进化的推动作用不仅影响自然界的生态系统,也深刻影响着肿瘤的生存环境。这一观点来自新兴的交叉学科领域——进化肿瘤学,研究人员将生态学和进化生物学的思想引入癌症生物学,揭示了当前癌症治疗失败的根本原因,并提出了全新的治疗策略。威斯塔研究所(The Wistar Institute)的研究人员在该领域的综述文章发表于《自然综述·癌症》(Nature Reviews Cancer)12月刊。
文章主要作者、威斯塔研究所分子细胞致癌基因项目助理教授阿洛·C·马累(Arlo C. Maley)博士指出:“肿瘤细胞群通过自然选择不断进化。有利于肿瘤细胞生存和复制的变异驱动其向恶性方向发展。”他强调,进化同样驱动了治疗耐药性的产生:“化疗时,在数十亿甚至万亿的细胞群中,很容易出现耐药性变异。这是肿瘤学的核心问题——我们无法根治肿瘤,因为我们选择对抗肿瘤细胞,就像喷洒杀虫剂对抗害虫一样。”
自然选择的发生需要三个必要条件,而肿瘤细胞完全具备:第一,群体中存在变异——肿瘤是多种遗传变异的嵌合体;第二,变异具有可遗传性——肿瘤细胞分裂时,子细胞继承变异;第三,变异影响适应性——癌细胞无视生长抑制信号,不依赖外部信号分化,并抑制细胞凋亡(程序性细胞死亡)。这些特性使癌细胞适应生存环境。
从进化视角出发,研究人员提出了新的治疗策略。马累博士表示:“这不仅仅是比喻,进化确实在肿瘤中发生。我们应考虑如何影响肿瘤的进化,使其向有利于我们的方向发展。”一种思路是开发促进良性细胞生长的药物,增强良性细胞的适应性,使其超越恶性细胞,降低肿瘤侵袭性。另一种是“吸管战术”:先增加化疗敏感细胞的适应性,使其超过耐药细胞,再进行化疗,将肿瘤“吸入”易受攻击状态。
研究人员还将生态学中的竞争、捕食、寄生、互助等概念应用于肿瘤治疗。突变细胞竞争资源;免疫系统像捕食者一样杀死肿瘤细胞;肿瘤细胞建立防御机制。血管生成是寄生现象的体现:部分肿瘤细胞释放信号刺激宿主生成新血管,为肿瘤提供营养,邻近细胞也受益。互助论则描述肿瘤细胞与成纤维细胞的相互作用:肿瘤细胞释放信号刺激成纤维细胞形成支架,成纤维细胞反过来促进肿瘤生长,甚至自身也发生变异。马累博士总结道:“它们以动态形式共同进化,不断向前发展。”