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癌症“坏运气”?Science:近2/3癌症突变源于DNA复制出错!

2017/03/27 来源:生物探索
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导读
3月24日,来自于约翰•霍普金斯大学基默尔癌症中心的科学家们在《Science》期刊发表文章揭示:近2/3的癌症突变源于DNA复制过程中随机发生的错误!他们利用新的数学模型计算出,66%的癌症突变由DNA复制错误导致,29%致癌突变与环境因素或者生活方式有关,而遗传因素仅仅只占5%。


“近2/3的癌症突变源于DNA复制过程中随机发生的错误!”

这是来自于约翰•霍普金斯大学基默尔癌症中心(Johns Hopkins Kimmel Cancer Center)的科学家们在3月24日发表于《Science》期刊上的一篇最新学术论文的结论。它意味着,DNA复制出错是导致癌变的主要因素。而且,因为随机,所以许多癌症突变不可避免。

文章作者、约翰•霍普金斯大学基默尔癌症中心Ludwig中心的共同主任Bert Vogelstein博士认为:“如果我们将突变看成敌人,而且所有敌人都在外面,那么我们要做的只是防止它们进来。但是现在,我们发现大多数敌人(2/3)都在里面,这意味着,我们需要一个完全不同的策略。”

Vogelstein 博士强调:“我们需要继续鼓励人们规避会增加罹患癌症风险的环境因素和生活方式。但是,很多人会因为随机的DNA复制错误而患癌。所以对于癌症,除了预防,我们还需要尽早的发现和治疗。”

癌症“坏运气”VS 环境因素

环境(外因)和内因对癌症的影响孰轻孰重?这是科学界的一个长期争论。

早在2015年,癌症中心生物统计学助理教授Cristian Tomasetti和Vogelstein就已在《Science》上发表过文章。他们计算了干细胞分裂的次数和各组织中癌症风险之间的关系后发现:在一个给定的组织中,干细胞分裂次数越多,癌变的发生概率就越大。

但是这一研究也引发了很多反对意见。不少科学家在Science、Nature、Cell等顶级期刊上先后发表数篇文章,围绕这两种因素展开激烈的论证和研究。其中,一方认为,癌症的发生源于“坏运气”,细胞分裂会带来随机的基因突变,从而引发疾病。但是,另一方却相信,环境因素才是癌症发生的主要原因。

现在,Tomasetti和Vogelstein再一次拿出更全面的数据揭示了DNA复制错误对于癌症发生的影响。他们基于世界各地的流行病学和DNA测序数据,构建了一种新的数学模型。借助数学模型,他们衡量了DNA复制错误占癌变的比例。

最新Science:66%的癌症突变由DNA复制错误导致

癌症的发生通常牵扯2个或2个以上关键基因突变。这些突变发生的原因包括DNA复制错误、环境或者遗传基因。约40%的癌症可以通过规避有害的环境因素和生活方式而避免。但是,最新研究却揭示,即便生活严格遵照“健康准则”(不抽烟不喝酒、按时锻炼、合理饮食、无疾病家族史……),癌症也有可能会“找上门”。

这是为什么呢?Tomasetti 和Vogelstein相信,答案就在于随机发生的复制错误!

他们以32种癌症为切入点,深入研究了导致细胞异常生长的所有突变。结果发现,与胰腺癌相关的关键基因突变中,77%的突变源于随机DNA错误,18%是因为环境因素,剩下的5%属于遗传。对于其他癌症,例如前列腺癌、脑癌、骨癌,超95%基因突变是因为DNA复制错误。但是肺癌却有所不同:65%的致癌突变与环境因素有关,特别是吸烟。35%突变与DNA复制错误有关。

总体而言:66%的癌症突变由DNA复制错误导致,29%致癌突变与环境因素或者生活方式有关,遗传因素仅仅占5%。

Tomasetti 和Vogelstein认为,细胞分裂越多,DNA复制发生错误的概率越大。他们相信,对待癌症,科学家们需要投入更多的精力研发癌症早期检测策略,用于针对由随机DNA复制错误引发的癌症诊疗上。


Q:这一研究的关键信息是什么?

近2/3癌症突变由随机、不可预知的DNA复制错误导致。这些与癌症相关的DNA复制错误发生在正常细胞分裂的时候。

Q:这些随机DNA复制错误发生的原因是什么?

人体细胞会定期更新,人一生中会有数十亿新细胞产生。细胞分裂是新细胞产生的主要方式,每一次分裂过程中,DNA复制会平均随机产生3次错误。大多数复制错误都是无害的,但是小部分错误将会导致细胞“失去控制”,导致癌变。换句话说,细胞分裂过程中发生的大多数突变是无害的,但是极少数情况下,这些突变会导致癌症。

Q:环境和遗传因素与癌症的发生有何关联?

某些生活方式或者环境因素,例如肥胖、吸烟,会导致DNA突变。这也是为什么我们需要规避不良生活习惯或者环境因素的原因。此外,一些遗传了易感基因(例如BRCA-1、BRCA-2)的人发生乳腺癌等癌症的概率也会高于普通人。

Q:所以,这一研究是否意味着我们不能预防癌症?

不是。很显然,一些癌症,例如肺癌,受环境因素影响的比例更大。所以,维持健康的体重、避免接触已知的致癌物质,对于预防癌症、降低死亡率仍然至关重要。据估计,如果我们主动规避危险因素,约40%的癌症可以提前预防。

早期诊断和干预可以预防许多癌症死亡。无论导致突变的因素是什么。癌症越早发现,治愈的机会越大。我们应该投入更多的研究实现早期癌症监测。

Q:如果我遵循所有健康准则,也没有任何癌症家族史,为什么还会患癌呢?

这是因为DNA复制错误是随机的。这一类人不应该因为癌症而心生悔意,因为并没有办法预防。

参考资料:

New study finds that most cancer mutations are due to random DNA copying 'mistakes'

Debate reignites over the contributions of ‘bad luck’ mutations to cancer

DNA typos to blame for most cancer mutations

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