重磅!改写教科书!为什么有的人体内容易出现癌细胞?有的却没有?《Science》最新研究给出答案
导读
发表在《Science》杂志上的研究证实除了原癌基因的突变和抑癌基因的失活之外,细胞环境赋予的致癌能力也在细胞癌化的过程中发挥着重要的作用。这一改写教科书的新发现有望帮助我们找到新的疗法。
人体是一个巨大的细胞王国,这里有着万亿级别的细胞在为我们每天的生活24小时辛勤地工作着。但是我们人体每天都会迎来死亡和新生:每天都会有大量的细胞死去,也会有大量的细胞新生,细胞的生离死别每时每刻都在我们的体内上演。
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细胞的每一次分裂都会从DNA的复制开始,但是因为各种各样的因素影响,我们的DNA会受到各种原因的损害,这就使得复制出来的细胞可能会发生变异,但是这种变异并不总是会使细胞变成可怕的癌细胞——在以往的研究中我们认为基因突变导致癌细胞的产生主要包括2个方面:这就是我们常说的原癌基因的突变和抑癌基因的失活,其中最常见的抑癌基因就是P53基因,也是目前临床研究的重要靶点。
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在以往的认知中我们认为基因的损伤是累积到一定程度之后会导致癌细胞的突变,并促使细胞转变成癌细胞。但是发表在《Science》杂志上的研究发现了癌细胞形成的另一个关键因素:致癌能力(细胞环境)。
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研究人员举了个简单的例子:那就是每个人身上都或多或少会有的痣,只不过有的人多有的人少、有的大有的小,但是你有没有思考过一个问题:为什么有的痣最后可能会发展成黑色素瘤?但是大多数并不会?这是为什么呢?
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为了解决这个问题,研究人员自十余年前就开始相关方面的研究,并寻找到了一种十分适合用于研究的试验动物:斑马鱼。不仅可以清晰地看到斑马鱼鱼鳞下生长的肿瘤,同时也可以很简单地进行分子水平的研究。
研究人员对斑马鱼进行了基因改造,导入了一种常见的会导致黑色素瘤发展的BRAF基因,并在黑色素细胞形成的3个不同的阶段表达,结果神奇地发现:在发育过程中激活BRAF基因会促使黑色素细胞发展成肿瘤,但是在成熟阶段激活BRAF基因反而促使这些细胞发育成了痣!
在人体细胞中也发现了类似的结果——通过将人类多能干细胞培育成3个对应阶段的黑色素细胞,分别引入突变的BRAF基因,之后再将这些黑色素细胞引入到小鼠体内,结果和在斑马鱼研究中一样!只有前两个阶段的黑色素细胞发展成癌细胞!
通过对这3个阶段的细胞进行分析,研究人员发现了一个特定的关键蛋白ATAD2,携带这种蛋白的细胞可以打开一组独特的基因——这些基因通常在胚胎发育期才会见到。
当研究人员在动物模型中去除了ATAD2,结果发现黑色素细胞失去了癌变的能力;而恢复ATAD2 蛋白的表达,那么黑色素细胞则重新获得了癌变的能力——这表明在癌症的发展过程中,癌细胞的发展和细胞所处的环境密切相关。
研究人员将癌症发展过程比喻成“火柴点燃”——基因突变是火柴,这种致癌能力(细胞环境)比作是木头,火柴碰到干木头火焰燃烧十分迅猛,但是如果本身细胞致癌能力很弱,相当于火柴遇到了湿木头,很难燃起大火。因此这次发现对已有的癌症发展理论提供了新的补充,同时也可以作为新的治疗途径。
如果我们回过头来结合免疫编辑理论,那么就会发现人体的细胞最终发展成癌症的过程和消防十分类似:
一颗火星(癌症相关的基因突变)恰好落在了一堆干燥的枯叶(细胞环境)上,这时候火焰就就燃烧起来了(癌细胞的产生);同时在这附近又没有消防员或者没有足够的消防员(人体的免疫细胞),结果大火越烧越大,最终蔓延开来(癌细胞的转移),最终大火过后一片废墟......
实际上,我们每天都会产生一定数量的癌细胞,但是在免疫细胞不断地清除之下,大部分人的癌细胞都无法作祟,会很快被清除。但是随着时间发展,伴随着人类衰老的进程这种免疫监视的平衡会被打破,这就使得癌症发生的概率大大升高。