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癌症的侵略,演化也推了一把

2015/07/27 | | 標籤:
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本圖片轉載自原始報導連結

編譯/王希文

癌症,又名惡性腫瘤。它也曾經是個正常運作的細胞,但因為各種因素的影響,使得正常的細胞分裂程序失控、異常增生而變成一群癌細胞。更糟糕的是,癌症還會透過「轉移」入侵身體的其他部分、甚至擴散至各器官,最終可能導致患者的死亡。

關於惡性腫瘤形成的原因,當前比較主流的研究集中在細胞突變的累積,造成正常的細胞失控。不過,今年 7月21日刊登在期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》的論文作者DeGregori博士,挑戰了這個論點:演化壓力在癌症失控過程中,可能也推了一把!

好細胞與癌細胞的演化戰場

這篇論文的主要作者 James DeGregori 博士,同時也是科羅拉多大學癌症研究中心的基礎科學副主任。他認為,生物學家在研究癌症時,大多將重點放在致癌風險因素上,例如抽煙和老化如何造成新的突變,卻忽略了這些因素如何改變細胞所處的組織(tissue)環境,繼而影響環境壓力對突變細胞的選擇性。

論文內容指出,當健康的細胞和癌細胞同時處在健康的組織環境中,健康細胞的競爭力比癌細胞略勝一籌;但組織環境如果因為衰老、抽煙或其他造成身體壓力的因素而產生改變,癌症細胞可能就會異軍突起,並且經由一代一代的選汰過程逐步擴散。DeGregori博士運用演算模組,模擬並分析一池幹細胞(stem cell pool)的組成,結果顯示:癌細胞的增生,組織環境所造成的演化壓力,比細胞突變更有影響力。

這篇研究所提出的觀點,對未來的癌症治療和藥物研發可能會有革命性的改變。「過去我們總是製造針對癌細胞異變的藥物,但如果造成癌症擴散的元凶不只是癌症相關的異變,還加上身體的生態系統,那麼我們也應該關注那些有助於健康細胞生長的事前預防和生活選擇,以抑制癌症發生的可能性。」 DeGregori 博士說。

電子顯微鏡下的乳癌細胞。Source: wikipedia

換一個場景,命運大不同

DeGregori 博士提出的這套癌症模型也有助於解開癌症研究中始終常駐的一個問題,稱做「皮托悖論」(Peto’s Paradox)--若癌症是隨機突變所導致,那體型愈大、擁有愈多細胞的動物在早期罹癌的風險就應該越高。那為什麼不同體型、壽命長短不同的哺乳動物,卻似乎都是在生命晚期罹癌比率才增高?而 DeGregori 博士和這篇論文的另一位作者 Andrii Rozhok 博士所提出的解答是,除了突變之外,或許也需要組織環境產生相關的變化,才會對癌症細胞的生存有利,讓它們得以勝過健康細胞。

其他研究也支持 DeGregori博士的模型。造成細胞癌化的突變,在環境中並不一定增加細胞的適存度(fitness)。「事實上,身處在健康環境中的健康細胞,已經好到任何突變都只會使它們更不利於生存。」DeGregori博士表示。

舉例來說,有些癌細胞的突變使得它們可以在氧氣較少的組織環境中生存,例如正在形成的腫瘤之中,但這種改變卻只在氧氣量少的環境中有利。若換一個場景,在健康、氧氣量足夠的環境中,這種突變便不具有優勢,發生這種突變的細胞會在演化戰場上輸給健康細胞,癌細胞會死亡,或至少數量會受到抑制,維持在極少量。

這就和恐龍一樣。在隕石撞地球之前,地球的環境是有利於他們生存的;哺乳類等動物雖然存在,不過數量不多。但在隕石撞地球、大幅改變了生態系統之後,有毛的、有羽的溫血動物開始占上風。

「當身體因為老化、抽煙或遺傳基因變異等因素產生改變,組織環境也會隨之改變,促使另一種新的細胞取代健康細胞。」DeGregori博士說。

當然,藉由選擇生活方式,我們可以避開某些改變組織環境的因素,譬如不抽煙。不幸的是,我們不可能不老化。但是,或許藉由重新瞭解組織環境以及新的療法,可以強化組織環境中的某些特性,使我們能更好更久地遠離癌症。

 

資料來源:

Evolution, not just mutation, drives development of cancer sciencedaily [July 21, 2015]
Cancer World Health Organization( WHO)

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關於作者

王希文

泛科學編譯作者 熱愛吃東西,尤其是甜點