癌症是不是一種進化?
現在的癌症會不會其實是一種生物的進化過程所帶來的副作用?
一種說法認為,癌細胞是一種極其古老的防禦機制,可能是一種單細胞生物的印跡,癌細胞比正常細胞具有更強大的生命力,對抗特殊環境。
研究癌症的人,都知道一個很著名的詞,叫做微環境(就是癌細胞所處的那個小環境)。一般認為導致癌症發生的關鍵原因就是微環境發生變化,比如溫度,酸鹼度,或者其他因子以及病毒帶來的惡化,從而使得細胞面對巨大的壓力,這的時候,很多細胞就選擇癌變來適應新的惡劣環境(ps,突變本身都會隨機發生,微環境起到了選擇的作用。很多人沒看懂這一點。突變是一直在發生。環境惡劣的時候,你可以選擇去死,也可以選擇去造反。諾,後者就是癌症。)。
因此,可以認為,癌細胞的發病機制是一種印記,是融合在基因組上的一種對抗極端環境的機制,更有可能來自於單細胞時期的基因。
宏觀上,你可以認為癌症是壞的,但是從微觀上,癌症的機制,並非是壞的。
事實上,目前腫瘤領域開始走向新的方向,也就是不再是盯著突變去了,而是腫瘤系統論
補充一點:癌症這麼多年,真是窮盡了很多研究辦法,從最初的認為癌症有統一的標準,到後來發現癌症真是多樣性,到現在走個性化醫療,其實,說穿了,反映了當今癌症研究的一個最大困惑,癌症到底是什麼原因導致的?癌症能否被治癒?溫伯格是癌症領域的大牛,他的那篇文獻我相信做癌症的人都看過。但是越來越多的人更加困惑,這麼幾十年的研究,癌症的文章已經穩居生物醫學領域第一名。ca cancer可以笑傲所有的期刊。但是這麼多研究,卻讓我們更加疑惑,為什麼做了這麼多,卻找不到癌症的發病原因?
突變?腫瘤幹細胞?免疫?染色體變異?蛋白質理論?但是無論哪一種理論,都有致命缺陷。
而且,無論任何一種理論,都無法從徹底根治癌症,甚至,當你把一個突變恢復過來,但是你依然無法改變癌症的本身。
因為,癌症,對於人類是疾病,但是對於癌細胞本身,卻不是。癌細胞最大的特色之一,就是,它自成體系,無論他內部多麼混亂,但是,他依然可以十分具有競爭力。看起來,他們的確是無群體組織性質,但是,他們本身,卻是十分強大的生命體。一個跟我們現在認識十分扭曲的細胞體系,竟然可以在無比艱難條件下生存,簡直是神奇。事實上,除了裸鼴鼠,目前大部分生物都會得癌症。那麼,癌症,極有可能是一種極其古老的系統,是一種生命系統的原始密碼。另外,不同多細胞物種基本都可以得癌症,這也反映出,癌症的機制古老(越古老越普遍存在)。如果癌症是新近進化出來的,那麼應該局限在部分物種里。
附上幾點癌細胞的基本特徵
1無限增殖 (突破了細胞生命極限(50代左右,Hayflick limit),無限增殖,就像單細胞生物不斷分裂一樣)
2 失去接觸抑制(正常細胞生長相互接觸後,其運動和分裂活動都要停頓下來,所以組織會維持相對大小。癌細胞不會,會持續擴增)
3 癌細胞間粘著性減弱(癌細胞與其同源正常組織相比,細胞間的粘著性降低,故癌細胞在體內容易分散和轉移。)
4 癌細胞激發了無氧呼吸(糖酵解)。而人體主體代謝為有氧呼吸。
5 細胞代謝網路完全重塑 (正常細胞是有完整的代謝網路,癌細胞則是完全打亂重建)
關於進化
額外說一點,就是進化的問題。這是一個歷史遺留問題,進化的提法使得我們有一種錯覺,彷彿生物是有從低到高前進的趨勢或者動力,人類是萬物之靈等等。但事實上,我們普遍認為,進化更應該稱之為演化,我們和其他動物之間並沒有什麼高下之分,事實上,適者生存才是王道。
當然,演化分為有方向性的演化(適者生存,比如長頸鹿)以及隨機的沒有方向的中性進化(遺傳漂變_百度百科)
評論里有不少提到了突破癌症來實現長壽或者修復,這裡提供一個參考答案,從衰老角度來看為什麼生物無法永生
為什麼生物不能永生? - 知乎用戶的回答
——————————————補充一 ————————————
有幾位可能是癌症領域的專業人士批評我胡說八道或者讓我多學習一下癌症。
在這裡,我簡單的回復一下
一來,我特別希望這幾位高手指正一下,而不是直接一句樓主一派胡言或者樓主不懂癌症之類的毫無意義的話。癌細胞是我現在用的細胞模型之一,實驗室也有其他專門做癌症的,所以特別期待你們能夠不吝賜教
二來,我還是解釋一下,我們做癌症,一種是專門做某一種腫瘤的,簡單的就是盯著樹木,比如三陰乳腺癌 marker,而往往,一個gene就足夠一個人做很久,這對於專業診斷和精準醫療至關重要;另外一種是pan cancer,可以翻譯為泛癌,即把癌症當做一個整體來看待,簡單點就是盯著森林,那麼這個時候,我們更多的是盯著那些非常傳統和廣泛的內容,比如基本的腫瘤幹細胞,甚至更保守的問題。
補充二
不少知友提到了如果利用好癌細胞這個特徵,是否可以實現類似x戰警之類的情況。從目前的角度,感覺,很難,但是,這的確是一個非常好的想法。相信未來,有可能會實現,畢竟癌細胞發展過程中會有個去分化的過程,一旦去分化到了基本點,那麼如果略加誘導,說不定就是一個非常好的幹細胞。
事實上,我們需要的不是不死的細胞,而是源源不斷的替換細胞。
對於生物體來說,分化比增殖更重要。這是癌細胞的巨大問題。分化和增殖有啥區別?非常不嚴謹的解釋,分化是變形,增殖是複製。 我們普通細胞會形成組織,比如心肝肺。但是癌細胞不會這麼做,他們只會一坨一坨的長。所以最終會成為一個肉球
額外說一下,其實,我們體內,就有這樣的類似癌細胞卻十分有益的東西,就是幹細胞。
幹細胞跟癌細胞一樣,無限增殖,不斷分化(組織幹細胞只能分化組織)。
只要有一種方式可以一直讓人體的幹細胞持續激活並且有序替代體內組織,人就會長生不死。
就像一個破船,你不斷的換零件,最後這個船將一直持續到永久。
不過,目前的研究前沿依然是IPS,還是在山中伸彌的基礎上修修補補,小保方晴子的嘗試以失敗而告終。可能在可以預見的未來,更換器官可以OK,全局性,難以實現
以上屬於狂想,至少目前組織衰老無法控制,各種氧化損傷基本上會讓機體走向器官衰竭。雖然有各種新發現的蛋白基因什麼sirt7巴拉巴拉的,但是無法全系統性的處理。
不過話說回來,人類vs猩猩,其實多少可以說明這個持續替換是可行的。
但是問題來了,這個進化是百萬年數量級的,所以,目前的話,學烏龜還是更可行
pan-cancer角度:
Cancer: The Evolutionary Legacy
Davies P. Exposing cancer"s deep evolutionary roots[J]. Physics of Cancer, Physics World, 2013, 26: 37-40.
從單腫瘤突變分化角度看癌症進化,google scholar公搜索到叄佰伍拾萬條記錄
姑妄言之,姑妄聽之。
感謝大家的點贊和評論,受寵若驚,幾年前就偶爾刷下知乎,只不過屬於那種從來都是只看不答的潛水黨,最近研究互聯網的東西,才重新撿起了這個號。
感謝評論中很多指正沒有解答問題關鍵點的知友。如果說是想等到關注多再回答的話,趕腳自己有點擺譜了,所以重點是每天的時間不是很充裕。。。尷尬ing,來,來,邊抹著一把辛酸淚,我們邊來說重點。
先把答案放出來——「人類可能終究逃避不了癌症,因為這是個進化的疾病。」人體細胞發生的基因突變,多數是無害的,少數有益,少數有驅動細胞惡性增殖的潛力。簡言之,人只要一直生活著,腫瘤這個疾病就不可避免,之所以聽到有些人沒有發病,那是因為這部分人群在發病之前生命就走到了盡頭。
癌症是一種進化的東西,這不只是表現在癌症的發生上,還影響著癌症的治療。
下邊依舊是很長的內容,當然,之前忽略了另外一個很重要的群體,患者和家屬,在此致歉,也感謝能把文章看完的患者和家屬們~
癌症這個疾病其實歷史非常悠久,是一種和智人一樣古老的疾病,關於癌症有很多歷史的記載。比如死於1494年的那不勒斯國王阿拉貢蘭特一世,他那63歲的肥胖身體經防腐製作成了木乃伊,後人對其屍體研究發現他的骨盆里有一個保存相對完好的腫瘤,病理分析是大腸腺癌,而且這個腸癌發現有RAS基因突變的,這根目前常見的腸癌的基因突變是一樣的,不過即便是現在對於這個基因突變,也幾乎沒有有效的靶向藥物。
圖來自《癌症:進化的遺產》
最古老的病例標本來自青銅器時代(公元前1900-公元前1600年)的頭骨,研究發現頭骨病變由乳腺癌轉移而來。另外也有2400年之久的來自秘魯印加的木乃伊,這個木乃伊發現生前患有典型惡性黑色素瘤。公元前3000年,也就是距今5000多年的埃及紙草文提到了乳腺腫瘤、腿部碩大的腫瘤。對於不容易接觸的腫瘤,希波克拉底給出了明智的建議——對隱蔽的腫瘤最好不要採取任何治療,因為一旦治療,病人很快就要死掉,相反,如果不處理,他們還能夠支撐一段時間。這一定論值得我們現在很多只是知道切了再切的醫生參考。
現在的統計資料表明,癌症也就是惡性腫瘤發病率非常高,這主要是現代人的壽命越來越長,以前歷史上活到五六十歲就不容易了,而且傳染性疾病是首要的致死原因,現在科學發展解決了那些疾病,癌症才成為首要原因,當然癌症的發病增高也跟環境污染、生活和精神壓力大等多種原因都有關係。癌症本身就是人體細胞發生了突變導致的一種惡性增殖,人的每一天都有很多的細胞凋亡,人體必需補充新的細胞,這就需要細胞分裂來完成,細胞分裂的時候必須複製一份完整的遺傳信息載體也就是DNA,在複製的過程中就容易產生一些錯誤,雖然人體有精巧的機制來監控和修復錯誤,而且即便是產生了癌變的細胞,免疫系統也會識別並剿滅它們,但是這種事情發生的次數很多很多的時候,就會出現漏網之魚。而且一個比較難以避免的問題是,人越是年齡大,人體的免疫系統越弱,而癌細胞卻因為各種原因產生的越來越多,這就是如年齡越來越老的警察,面對著越來越多的年輕力壯的罪犯,顯得無能為力。
關於癌症和進化的比喻,電影《超體》里有一段話,說的很有形象:「細胞在環境適宜的時候選擇繁衍,在不適宜的時候選擇永生,腫瘤細胞不受控制的瘋狂分裂,在分裂和凋亡上失控,倒是有點像永生。」
不過癌細胞自己是沒有智慧思考到自己殺死了人體宿主,自己根本沒有辦法永生,它們做的只是瘋狂地奪取養分,瘋狂地分裂增殖、轉移。很多時候,我們可以想像,如果可以和癌細胞對話,告訴它們不要這麼猖狂,你們把宿主殺死了,自己也沒有好日子,但是這只是個假想而已。預防腫瘤我們要做的可能很簡單,就如電影《超體》里所說,讓人體細胞生存的環境適宜,潔凈的飲食、空氣和水,健康的心態,適當的運動等等。所以要想預防癌症,最好的辦法就是生活規律、環境適宜、積極的心態等,人體本身是不喜歡不規律的。
癌症是一種進化的東西,這不只是表現在癌症的發生上,還影響著癌症的治療。癌症細胞的一個很重要的特點是校正遺傳信息DNA複製錯誤的系統失效,也就是說一個癌細胞發生分裂產生兩個癌細胞,子代癌細胞傾向於產生較多隨機的基因突變,也就是雖然顯微鏡下看著是一個膿包病灶,其實裡面是個小社會,包含著各種各樣的癌細胞群體,這就是癌症的異質性,是治療癌症的最大難點,沒有藥物可以同時殺死這麼多癌細胞群。也就是不管是什麼藥物,總是不可避免會耐葯。除非是它們沒有發生遠處的轉移,你完全切除也就治療好了。否則目前癌症還真是談不上治癒。
很多時候,我們總是會聽到一些令人惋惜的事情。如不斷勸慰已經身體不合適的患者接受大劑量化療,「堅強一下啊,乘勝追擊,再做幾個療程的化療,癌細胞就被殺滅乾淨了。」因為每一次使用化療藥物只能殺死一定比例的癌細胞,很多時候殺死的更多的是免疫細胞。還有靶向治療,恨不能把所有可能的藥物都丟進去將癌細胞殺滅乾淨,卻總是事與願違。
即便有基因突變,適合使用靶向藥物治療,靶向藥物不是吃下去就藥到病除,也不是幾天之內就有效了,更不是治癒了腫瘤,而是在生存時間有了一定的延長。不管是多貴的靶向藥物都不是100%的患者都有效,而且註定還是會耐葯。癌症是一個進化的疾病,也許很多時候需要使用進化的思維去控制。曾經寫過的一篇文章:「腫瘤的治療和耐葯:從進化的角度思考和應對」介紹的比較詳細,這裡就不展開敘述了。
我們舉一個例子,就是研究者在移植了乳腺癌細胞的老鼠身上開展的研究發現,科學家發現這一進化思維是管用的。
1、 第一組老鼠使用能耐受的大劑量紫杉醇,一旦治療停止,腫瘤很快就複發了。
2、 第二組老鼠使用的是跳躍計量,即時而高計量,時而低劑量,但效果也不理想。
3、 第三組老鼠使用可耐葯的大劑量紫杉醇,一旦觀察到腫瘤縮小,立即降低藥物計量,效果非常明顯。5隻老鼠的3隻甚至不再需要藥物了。
所以,上天也沒有完全地關閉所有的門窗,一個好的情況是,假如一個耐葯的基因產生了,只要把藥物給撤掉,是的,就是不再吃藥了。換一種治療,或者乾脆什麼也不吃,練練氣功什麼的。那個耐葯的基因突變會被癌細胞丟掉,可以讓之前不能有效的藥物重新有效(這個道理很簡單,你大學學習英語,但是如果不用了,估計幾年就忘記了,如果你每天都需要用,你就會越來越好),這就是「進化」的思維去牽制和控制癌症,如果以後我們可以基於外泌體等方式,更好地監控癌症的複發,有更多的藥物可以調換,將癌症控制成高血壓、糖尿病這樣的慢性疾病,也就是不是一個理想了。但是要想去找什麼神奇的藥物,國外的高大上的藥物,山中道士的祖傳草藥,徹底藥到病除,那是不可能的。
最後,那些對協和醫院接待的某達官貴人的好奇就暫時收住吧,如果說粗來,估計可能鄙人要去局子里蹲幾天來著。。。
這次要感謝看到這裡的患者、家屬以及同行和真愛,至於在評論里說是真愛的,留下電話可好?回頭約一下啊,(額,留電話純屬玩笑)羞澀,羞澀。。。
忘了一點,屯了很多書打算處理,互聯網類的、營銷類的,還有很多醫學的,感興趣的可以聯繫我,不過郵費可能要自付哈~
參考文獻:
1、《癌症:進化的遺產》,麥爾·格里夫斯著
2、Willyard C,Nature. 2016 Apr 14;532(7598):166-8.
3、Klement GL, et al., Sci Transl Med. 2016 Feb 24;8(327):327fs5.
4、Gerlinger M, et al. N Engl J Med. 2012 Mar 8;366(10):883-92.
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知乎「第一次」就貢獻給自己研究了近十年的基因好了,感覺自己對這個問題可以叨叨三天三夜都講不完。以下是正文,內容較多,部分專業辭彙有註明,並有圖片解說,如還有不懂,只能煩請各位找某度了。
先來說說癌症的早期診斷。。。
什麼是癌症?首先需要認識一點的是,癌症是一種什麼疾病,癌症也就是惡性腫瘤,就是人體細胞發生了基因突變導致的惡性的、失控性增殖。這是癌症這個疾病目前為止最精確和簡潔的定義,也就是沒有基因突變一定不會導致癌症。
我們為何會有癌症這個疾病?我們人體是有細胞組成的,大大小小的器官都是細胞組成,人體的細胞不斷更新換代,細胞也接觸一些有害的環境,如紫外線燈、霧霾、乙肝病毒等等,這些都會導致人體的細胞發生基因突變,當然不是所有的基因突變都能導致癌症,其實只有很關鍵的基因,在恰當的位置發生突變才有致癌的可能。人體有3萬多個基因,只有少數的與細胞分裂和增殖極為相關的基因才會導致癌症,這些基因如EGFR、ALK等。只要我們人的壽命足夠長,接觸的環境有害因素足夠多,其實是有足夠概率會產生癌細胞的,有統計說我們每個人都曾經產生過很多癌細胞,只是這些癌細胞多數沒有發展成為癌症。這主要是我們人體的免疫系統的監控和剿滅,另外癌細胞如果不能成功誘導血管,它們也是長不大。
關於癌症的預防和及時發現一直是一個治癒癌症的理想,也就是讓癌症在轉移之前徹底切除,這就可以認為是徹底治癒了。但是目前來說還比較悲觀一點,因為我們最先進的影像學技術如PET-CT也只能看到0.5厘米大小的腫瘤病灶,而且PET-CT做一次要8000到1萬人民幣,具有一定的輻射性,所以這種技術做腫瘤早期診斷不具有可行性。我們常規體檢使用的胸片對於肺癌的發現毫無意義,根本發現不了早期肺癌。一項研究證實低劑量螺旋CT對於肺癌高危的患者有早期診斷的價值,不過這也是具有輻射性,所以目前推薦是對65歲以上,經常抽煙的高危人群進行篩查。影像學技術對於腫瘤的早期診斷似乎是沒有盼頭,至少目前為止是沒有什麼指望,一個好的策略是分子診斷,即在分子水平檢查腫瘤相關的蛋白、基因突變片段等,這個是未來的希望所在。如下圖所示,在細胞學水平,或者分子水平,有助於早期發現癌症,在較早的時候,也就是沒有轉移之前切除它,達到治癒的目的。
在分子水平,我們常規體檢使用的腫瘤標誌物有參考意義,但不能作為診斷腫瘤的工具,一個是沒有腫瘤的人,其他的一些良性疾病也會導致腫瘤標誌物大幅上升。另外一部分腫瘤患者,也就是已經診斷為腫瘤的人,他們的腫瘤標誌物如CEA是不敏感的,在正常參考值之內。不過對於腫瘤標誌物敏感的患者,經常每個月監控CEA等指標的變化,可以作為一個是否腫瘤進展的工具,如果CEA大幅上升提升有複發的風險,這個是比CT影像要領先一點。
目前比較集中的一個研究領域是循環腫瘤細胞(CTC)和循環腫瘤DNA(ctDNA),原理上是這樣的,惡性腫瘤——也就是癌症,在很早的時候,就開始向血液里釋放完整的癌細胞,我曾經看到的文獻介紹,1g的癌病灶每天向血液里釋放100萬個完整的癌細胞,這些癌細胞是癌症發生轉移的根本原因。當然絕大多數都不能轉移成功,否則患者的身體就成了篩子了。這些循環腫瘤細胞會在一段時間內裂解,死掉,裡面的內容物就釋放到血液里了,其中包含他們的DNA(遺傳信息的載體),固定在患者身體的病灶也會每天有癌細胞凋亡,釋放很多的DNA入血,這些從癌細胞裂解釋放的DNA就叫做循環腫瘤DNA,它們在血液里半衰期是幾個小時,不過不斷被降解,不斷被產生。因此原則上可以抽血檢測這些癌細胞裂解釋放的DNA來達到早期診斷癌症的目的,見下圖所示。但是ctDNA檢測不是100%確定的,有時晚期腫瘤患者也有抽血測不到任何基因突變的情況,因此這個檢查技術的靈敏度還是需要進一步提升。
一個真實的故事是:協和醫院檢查出一個達官貴人的肺部有個小結節,這個結節非常小,很大概率只是良性的,可以不需要管。當然也有可能是惡性癌症,如果不管就悔之莫及。這種情況下是寧可錯殺一千不放過一個,切除肺部相關的肺葉,還是暫時觀察一段時間,不過如果假如是惡性癌症,觀察期間會不會轉移呢,那該怎麼辦?如果採取穿刺活檢也是不可能的,因為病灶較小穿不準,再就是容易穿刺的時候帶出來很多癌細胞,導致擴散和傳播。所以當時就採取了抽取外周血,緊急運往基因檢測公司檢測血液里是否有癌症相關的基因突變,因為沒有跟癌症發生相關的基因變異是不會導致癌症的。最後恰好發現了是惡性癌症的分子證據——存在相關的癌症基因突變,這名患者做了外科手術,後面發現確實是惡性腫瘤,幸虧比較早期,沒有發生轉移。這是一個真實的,利用血液檢測ctDNA而受益的故事。但不是所有的早期癌症患者都可以這樣幸運,因為靈敏度和特異性仍需要提升。
除了腫瘤細胞裂解釋放的DNA(ctDNA),我們也可以抓取血液里完整的腫瘤細胞(CTC),強生公司的CellSearch儀器是可以對一管靜脈血的循環腫瘤細胞進行計數,這個儀器在中國被批准用於乳腺癌、前列腺癌、結直腸癌的預後評估,比如一個患者抽血,發現10毫升血液里有多餘5個以上的循環腫瘤細胞,則可以判斷患者預後不是很好,如下圖是強生公司CellSearch儀器。當然這種儀器捕獲的細胞不能區分是死細胞還是活細胞,最近也發現有其局限性,也不斷有新的基於CTC的設備出現。目前基於CTC的癌症早期診斷(注意不是預後)還是局限在科研階段,沒有做到臨床應用。
如果我們問一個問題,我們真的不能做到癌症的早期診斷嗎?答案是否定的,我自己認為未來可以做到腫瘤早期診斷的技術是Exosome,也就是外泌體。在做腫瘤診斷產品研發的時候,比較喜歡去一些網站閑逛,偶然看到Exosome就認為這是趨勢。外泌體是細胞正常吐出的小囊泡,這些小囊泡里含有大量的信號分子,如DNA,RNA等,細胞通過吐出、吸收這些小囊泡進行傳遞信息,外泌體也被稱之為人體的聯邦快遞系統。癌症細胞也分泌大量的外泌體,裡面含有特有的信號,用來去誘導血管生長到它們附近,去抑制免疫系統,或者去馴化人體的一些器官(就是誘降,否則癌細胞根本很難轉移成功的),所有的證據都表明,惡性癌症早期的分子事件是外泌體,這要比循環腫瘤細胞(CTC),循環腫瘤DNA要早(ctDNA)早很多的,因此我們可以通過抽血、或者採集尿液去收集外泌體,監控外泌體里信號分子譜是個什麼情況,用來和大數據進行比較就可以對很多癌症進行早期診斷。見下圖,可以看到細胞分泌的外泌體。
電子顯微鏡下的外泌體
這裡需要說明,不是隨便弄一種什麼分子可以做癌症的早期診斷的,癌症的早期診斷應該是很多信號的匯總,進行一個系統的判分,這樣才能做到早期診斷。所以很多網上說的,抽血幾分鐘診斷癌症都是忽悠人的。癌症是一類疾病,除了頭髮和指甲外,其他人體器官都可能發生癌症,怎麼有一種分子可以預測癌症呢,而且你知道了有癌症,也不能知道是哪個器官發生了啊,所以要做到癌症的診斷和準確地定位,一定是需要多個分子診斷數據的參數指標,所以未來癌症的早期診斷一定是個大數據的東西。據悉目前美國安德森癌症研究中心等很多機構都在從事基於外泌體的癌症早期診斷研究。未來甚至可以改造這些外泌體,裡面裝上藥物,作為自殺性導彈攻擊癌症。
我們人類可能終究逃避不了癌症,因為這是個進化的疾病。但是未來應該有很多辦法,包含早期癌症的診斷。目前是沒有辦法的,即便是有遺傳性腫瘤基因變異也不是一定會得癌症(如安吉麗娜·朱莉的BRCA基因突變),沒有遺傳性基因變異也不是高枕無憂,90%的癌症都不是遺傳性的。所以我們還是要期待外泌體,以及代謝組等多種參數指標的大數據,這樣來解決癌症的診斷、治療和預後監控的問題。
感覺最後能看到這裡的,不是真愛就是同行,生命科學是個神奇的領域,在此也希望能發現更多關於人類基因的「奧秘」,讓更多患者受益。
參考文獻:
1、Bettegowda C., Sci Transl Med.2014 Feb 19;6(224):224ra24.
2、Diaz and Bardelli. J Clin Oncol, 2014,Feb 20;32(6):579-86.
3、Weidle UH., Cancer Genomics Proteomics. 2017 01-02;14(1):1-15.
是多細胞系統的副作用。
對於單細胞生物,它只需要考慮自己的生存,無限分裂下去;對於多細胞生物,既然所有細胞屬於一個整體,每個細胞就需要就需要為整體而不是自身服務,癌症就是細胞不再履行它在生物體中的職責,自行分裂繁殖。
有集體就有分裂和叛變,生物體亦然。根據wikipedia的定義看來,腫瘤確實算是一種「進化」,是由一系列基因突變導致的。
Evolution is change in the heritable traits of biological populations over successive generations.
但是回到狹義一些的概念,腫瘤不是「進化」,相反,而是進化過程中在環境壓力作用下產生的,會被「淘汰」的受迫性狀改變。與之相關的,能稱為」進化「的應該是某種能抑制腫瘤發生的基因突變,比如更強更敏銳的免疫系統。
所謂的「進化」,重點在於「進」,對象是一個生物種群。
一個種群在發展過程中,每個個體都可能發生基因突變。
1)其中絕大多數基因突變是中性突變,也就是不引起性狀改變,或者性狀改變不對當前生存狀態產生影響的突變。
2).少數突變導致了不利性狀的出現,極端一些直接導致了個體死亡,「溫和」一些的則是降低個體對環境的適應能力或(/和)在種群中的競爭力,使其基因在種群中延續下去的幾率減小,直至這種基因突變在種群中徹底消失。
3)而剩下一些自然是有利突變,這些突變引起的性狀改變會增強個體對環境適應能力或(/和)在種群中的競爭力,從而使得該種基因改變在種群世代傳遞中被保留並逐漸擴大比例。這些改變就是微觀上的」進化「。不同位點有利突變累積,最終形成的種群足以區別於原有種群,成為「亞種」,差距繼續誇大,則形成新的「物種」,這就是一個物種的進化。
癌症的發病過程本身就是一種進化過程(或者演化),不過不同於我們平時所討論的個體層面的進化,癌症是體細胞層面的進化。
演化的本質無非就是遺傳變異 - 自然選擇 - 適者生存,通常我們討論的都是物種的演化,所以關注的是生物個體。想像一下每個人體內都是一個小宇宙,構成這個世界的生物不是飛禽走獸植物細菌,而是來自同一個受精卵的體細胞們。體細胞雖然只能通過有絲分裂無性繁殖,但分裂時的DNA複製過程可能產生大量突變(主要來源,外界環境的誘變因素佔比很小),使得不同細胞系之間產生遺傳差異,並且這種差異可以傳遞給子代(遺傳變異)。人體內的各種資源也有限,所以不同的體細胞之間也存在競爭,繁殖能力強的細胞系會不斷攻城略地,甚至壓迫繁殖能力弱的細胞系滅亡(自然選擇,適者生存)。
癌症的發生只需要一個癌變的細胞,這一個細胞因為獲得了無限增殖的能力,從而在人體內細胞間的生存競爭中勝出,從正常細胞手中搶奪有限的生存空間和資源,不斷擴張。這就好比種群中一個新的突變個體意外獲得了更強的繁殖能力,而使得後代中該基因的比例不斷提高。
癌症從本質上說是一種幹細胞的疾病,因為一個細胞的癌變需要積累多個突變,一般細胞壽命太短,在突變率差不多的情況下,往往積累不夠癌變所需的變異基因就死亡了。而幹細胞的任務是不斷分裂分化出新的體細胞以補充衰老死亡的細胞,因此壽命較長。一般來說,細胞的癌變需要六個關鍵突變:- 不需要外界信號就可以自主開始分裂
- 對外界抑制細胞周期的信號不敏感
- 細胞凋亡過程受阻
- 端粒酶活性提高使得細胞可以無限增殖而DNA不會因此不斷縮短
- 血管再生能力,使得腫瘤內部供氧充足
- 細胞遷移、入侵能力
老年人癌症發病率高,正是因為這些突變的積累需要時間。
總而言之,癌症的進化告訴我們:不同尺度上的演化結果往往是矛盾的,低尺度上的有利演化(體細胞獲得無限繁殖能力),在高尺度上可能是不利的(個體因癌症而死亡)。
Reference:Crespi, B., Summers, K. (2005). Evolutionary biology of cancer. Trends in ecology evolution, 20(10), 545-552.
貼上自己的一篇老文,原址:為什麼有這麼多的癌症,癌症最終死於什麼原因? - 趙三川的回答
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癌症的致死機理前面的專業醫生已經解釋的差不多了。我就來從系統論層面大致分析一下動物為什麼會得癌吧。(廣義的癌)
系統是什麼,可以是社會,也可以是生命。系統的運轉需要有效基本單位,基本單位也可以稱作「節點」。這就好比宇宙的運行離不開微觀粒子、計算機運行離不開PN結。
系統內,基本單位必定會產生分化,分化就是分工,分工就是高效。君不見,不分工的,受制於環境選擇,皆作消散;要不就趴在最底層,如從細胞層面上看,什麼海綿寶寶、粘菌、藍藻都屬此類。即便看上去不分化的,放大了看它內部還是乖乖地分化:核糖體、葉綠素、酵解酶、質粒…各司其責,終年不休。
基本單位分化的統計學本質就是物質的無規則運動、符合熱二律欽定的基本法。
人體內的各類細胞,就是人這個能量系統的基本單位,它們中的幹細胞馬不停蹄地新陳代謝、分裂分化,因為這樣才能實現特定的功能(生長、運輸、結構、免疫、思考)。系統會受到外部環境不斷以能量和信息為手段的刺激,當刺激和干擾有力地持續的時候,幹細胞們就會被改變(分化),由於不同位置、時間的幹細胞受到刺激的差異巨大,使得這種改變的結果也會南轅北轍。結果主要就分兩種:幹細胞向著穩定的方向發展、或不穩定的方向發展。
上述過程長期累積之後,若不利於系統的因素持續積累,就使細胞具有了癌變的可能,我們先稱其為「類癌細胞」。而概率學告訴我們,以人體數千億細胞的基數,哪怕是千萬分之一,也會成為必然;
話分兩頭,另一些幹細胞恰恰相反,分化為了具有殺滅病變衰老細胞功能的免疫細胞;
更普遍的是,有些幹細胞分化為了既不帶有惡意、也不持有武力的普通細胞(纖維結締組織)。需要強調的是,文中的分類方法依舊是粗略得可憐,只能作為類比,要認真論起多細胞生物的體細胞類別,絲毫不比編製天球上所有天體的資料庫輕鬆!
一般情況下,類癌細胞的特異性就是不斷劫持正常的無害細胞,利用它們細胞攝取養分,慢慢發展起來。
而必然的,類癌細胞這個小系統本身也會產生分化,有些比較保守,他們的細胞膜流動性與正常體細胞相同,它們多會與身體產生動態平衡,只要維持一定的個體數量,就不會在人體內到處擴張,人們便稱它們是良性的癌。
反之的那些類癌細胞,就是潛在的惡性癌。
免疫細胞的一大部分使命,就是負責清除那些衰老或產生類癌變異的細胞,由於任意不同種類的細胞之間的信號分子都不同,免疫細胞就能夠從中分辨出來,信號分子就像是身份證,是免疫細胞識別敵我的法寶,以儘早剿殺那些尚在發展期的類癌細胞。
然而,還是由於系統的發展,免疫細胞本身也是會分化的,有些免疫細胞就會變得容易被類癌細胞迷惑。
有甚者,進而被改造倒戈,竟轉而攻擊正常的體細胞!
在大多數人的眼裡,患癌症只是一個概率極小的事,有種「生活中很少聽到有的人得癌症」的思維。但事實是,所有複雜的多細胞動物體內,每分每秒、永不停息地進行著免疫細胞和類癌細胞之間,爾虞我詐、屍山血海的鬥爭!
不幸罹癌的個體,就是因為負面因素積累太多(基因調控、生活習慣、化學干擾、過量輻射)使得類癌細胞一路順風順水,轉正為癌細胞,不消多久的高歌猛進,直到成功造反,割據一片江山。
至此,我們知道了各類細胞,包括癌細胞,都是分化和刺激的結果。是科學上的必然,也是概率對生命無情的嘲弄。呵呵。。
【以下內容不適合腦洞過敏人群】
那麼廣義上看,受精卵也是一種「癌」細胞了。
原因有四:
1,生殖細胞是體細胞分化出來的,符合熱二律。
2,其特異性就是不斷分化,獲取養分,然後繼續分化。
3,其養分來自於人體(母體)本身。
4,現代生殖免疫學告訴我們,哺乳動物的胚泡著床後會與母體的免疫系統展開艱苦卓絕的拉鋸戰,看似穩定的發育之下卻隱藏著胎盤絨毛與子宮內膜間不息侵略和反侵略鬥爭,以暗流涌動形容都太過輕巧。
受精卵具有發展和擴張的本能,它生長發育的初期必須完全依靠於完整的人類身體以獲得足夠穩定的養分供給和物理保護。通過與母體的鬥爭,在父本和母本崩壞之前,它們藉助分化和生長獲得新的生命活力,從而延續了基因承載的信息。
可以說,生殖細胞是一種「革命道路」非常成功的癌細胞。不孤立的系統註定是要有終結(人的死亡)的,不過,在積極分化和大基數的條件下,必定會有個體分化出延續自己的方式(有性生殖),使自己的信息在宇宙時空中永久流傳。
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對於這個問題,我們首先需要清楚兩點:
一,腫瘤的發生多數源於體細胞內的突變;
二,對進化有實質性意義的突變幾乎全部發生在生殖細胞中。
換言之,從突變的角度而言,只有生殖細胞也就是germ line的突變才會遺傳給後代,而體細胞內的突變是不可遺傳的,因此狹義上來講,腫瘤因其不具備可遺傳性,故不能被認為是一種進化,但可被認為是一種與進化相左的篩選機制。
正常細胞就像正常的學生,他們都很守紀律地坐在教室里聽課。
癌細胞就像是逃課的學生,他們都很不守紀律地想要自尋門路。
這些逃課的學生和不逃課的學生之間產生了嚴重的矛盾,只有兩種結果。
要麼逃課的學生把不逃課的學生幹掉,要麼不逃課的學生把逃課的學生幹掉。
反正,他們都死定了。
癌基因才是進化。
也說不定,或許癌細胞是物種們嚮往永生的一次嘗試呢?只是失敗了,哪怕只是失敗了一部分。我們卻在今天承受著這後遺症巨大的痛苦,或許也是造物主對我們的懲罰。(不說多了,要不成神棍了。)
大多數癌症是發生在老年群體中的,這一群體的遺傳信息已經傳遞給下一代了,並不能因為癌症而導致遺傳信息的中斷。我倒是覺得那些在30以前高發的疾病會影響遺傳信息的傳遞。事實上,我有時會想,我們醫生的存在,其實是對人類進化的一種阻礙。
電影 超體 裡面有一句話,大概意思是「生命的最終目標是利用一切資源來達到永生,而一旦外界環境資源無法滿足,要麼進行下一代的延續(我覺得延續是基因庫水平的永生),要麼自我毀滅」。癌症就像是自我毀滅這個選擇的發展過程,它應該是生命或者說細胞的始祖密碼開啟探索永生之路上的失敗品。
這個腦洞開得應該還有點原則吧?嘿嘿
提到癌症是進化的問題。
是時候把這篇內容發過來。
原答案地址:人類是地球的癌細胞么? - 外科醫生的日常 - 知乎專欄
癌症對於人類是一種進化么?人類對於地球又是一種進化么?
或者說癌症是地球的癌細胞么?
相信聽到這個概念許多人都會吃驚。這篇文章把結論放在了最前面。希望通過以下的內容讓大家對於癌細胞和人體的關係有著更深層次的理解。
是時候來一點不一樣的觀念了。
首先這個概念你必須明確:癌細胞和其他細胞一樣,癌症也和其他疾病一樣,他們的目標並不是破壞人體的功能,而是生存下去。
如果這個問題你也想不通可以先看英國生物學家理查德·道金斯的《自私的基因》,個體可以看成是基因製造出來複制基因的工具,被基因利用之後可以拋棄。這很殘酷,但是疾病本身並不在意。人類知識進化的工具而已。
言歸正傳,由於癌細胞逃不過免疫監視,不能像細菌和病毒一樣傳播。他們的戰略和其他疾病有所不同,想存續下去,更不能殺死宿主。癌細胞如同其他細胞一樣,明白如果身體死了,它們也會死亡的道理。而癌症患者最終導致整個身體死亡的是健康細胞組織的消耗,換句話說是正常組織的資源被癌細胞搶走了,重要的正常組織壞死,整個系統崩潰。
而癌細胞的問題在於過於貪婪了,他們的生存能力太強,遠遠的超過了其他細胞。不僅不怕無氧的狀態,還可以貪婪的搶走養分。為了生存下去,他們不僅在原發部位生長,還可以隨著血液流向全身各處尋找更好的生長環境。遇到一些強大的外敵,比如化療,他們甚至會快速的突變來獲得更大的生存幾率。
這一點和當今的人類差不多。在地球上,我們獲得了最強的生存能力。我們從其他生物身上汲取資源,不僅可以摧毀他們的家園,甚至吃他們的肉,當然更可以通過殺滅他們來獲取自己的生活空間。如果一個地方的資源不夠了,我們就遷移到新的地方。我們的能力很強大,哪怕你嚴寒酷暑,或是高原山區,我們都可以適應。我們不會關注其他生物甚至是非生物的感受,就像癌細胞從來不會關注自己是長到了肺上影響了人類的呼吸,還是長到了腦子裡摧毀了人類的思維。我們自認為是世界上最強的物種,癌細胞也認為自己是最強的細胞,我們不操心豬、牛、羊的生存環境,癌細胞為什麼要操心肺、骨、腦細胞的生存環境呢?
從宏觀的角度看,也是如此。在人類社會開始之前,地球是一個相對平衡的整體,沒有哪一個物種可以像今天的人類一樣控制整個世界。然而,有了人類之後,許多環境被改變了,甚至可以說是面目全非。這一點,對於人類的發展來說,我們感受到了便利。但是對於其他所有的物種來說,都感受到了深深的威脅,說不定哪一天,為了人類的一己私慾,就毀滅其他物種。比如我們砍樹,燒煤,比如我們殺蚊子,或者除四害,更比如我們突然愛上了吃魚、吃雞,或是吃小龍蝦。對其他物種來說,就是滅頂之災。
我們已經感受到了環境問題,整個生態系統的運轉已經開始出現問題。所有人都知道,如果繼續不加節制的發展,人類的生存環境將會毀滅。那時候人類如果沒有開發出殖民太空的能力,就會毫無疑問的跟著毀滅。
癌症也是如此,他們從一點開始,先擴大自己的活動範圍,這就像早期的人類社會。癌細胞一旦覺得資源不夠,就開始大舉遷移。在遷移、擴張和發展的過程中,人類不斷進化,也同時給環境造成了巨大影響。
我們砍伐樹木排除毒氣就像癌細胞轉移到了肺部一樣,已經影響了人體的呼吸。我們沒有想那麼多,我們只是為了蓋房子開汽車而已。癌細胞也沒有想那麼多,他們僅僅為了肺部的那些血液和營養而已。我們開發海洋排出污水,就好像癌細胞轉移到了腎臟一樣,我們已經感受到了排泄和循環的障礙。人類只是為了獲得更多的空間和資源而已,癌細胞也是如此。
我們還能停得下來么?
好在現在人類知道,再如此的發展下去,生態系統將會被打破,人類文明將會毀滅。但問題是,人類其實並不了解這樣的毀滅,因為之前沒有毀滅過,不知道這樣放肆發展到什麼程度就會毀滅。即使現在有人告訴我們人類社會已經距離毀滅不遠了,我們也無法收手,回到原始的生活。
癌症和每個生命體的關係也是如此,癌細胞也是剛剛在體內誕生,就像早期的人類,他不知道如何和人類和諧相處,就像人類不知道如何和環境相處。人的生命只有一次,從生到死,誰都沒有死亡的經驗。癌細胞放肆的攫取資源,最後導致整個系統的崩潰,自己死亡。當然癌細胞意識到可能會讓宿主死亡的時候,已經停不下來了。
醫生會非常在意癌症的分級和分期,也就是我們說的良惡性,還有早期和晚期。簡單的說,良性和早期就相當於地球上出現了早期的人類,還在刀耕火種的慢慢發展,通過手術剷除這一波人類,環境發展就不會受到嚴重威脅。如果動作稍慢,人類可能就開始大規模遷徙或者進化出很強的抵禦環境變化的能力了,到時候局面將會難以控制。然而,醫生說的晚期和惡性,就相當於人類已經進入了飛速發展的工業社會,不僅到處都是人類的身影,而且發展速度日新月異。這時候再想剷除這一波對生態環境產生巨大影響的人類,已經絕無可能了,除非毀滅地球。
當然還有一些奇蹟,比如說特效的藥物,專門針對人類,對環境無害,並不需要毀滅地球就可以讓文明一下回到幾億年前;或者說人類自己意識到了問題,減緩甚至是停止了發展的速度,或者把原來的工廠拆掉,就好像是退耕還林吧,和地球上的其他生物共分一杯羹。之所以說奇蹟,就是說這種可能性是微乎其微的。想一想我們人類,我們還可能停下來么?
如果你沒有得癌症,那麼恭喜你,你就像身處在人類出現以前的地球。沒有一個遠超於其他物種能力的東西,所有的事物都處在一個相對平衡的狀態。也許未來都不會出現人類,或者說現有的大猩猩永遠都不會偷偷的開發出智慧,並且進化成一個超級物種。
有人說,這個比喻過於誇張了,我們只有一個地球,卻有著那麼多的人類。其實不然,宇宙中星球的數量遠遠大於和地球上人類的數量,每一個星球之間的關係,相互獨立又相互影響,就像人與人之間的關係一樣。可能有太多具備生命體的星球像我們一樣。而沒有癌症的生命體,就像每一個沒有智慧生命的星球,不受到外力影響就會相對平衡的運轉,公轉自轉,或是虛無縹緲的飛行。
也有人問,那麼你的意思是我們就是地球上的癌細胞么?
答案是肯定的。
癌細胞那麼壞,那麼看看你自己像是一個壞人么?或者說我們人類是心懷惡意的么?
其實,癌細胞並沒有好壞。只是為了自己的生存發展而已,恰巧又比其他細胞聰明一點,所以對於資源的攫取也更加肆無忌憚一些。但是我們已經知道不能聰明反被聰明誤,只是不知道還來得及么?
再反觀人體的癌細胞,他們似乎沒有我們那麼聰明。他們聽不到我們人類的聲音,就像我們聽不到地球的聲音一樣。現代醫學所做的就是早期發現這一群已經開始製造和使用工具的大猩猩,把他們及早剷除。或者像身上的其他一些小毛病,都可以要早期處理。說白了,我們連猴子都不放過,怕他們統治了世界以後一發而不可收拾。因為能力越大就越發恐怖。
還有人問,我們真的會毀滅地球么?
你這是危言聳聽!我們人類真的會成為地球的毒瘤么?
這並不是沒有可能。
但是只要設想一下宇宙的年齡,我們完全有可能讓地球成為一個最短命的星球。如果把地球的生命比作一天,我們剛剛誕生4秒而已。有可能再來一個4秒,或者幾分鐘地球就將因為人類的發展而毀滅。
但是很遺憾,你連下一秒鐘都看不到。
再回頭看看癌症之於人類和人類之於地球的關係。角度決定了態度。我們想要更多的資源和空間,地球只想平靜的存在;癌細胞想要更多的資源和空間,我們也只想平靜的生活。
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顯然不是!
我們如何評價進化呢?很顯然,進化一定要有利於物種的生存與延續,這是根本要素。
你覺得癌細胞能滿足這個根本要素嗎?
如果你是因為癌症具有無限的繁殖能力而說它是一種進化,我寧勿說它是一種退化,這種能力在細菌和酵母中已經存在了幾十億年了吧!
而它失去的卻是結構與組織、分工與合作,也就是說失去了社會性,而強大的社會性才是生物進化的方向,生物體社會性越強、細胞構建的組織結構越複雜、功能越多樣越強大、生物的環境適應能力越強、甚至改造環境的能力也越強,最終生物的生存能力越強、繁衍能力越強(不一定是生的數量,關鍵是後代的存活/出身比)。
從核酸、氨基酸分子在原始湯中出現,到單細胞生物的形成,首先是分子層面的自組織提高。
單細胞生物孤獨了很久,生生死死吃來吃去,大家動作都不快,攻擊性也不太強。直到接下來多細胞生物出現。
多細胞生物身體的細胞具有了比較強的社會性,形成了有一定專門功能的原始器官,一部分用來游泳,一部分用來捕食,游泳游得飛快(相對單細胞),捕食穩准狠(相對單細胞)。細胞間的分工合作保證了多細胞的生存,單細胞生物淪為食物……
如此往下推演,直到出現了人,出現了人的大腦這個與銀河系的複雜性同數量級的空前的高度組織的細胞社會群體,帶來了極強的信息處理能力,讓人卓立其他所有生物之上。
所以,癌細胞只能是一種退化,失去了高度組織的細胞社會群體構建功能,會死人的!
多細胞高級生物獲得不死性。
(而死亡是進化的必然)
你見過進化就是為了把自己搞死的嗎?
鑽進科學小衚衕里的夥伴們,你們受某種目的驅動,只看到了一顆小草卻忽視了整個森林。
人體是個細胞大家庭的社會,這個社會是按層級明確分工且有序的,雖然每個層級的細胞都有各自的私心和想法,時不時會做出點出格的事並隨機產生些變異,只要在合理可控的範圍內都是正常的,所以才會有了繽紛各異的人類現象。
當秩序發生紊亂,某種分層級細胞的私心又無限膨脹並付諸於行動,就成為了人體社會裡的腫瘤了,雖然它們私以為自己做得對,但從整個社會的角度來說,它們反成為了進一步加劇社會動蕩的混亂者,這時社會就會貧富嚴重分化並失去秩序,直到社會分工完全瓦解分崩離析,共同毀滅。
對於層級細胞個體而言,是短暫有代價無結果的異化。對人體社會而言是毀滅的開始。
搞科研的小夥伴們,認不清社會分工這個基礎,去研究是沒意義的。
做為一個人而言,你自己都有消除不了的私心存在,你體內的層級細胞也永遠會有私心存在的,因此腫瘤是無可避免永遠一定會發生的,人所能做的就是預防發生以及發生了之後怎麼辦,要研究就該研究這個。
我實在不理解最高贊為什麼會持這種論調,也許科研真的和臨床有鴻溝吧。癌細胞的本質是不受控制的自我繁殖(不聽從機體生育政策的超生游擊隊)和不受控制的死亡(身體對他說你可以死了,癌細胞說我沒聽見),而不是應對極端環境。同時癌細胞沒有任何功能,吃了東西不幹活,典型的資深啃老。所以癌細胞絕對不是防禦機制。
不是,這兩個是不太相關的概念
進化的基本單位是種群,一個人的進化那叫―――變異。
癌細胞破壞力最大的地方在於無限增殖,無序混亂。拚命增生,耗盡宿主體內資源,最後餓死宿主。
如果能夠實現有序癌化,也就是全身都用有序分化的癌細胞來替換相應的細胞,則可以成為一個癌化生物,不遭受突發事件,如撞車等惡性事故,甚至可以永生不死,真正實現長壽。
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