2015年,世界最大的癌症慈善机构——英国癌症研究中心投资超过1亿英镑,旨在5年内实现对抗癌症的“七大挑战”。其中,“挖掘癌症突变下的基因标签”作为挑战之一,旨在通过研究DNA突变信号,探索癌症预防的方法。
癌症的成因一直是科学界争论的焦点。2015年1月,《科学》杂志发表文章指出,机体患癌是由于“坏运气”,与干细胞分裂次数有关。该研究认为,癌症多源于细胞内在因素:特定组织干细胞分裂次数越多,内源性突变累积越多,该组织癌变概率越高。然而,同年12月,《自然》杂志直接反驳了这一观点,提出内因致癌风险并不高(仅10%~30%),内源性突变不足以解释癌症风险,研究团队更倾向于外界环境因素是癌变的主要诱因。
实际上,癌症的发生是内因与外因共同作用的结果。流行病学家发现,某些癌症多发于吸烟或肥胖群体,因此提出吸烟、肥胖等外因是危险因素。目前研究表明,十分之四的癌症与外因相关,包括致癌物质和不规律的饮食习惯。而分子生物学家则更关注细胞内在机制,如DNA修复和基因突变等内因。
两种观点均有科学依据。对癌变诱因的研究已积累不少证据,且认为外界环境影响更大:暴露于致癌物质会引发细胞损伤,在DNA上留下“伤疤”,且该标签因外因不同而存在差异。然而,目前仍存在许多未知:
(1)外因导致癌变的机制,例如过度肥胖、酗酒如何引发癌变;
(2)外因与内因之间的关联。许多研究团队正以肿瘤DNA为研究对象,试图找到外因与DNA“伤疤”之间的关系。
从外因出发找寻内因,能够识别高风险癌症人群的基因差异;从内因出发找寻外因,则能揭示外界环境影响细胞癌变的精密过程,从而打开预防癌症的大门。这些未知正是“七大挑战”需要克服的挑战之一,旨在揭示细胞内部变化与环境因素之间的联系,更好地了解癌变机制,最终实现癌症的及时预防。
逆流行病学:从基因代码挖掘癌变因素。哈佛医学院教授Ed Harlow解释说,传统流行病学通常从寻找癌症分布规律出发,依据规律探究癌变原因,这一模式已孕育出不少重要发现,例如吸烟、紫外线是导致某些癌症的重要因素。但近年来,越来越多科学家开始从肿瘤细胞本身切入,挖掘致病因子,即逆流行病学。
举例说明:2012年,科学家研究一种罕见类型的膀胱癌时发现一种可疑的致病模式:服用含马兜铃酸(aristolochic acid)中药的患者易发生癌变,且在患者癌变细胞中发现马兜铃酸会造成特定的DNA突变(马兜铃酸是一种存在于某些植物中的强致癌化学物质)。随后,研究团队发现一些肝癌患者的细胞中也存在与膀胱癌患者相同的基因突变位点,这让他们联想到马兜铃酸可能导致肝癌,从而促使研究人员重新审视此类药物的安全性。
因此,从内因找外因,即从肿瘤的基因突变挖掘癌变诱因,将为癌症预防提供更精准的方案和更及时的时间。随着世界各地科研团队的共同努力,越来越多的癌症DNA数据已经获得。以大量样本数据为基础挖掘基因标签,从而找到癌症的诱因,将有机会实现预防癌症的终极目标。