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科学家推翻癌症研究的普遍共识

2016.6.22

  肿瘤是由许多细胞亚群组成的。科学家们普遍认为,这些细胞亚群是由于随机突变。然而,最近美国Moffitt癌症中心的研究人员发现,这些假设可能是错误的。在《Cancer Research》杂志上发表的一项最新研究中,他们报道称,某些细胞亚群是可以被预测的,也不像以前认为的那样是随机发展的。

  Moffitt癌症中心综合数学肿瘤部门的研究人员,采用新的方法和技术来研究癌症。他们开发了一种基于进化理论的数学模型,来揭示肿瘤亚群的差异。类似于所有生物体一样,他们的模型是基于一个进化概念,即癌细胞可以向繁殖或生存能力投入资源,但不可能同时是两者。

  使用这个模型,他们发现,接近于周围环境的肿瘤边缘上的癌细胞,通常不同于肿瘤内部的细胞。在肿瘤边缘的细胞,将有限的资源用于促进入侵的细胞特点,以及利用来自周围环境(如血管)的资源的能力。外部细胞尽管与更高的细胞死亡风险相关,但还是发展出了这些特点。

  另外,肿瘤内部的细胞被其他细胞包围,并远离环境内部的资源。因此,内部细胞发展出来的特点,可使得它们与邻近细胞争夺有限的资源。

  研究人员证实了这些数据,表明乳腺癌组织内部和外部的细胞显示出了独特的基因表达模式。肿瘤内部的细胞有着更静态的特征,包括更少的扩散和更多的细胞死亡。另外,肿瘤表面周围的细胞,有较高的增殖率,并更有可能产生一种酸性环境,这符合肿瘤边缘的细胞生长和入侵到周围正常组织的需要。

  本文资深作者、Moffitt癌症中心诊断成像和介入放射学系主任Robert A. Gatenby指出:“有趣的是,我们可以在自然界的生物入侵中,看到一个单种群内的差异。例如,海蟾蜍入侵澳大利亚已经多年了。入侵边缘的海蟾蜍通常有着更强大的腿,因为它们适合于移动得更快更远。”

  Gatenby解释说:“然而,入侵海蟾蜍移动得更远更快的特性,也付出了代价:大约10%有着更强壮腿部的海蟾蜍中,出现了严重的脊椎关节炎。”

  Moffitt癌症中心的研究人员希望,通过了解入侵肿瘤细胞的特性,我们可能发现和靶定它们的弱点,以促进非入侵特点的进化,并减缓肿瘤的生长。

  早在2012年,该研究中心的研究人员指出,Charles Darwin在他的自然选择观念中就阐明了癌症常会发生进化。Darwin确定的自然选择是指自然借以选择某些物理属性或表型,传递给后代以使生物体更好地“适应”环境的过程。相关阅读:Nature综述:肿瘤形成的动态进化。

  2013年美国亚利桑那州立大学Paul Davies及澳大利亚国立大学的Charles Lineweaver提出一种新的看待癌症的角度,即将癌症进化的根源追溯到多细胞生物数十亿年前的起源时期。如果他们的理论是正确的,那么人类将转变治疗癌症的思维模式,将癌症的起源与生命的起源、胚胎的发育联系起来。相关阅读:癌症进化起源新观点表明癌症不可被治愈。

  2015年3月,中山大学贺雄雷(Xionglei He)教授领导研究团队在Nature Communications杂志上发表文章指出,癌症发生过程中存在从多细胞性向单细胞性的逆向进化。

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