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人為什麽會得癌症(2)

(2013-08-30 01:48:00) 下一個


很多人都聽說過,癌症是個基因病。

那麽,究竟什麽是基因病,為什麽基因問題會引起癌症?


1. 基因病不一定是遺傳病

談到基因病,很多人都會想到遺傳病。那麽,癌症跟我們通常所說的遺傳病有什麽區別?

首先,遺傳病是先天的,有問題的基因是從受精卵開始,也就是從父母遺傳而來的;癌症是後天的,有問題的基因是因為後天細胞分化繁殖過程中出了問題。通常,發生異常的基因隻在腫瘤細胞存在,不存在於其它細胞中,包括生殖細胞。所以,癌症通常不遺傳。

其次,癌症的發生需要多個基因出問題,一般來說,在三個以上,最多可達二十個。

癌症的這個特點,決定了癌症的發病率跟年齡成正比。如果癌症是單個基因變異引起,那麽,如果假設基因變異的頻率是固定的,癌症發病率就應該與年齡無關。我們觀察到的,所有癌症的發病率都跟年齡有關,就是因為癌症涉及多基因變異,通常需要一個很長積累過程。

癌症腫瘤細胞,是由一個變異細胞擴增而來。而這個最初的癌變細胞的形成,需要一個過程。首先,某個細胞發生了一個基因變異,獲得了某些生長優勢;從這個細胞衍生的後代中,某個細胞發生了第二次基因變異,獲得了更大生長優勢。隨著時間的推移,基因變異積累,最終某個細胞獲得了不受控製的生長繁殖能力,這就是癌細胞。上一篇文章中,談到生命的延續需要細胞的更新換代,而細胞分化和繁衍是產生癌變的動力,就是這個原因。如果細胞不分裂繁衍後代,基因突變就沒有傳給子代細胞的機會,就不會發生癌變。

這個過程,在直腸癌中表現非常明顯。我們知道,腸道息肉是大腸癌癌前病變的表現。在腸道息肉的細胞中,抑癌基因APC發生變異,導致這個抑癌基因的失活;如果腸道息肉中某個細胞發生第二次突變,ras基因被激活,細胞加速生長,會形成局部良性腫瘤;如果腫瘤細胞發生再次基因突變,比如抑癌基因DCC和p53失活,就會形成惡性腫瘤。
 

2. 為什麽基因變異會導致癌症 

正常情況下,人體細胞的形成和死亡保持一個動態的平衡。細胞的形成,通過細胞分化和繁殖,是受精密調控的。癌變,就是細胞分裂失去控製。

早期,我們認為人體存在有癌症基因,這些癌症基因的激活就會引發癌症;另一些基因具有抑製癌症的作用,我們稱之為抑癌基因。其實,無論所謂的癌症基因,還是抑癌基因,都是人體細胞分化繁殖調節所需的基因,它們的本來功能與癌症無關。隻不過,這些基因在調節細胞分化和繁殖過程的作用是如此重要,基因變異引起這些基因編碼的蛋白功能改變,這些功能異常,使得細胞生長失去了原有的控製。 

人體重要生理功能都有雙向調節機能,如我們熟知的宏觀指標,血壓,血糖,離子平衡等等。細胞分化和繁殖是如此重要,它們的調節當然是雙向的,經常有多重保險。我們提到的癌症基因,基本上是促進細胞分裂所需的蛋白分子的編碼基因。這類基因,包括生長因子受體基因,磷酸激酶基因,信號傳遞分子基因,激活基因表達轉錄的蛋白因子基因等等。抑癌基因,它們編碼的蛋白分子一般具有抑製細胞分裂的功能。它們可以釋放抑製細胞分裂的信號,可以壓製上述細胞分裂促進因子的活性,或者監測細胞染色體異常,保證異變細胞停止分裂。 

在我們談到的大腸癌例子中,APC蛋白就是一個抑製因子,它可以抑製myc蛋白的活性,而myc蛋白是一種細胞基因轉錄因子,它刺激細胞分裂所需的很多蛋白基因的表達。正常情況下,二者相互牽製,保證細胞正常分裂所需,但是又不會失去控製。而p53則負責監控,如果細胞染色體異常,p53蛋白可以使得細胞分裂停止。 

人體預防癌變的另一監測係統,是DNA修複係統。人體基因出現的錯誤,可以被特殊修複係統檢測到。出現問題的細胞,或者問題基因被修複,或者啟動細胞自殺程序,使得有問題的細胞被消滅。 

一般來說,癌變細胞的發生,需要這個雙向調節係統和修複係統,同時發生故障。也就是說,癌症需要刺激細胞分裂的程序失控,需要修複係統失活,需要抑製和監測係統故障。這也是癌症治療如此困難的原因,因為癌症的發生太過複雜。 
 

3 癌症發生的遺傳因素和非基因因素 

我們都知道,癌症有遺傳影響,家族史很重要。

上麵又說到,癌症是體細胞基因變異,那為什麽跟遺傳又有關? 

上麵談到,癌症的發生,需要多個基因同時出現問題。在某些人群中,某個跟癌症有關的基因,可能先天就有缺陷。這樣的人群,並不一定會得癌症,但是癌症危險高於其它人群。假設某種癌症,需要三個基因變異,才可能發生。如果你出生時,其中一個基因已經有了問題,那麽你隻需要再有兩個變異就會癌變,從概率上來說,當然比沒有問題的人群,比需要後天發生三次基因變異的人群,發病的幾率要高。但是,你完全可能沒有危險。 

比如說,研究發現,位於染色體13和染色體17的兩個基因,BRCA2,BRCA1,跟乳腺癌發病率有關。就是說,如果你攜帶的這兩個基因有問題,患乳腺癌的幾率比別人高,但是並不表明你就一定得乳腺癌。乳腺癌的發生,需要後天在你的生命過程中,有其它基因變異,才會發生。現在研究證實,這兩個基因編碼的蛋白,跟射線引起的DNA破壞修複有關。DNA修複失活,當然使得其它基因變異容易傳給後代細胞,增加了基因變異積累的速度,也就增加了乳腺癌的危險。 

上麵著重談了基因變異引起細胞分裂失控,導致細胞癌變。可是,基因本身並不調節細胞分裂,控製細胞分裂的是這些基因編碼的蛋白質分子。所以,細胞變異的關鍵是各種調節蛋白因子的多少和活性。編碼這些蛋白因子的基因的變化,是影響蛋白因子數量和活性的主要途徑。但是,並不是唯一途徑。從基因轉錄成RNA模板,到RNA合成蛋白質,到蛋白質修飾和激活,任何過程的差錯,都可能引起細胞分裂失常。近年來,小分子RNA,miRNA在細胞癌變過程中的作用引起了重視。這些小分子RNA本身不編碼任何蛋白質分子,但是它們影響蛋白質分子的表達合成。在很多癌變細胞中,這類小分子RNA都有升高。

4.基因療法,期望與現實

既然癌症是基因病,我們當然希望,如果我們可以修複這些變異的基因,不就解決了問題?

首先,人體基因組,也就是染色體總和,有大約三十億堿基對。每個堿基對代表一個核苷酸分子,人體有四種堿基對,所以有四種核苷酸組合成人體遺傳密碼。如果計算機是二進製,人體遺傳密碼是四位製。在三十億代碼中,找出一個錯誤有多難?何況,大多時候,我們根本不知道要找什麽。

其次,人體染色體是線性分子,但是染色體不是以一維結構存在。實際上,染色體是DNA分子和結構蛋白,反複纏繞和折疊壓縮而成的一種多維結構。這麽說吧,棉花由纖維素絲構成,紡成棉線,然後作成了衣服。現在,衣服有了問題,你要把線拆出來,把纖維素絲還原,然後用高倍顯微鏡觀察。現在這種觀察和顯微操作技術都是不存在的。

再者,人體細胞遺傳物質位於細胞之內。我們如何打開細胞又不破壞它們?

癌症難,真的太難,攻克癌症幾乎是不可能的。有人說自己攻克了癌症難題,發明了可以治療所有癌症的神藥,這樣的人,不是騙子就是傻子。


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閱讀 ()評論 (42)
評論
華山97 回複 悄悄話 回複 '北美君子' 的評論 : 君子好,寫著玩,認真不得。
華山97 回複 悄悄話 回複 '雪影雲痕' 的評論 : 雪影好,周末愉快!
華山97 回複 悄悄話 回複 'KKAA621' 的評論 : 是的,是的。有時間種點菜,唱唱歌,聊聊天,看看美女。
北美君子 回複 悄悄話 回複 '華山97' 的評論 :

看來華山是做醫學研究的, 對癌症的分子生物學研究很有造詣。
問好華山!
雪影雲痕 回複 悄悄話 Have a nice long weekend!
KKAA621 回複 悄悄話 回複 '華山97' 的評論 :
“與其擔心癌症,不如關注如何活的開心。”
嚴重同意這句話!
俺也覺得有個樂觀的生活態度很重要!

真希望你們這些大才子能早日找到有效的方法來克製癌症。我相信將來一定會有的。。。


華山97 回複 悄悄話 回複 'KKAA621' 的評論 : 我覺得一個樂觀的生活態度很重要,可能比飲食,甚至吸煙,都更重要。既然癌症的發生,需要一個基因變異的積累,是一個長期過程,那些偶然因素的影響可能並不重要。

再說,我們不是為了活著而活著,也不是為了有沒有癌症而活著,是不是?與其擔心癌症,不如關注如何活的開心。
華山97 回複 悄悄話 回複 '是福不是禍' 的評論 : 癌症的發生有一定的隨機性,因為基因突變有隨機發生的可能,隻是在統計上,年齡越大,發病率越高。具體到個人,任何年齡,任何人,都有可能有問題,隻是可能性大小隻差。而且,對於具體一個人,沒有什麽百分率,是有或無。

怎麽理解這個問題?有點象天氣預報。今天預報有20%的幾率下雨,實際上,隻可能或者有雨,或者沒有。

癌症有一些症狀,但是有時並不明顯,也很容易被忽略,或者誤診。唯一可以確定癌變的,是組織活檢,可是經常已經太晚了。目前,對於癌症的普遍體檢篩選,爭論很大,因為結果很不可靠。現在,唯一推薦的是大齡女性乳腺癌的普檢。
華山97 回複 悄悄話 回複 'rainman2' 的評論 : 謝謝,年齡隻是一個因素,可能跟現在生活方式的改變也有關係。比如說,發達國家某些癌症的發病率上升,也有某些下降。我覺得變化最明顯的是乳腺癌發病率的大幅上升,其中一個原因,我個人覺得跟生育年齡推遲和離婚率上升有關。
KKAA621 回複 悄悄話 華山好文,讓俺這個不懂醫的也能基本看懂。

俺覺得基因的因數更大,占60%,後天占40%, 如果有家族史的,就更要注意,就像樓下說的40歲和90歲還是很不一樣的。

但是哪怕有家族史也不用杞人憂天,多來看華山的好文及時提醒自己,永遠和癌症Byebye...
是福不是禍 回複 悄悄話 我認識一個阿婆,她5個子女,身體都很好,家庭也富裕,沒想到大女兒去年查出肝癌,1年就過世了。聽她說,女兒身體一向很健康,也沒什麽病痛,就是又一次以為胃疼的很厲害,去看病就查出晚期。真的是很不甘心。肝癌真的什麽症狀都沒有嗎?不過阿婆有個姐姐,也是三年前癌症去世,不過去世時候有快80歲了。
rainman2 回複 悄悄話 謝謝華山和西門祝的評論!隻是我的感覺是 aging alone does not explain why more and more
younger people (under 50 yo) are dying of various cancers in the last decade. I do not have
any hard stats, just some anecdotal observation.
西門祝 回複 悄悄話 回複 'rainman2' 的評論 :

據美國衛生部門統計,癌症的死亡率僅次於心血管病,在美國排名第二。據西門小弟個人的理解,癌症的死亡率的上升,未必是因為更多的精神因素誘發,而是因為原來死亡率高的疾病已為人類征服(如結核病,肺炎等等),人類的壽命大大延長了。這樣就使人類衰老和壽命製約的內在機理凸顯出來,表現在癌症的死亡率大大增加了。

不知說得對嗎,請華山兄指正。

華山97 回複 悄悄話 回複 '西門祝' 的評論 : 這種藥物已經在試用,對於不少腫瘤有一定療效,但是不良副作用也極其嚴重。發現癌症血管增生機理的科學家曾獲諾貝爾獎。
華山97 回複 悄悄話 回複 'rainman2' 的評論 : 謝謝,這個問題很難有完全答案,但是主要原因,是平均壽命的延長,癌症發病率跟年齡成正比。比如說,胃癌,平均發病年齡是69歲,如果平均年齡低於69,大部分病例就不可能觀察到。隨著壽命進一步延長,死於癌症的將越來越多。

這個原因,就在於癌症涉及多個基因變異,基因變異隨著年齡積累。時間越長,也就是年齡越長,累計的基因變異越多,出現癌變的幾率越大。
西門祝 回複 悄悄話 回複 '華山97' 的評論 :

謝謝華山兄。

問題:原發位點的腫瘤分泌的信號以抑製次生位點小腫瘤生成新血管的,一定是一種化學物質(西門不知道是什麽)。由於次生位點小腫瘤的癌細胞是從原發位點轉移過來的,兩者本質上應是同一的。西門想知道,能否由人類合成這種化學物質,去除其有害於人體的化學結構,保留其抑製腫瘤生成新血管的功能。這樣,就可以同時以原發位點和次生位點的癌細胞和腫瘤為靶細胞和靶組織,抑製其成新血管的能力,造成腫瘤營養不足而死亡?當然,這種思路還是傳統思路,和分子生物學,腫瘤基因治療毫無關聯。

謝謝。


rainman2 回複 悄悄話 Good article!
Now we know how people get cancers, a followup question is why the rate of cancer cases
is increasing, at least in the last decade or so (based on media reports)?
Is it really caused by more stress and/or foods we eat as most docs claimed?
If so, how? I strongly doubt the stress level as a whole has changed much since the stone age.
Yes, we may have higher job stress these days but I think the fear of being eaten by other animals could cause high level of stress:-)
If we can find complete answers to those questions, we could try to prevent/reduce the chance of getting cancers instead of trying to cure them.
華山97 回複 悄悄話 回複 '西門祝' 的評論 : 西門兄好,突然想起上次討論的問題,就是原發惡性腫瘤可以抑製轉移位點此生腫瘤的問題:原因在於,惡性腫瘤的生長特性之一,是癌細胞可以刺激腫瘤組織內血管生成,如果沒有新的血管生成,腫瘤難以獲得足夠營養,也不能長大。這個原發位點的大腫瘤,在刺激本身血管生成的同時,分泌一個信號,抑製此生位點小腫瘤生成新血管。當你切除原發腫瘤以後,此生位點的腫瘤失去抑製,會快速生長。

這個癌細胞很自私,跟人類一樣。
華山97 回複 悄悄話 回複 '小小婷' 的評論 : 小小,我越來越好奇:你原來學什麽專業?
華山97 回複 悄悄話 回複 'x09' 的評論 : 你談到的方法有一些成功的例子,但是很難推廣。首先,這個應用範圍有限,隻是對於功能激進的變異有效,特別你涉及催化酶。對於功能喪失的變異,就根本不可能從這個途徑入手。不是說這些新的研究沒有意義,但是從實際應用來說,也跟化療藥物一樣,有其固有的問題。一個是效率,一個是不良副作用。
華山97 回複 悄悄話 回複 'ONCOCIDIA' 的評論 : 謝謝,不過,我對你們具體研究不了解,很難有針對性意見。總體來說,對於癌症的研究遠不夠,近期之內難有突破,不管具體從那個角度入手。我想,你對癌症的複雜性很清楚,實際操作起來問題太多,看起來很有希望的,不知那兒就卡住了。從事研究的,都有一些癡迷,偏執,要不很難堅持下去。
小小婷 回複 悄悄話 從基因細胞學的角度對癌症的探討更深入了一步。
x09 回複 悄悄話 介紹的不錯,不過結論有點太悲觀。盡管改變癌細胞的突變基因很難,但通過小分子藥物抑製靶酶/基因活性還是能夠殺死這些對突變有依賴性的癌細胞的。實際上現在的靶酶/基因靶向治療還是有不少成功的例子,如Gleevec或Dasatinib 對慢性粒細胞性白血病,和全反式維甲酸治療早幼粒性白血病都是非常有效的。

現在推薦的personalized medicine/treatment也是因為癌症發病機理的複雜性,以最小的毒性達到最好的治療效果。
西門祝 回複 悄悄話 回複 'ONCOCIDIA' 的評論 :

在華山兄這裏能見到高人,西門對您們“梯次雙靶廣譜抗癌新法(ONCOCIDIA)”的研究興趣很大。搜索了一下,發現您們的一些治療效果極為震撼,今後要認真閱讀您們的資料。要如華山兄和您所說從分子生物學入手攻克癌症難度太大的話,用靶向藥物消滅癌細胞,可能依然是Practical的方法。就像用抗生素抑製致病菌,利用血液輸送到全身,找到靶病原體。如果從分子生物學入手,用改變細菌的基因方法消除其致病機製,難度就會大不知多少倍。

謝謝分享。。。
ONCOCIDIA 回複 悄悄話 回複 '華山97' 的評論 : 希望對我們的工作提出針鋒相對、一針見血的意見,謝謝。
華山97 回複 悄悄話 回複 '阿小餅' 的評論 : 謝謝小餅來訪!
華山97 回複 悄悄話 回複 'ONCOCIDIA' 的評論 : 謝謝,我看過你的一些文章,希望你們的研究會有結果。
ONCOCIDIA 回複 悄悄話 應該是廣譜而非光譜。
阿小餅 回複 悄悄話 學習了,謝謝!周末愉快!
ONCOCIDIA 回複 悄悄話 回複 '華山97' 的評論 :
華醫學識淵博,同時敢說真話。癌症難,真的太難,攻克癌症幾乎是不可能的。我理解這裏的意思是對基因突變、分子通路、癌症機理研究的越深入,越能看清要從分子生物學入手攻克癌症幾乎是不可能的。而不是象主流忽悠的那樣,越接近徹底搞定癌症。因為通過這樣把納稅大眾的胃口吊著,他們就可經費財源滾滾而來。從另一個角度看癌症的治療,一些經典而簡單的套路還是很靠譜的。比如,多數甲狀腺癌是可以用碘-131靶向內放射治療或治愈的。可惜,長期以來僅分化型甲狀腺癌病人可從中獲益。但因為開發了梯次雙靶光譜抗癌診療法後,不僅低或未分化型甲狀腺癌,而且其它眾多原發及轉移性實體瘤均有望可以治療,某些病例甚至有可能治愈。讓我們拭目以待,這樣的人,或許是傻子和瘋子。但一定不是騙子,這個相信你能作出判斷。
華山97 回複 悄悄話 回複 '此處無聲勝有聲' 的評論 : 謝謝來訪。不好意思說,當初是為了跟人打架才寫的。
華山97 回複 悄悄話 回複 '波城客' 的評論 : 波波,波波,你是玩累了,伸著脖子看美景,看帥哥美女。你肯定心疼老公,兩個人換著開車,很辛苦。
此處無聲勝有聲 回複 悄悄話 一個一直很讓人們非常關切的主題。謝謝分享。
華山97 回複 悄悄話 回複 'greekepic' 的評論 : 是的,現在生物醫學研究對於癌症的治療也在反省,其中一個就是重視個性化治療方案,一個是盡量“與癌共處”,而不是你死我活。
波城客 回複 悄悄話 發現好多得癌的人,大都比較內向和抑鬱。仰脖崇拜華山的深奧,脖子都酸了耶!:)
greekepic 回複 悄悄話 寫的很好,謝謝!

不過,即便大部人最後都要死於癌症, 但40歲得癌症和90歲得,還是大不一樣吧?如果人類努力把得癌的年齡延長到正常壽命(70-80歲)以後, 也是巨大的進步。
華山97 回複 悄悄話 回複 '西門祝' 的評論 : 謝謝西門,這也是我的看法。目前,癌症發病率呈上升趨勢,雖然醫學在發展。可以說,癌症不是一個疾病,是一個生命過程的產物,是衰老和壽命製約的內在機理。這也是我認為,人類不可能攻克癌症的原因之一。我打算專門寫一篇討論這個問題。
華山97 回複 悄悄話 回複 '粉玫瑰' 的評論 : 謝謝玫瑰。說實在的,你那個蛋糕才是真難,要有想象力,還要手巧。
華山97 回複 悄悄話 回複 '尼斯' 的評論 : 尼斯好,很多人都觀察到這個現象,隻是從研究上來說,有具體困難,所以難以下結論。
西門祝 回複 悄悄話 癌症的發生是多個基因出問題引起的。可見人歲數越大,基因變異的幾率越高,積累的基因變異數量也越多。加之人歲數越大,修複係統以及抑製和監測係統的活力都降低。

可否這樣理解。一個人如果不因為心腦血管病患和其他病患去世,隻要年齡足夠大,由於積累的基因變異數量多,遲早會因為機體失控而導致癌症死亡。所以人年齡的極限,受基因變異數量統計學數據的限製?
粉玫瑰 回複 悄悄話 太難了,留著給你研究。
尼斯 回複 悄悄話 華山好,我認為心情長期處在緊張鬱悶不開心中,是不是很容易得癌那。

周末愉快!
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登錄後才可評論.