呢?其中一个机制可能是突变“热点”[94]——基因组中的某个区域往往会首先发生变异,因为它们在细胞做出应激反应的时候更容易受到DNA损伤。多细胞生物可能已经演化出了某些突变热点,这些突变热点能够引起某些细胞克隆扩张,占据了空间,从而让更危险的突变细胞无法做大。突变可能是由细胞水平的应激反应(比如DNA损伤)引起的;[95]某些克隆扩张可能是适应性癌症抑制系统所造成的结果,这类系统利用克隆扩张的过程来保护我们免于患癌。

细胞可能会通过占据生态空间的方式将更危险的细胞排挤出去,这有点儿类似于有益微生物在帮助我们保持健康方面所起的作用:某些微生物之所以对人类有益,可能仅仅是因为它们占据了我们的体内和体表所提供的生态空间,从而使得致病性微生物无法再获得一席之地。[96]

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