癌癥:認識日趨明晰
2013年,研究人員在癌癥分布、癌癥譜、癌癥發(fā)病機理、癌癥特點以及癌癥治療上都有一些獨特和新的發(fā)現(xiàn),為癌癥防治提供了更多的思路和線索。
發(fā)病率和癌癥譜
——肺癌發(fā)病率和致死率均最高
從屬于世界衛(wèi)生組織(WHO)的國際癌癥研究機構(gòu)2013年出版的《世界癌癥報告》顯示,全球癌癥發(fā)病數(shù)從2008年的1270萬上升到2012年1410萬,全球癌癥死亡人數(shù)從2008年的760萬上升至820萬。目前,全世界發(fā)病率最高的癌癥是肺癌,每年新增患者人數(shù)為120萬。其次是乳腺癌,每年新增患者人數(shù)約100萬。隨后依次是腸癌,約94萬;胃癌,約87萬;肝癌,約56萬;宮頸癌,約47萬;食道癌,約41萬等。
在所有癌癥中,致死率最高的是肺癌、胃癌和肝癌,分別占癌癥死亡人數(shù)的17.8%、10.4%和8.8%。此外,美國、意大利、澳大利亞、德國、荷蘭、加拿大和法國等發(fā)達國家的癌癥發(fā)病率較高,而北非、南亞及東亞一些發(fā)展中國家的發(fā)病率則較低。
發(fā)達國家和發(fā)展中國家的癌癥譜和發(fā)病率存在差異。在發(fā)達國家,除了肺癌外,發(fā)病率最高的癌癥分別是結(jié)直腸癌、乳腺癌、前列腺癌;而在發(fā)展中國家,除了肺癌外,發(fā)病率最高的癌癥依次為胃癌、乳腺癌和肝癌。在癌癥的致死率方面,發(fā)達國家癌癥死亡率最高的依次為肺癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌、前列腺癌;而發(fā)展中國家癌癥死亡率依次為肺癌、肝癌、胃癌、食管癌。
令人吃驚的是,我國肺癌發(fā)病率和死亡率均居世界第一位,同時我國胃癌、肝癌發(fā)病率及死亡率均高于其他 發(fā)展中國家和發(fā)達國家。不過,我國乳腺癌的死亡率遠低于發(fā)達國家,也低于其他發(fā)展中國家。
老齡化是我國癌癥增多的主要原因,這與國際一致,國際上的62種主要癌癥大部分在60~70歲后高發(fā)。而且,不良生活習(xí)慣、人口增加也是引發(fā)我國癌癥增加的主要因素。例如,常見的患癌危險因素包括吸煙、膳食結(jié)構(gòu)不合理、肥胖和缺乏體育鍛煉等。
世界其他國家癌癥人數(shù)增多的原因包括,老齡化、吸煙人數(shù)增多、體育運動減少、超重和肥胖、飲食中缺少蔬菜水果、職業(yè)性暴露和慢性感染、過多陽光暴露等。其中,煙草是最重要的致癌危險因素。
癌細胞的特點
——低溫利于癌細胞的生長和擴散
美國羅茲韋爾帕克癌癥研究中心的伊麗莎白·雷帕斯基研究小組發(fā)現(xiàn),低溫能夠改變癌細胞的生長和擴散方式。
雷帕斯基等人比較了生活在22~23攝氏度和30~31攝氏度的幾個常見癌癥小鼠模型的腫瘤形成、生長率和轉(zhuǎn)移,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在22攝氏度的相對低溫下生活的小鼠比生活在30攝氏度下的小鼠癌細胞生長更快,更有侵略性。而且,寒冷環(huán)境會增加多種類型腫瘤的生長速度,如乳腺癌、皮膚癌、結(jié)腸癌、胰腺癌等。
相對寒冷環(huán)境有利于腫瘤生長的原因在于,機體主要通過T細胞來識別并摧毀癌細胞,但癌細胞會通過產(chǎn)生抑制T細胞的信號來對抗T細胞的攻擊。這種阻擊與反阻擊的過程會一直持續(xù)下去,直到一方勝利。寒冷和溫度舒適的小鼠有相同數(shù)量攻擊癌細胞的T細胞,但是,在寒冷環(huán)境中癌細胞可以抑制T細胞的殺傷力,讓癌癥生長和發(fā)展。相反,在溫度舒適的環(huán)境下,小鼠體內(nèi)的T細胞尋找癌細胞的能力更強,攻擊性也更強,T細胞分泌的抗癌物質(zhì)也更多,所以能較好地控制癌細胞的生長和發(fā)展。
這個發(fā)現(xiàn)對未來的癌癥治療有一些啟示,即如果提高癌癥周圍的溫度,可能有利于T細胞殺滅癌細胞。臨床上很多抗癌方式也是依靠提高免疫系統(tǒng)的殺傷力而實現(xiàn)的。
發(fā)病機理
——一些相關(guān)蛋白的作用被發(fā)現(xiàn),為藥物研發(fā)鋪路
癌癥發(fā)生的原因一直是各國研究人員致力研究的重大課題。過去,研究人員發(fā)現(xiàn),LIN28蛋白在生殖細胞癌,如睪丸癌、卵巢癌等的發(fā)病中起到很大作用。2013年英國劍橋大學(xué)的穆雷等人進一步證實,LIN28蛋白是促發(fā)生殖細胞癌的關(guān)鍵開關(guān)。所有的生殖細胞癌中都含有大量的LIN28蛋白,該種蛋白增多會降低let-7調(diào)節(jié)分子的水平;反過來,let-7調(diào)節(jié)分子水平降低,也會增加細胞中多種促癌蛋白的含量,其中包括LIN28蛋白。
這形成了一個惡性循環(huán),在這個循環(huán)中,LIN28蛋白起著關(guān)鍵作用,是這個循環(huán)的開關(guān),它影響著癌細胞的多種屬性。不過,降低細胞內(nèi)LIN28蛋白含量,或者直接增加let-7分子水平,是可以逆轉(zhuǎn)這種惡性循環(huán)的。這兩種方式都可以降低促癌蛋白的水平,抑制癌細胞生長。
發(fā)現(xiàn)生殖細胞癌發(fā)生的原因為其防治提供了方向,可以將LIN28蛋白作為一個重要的治療標靶,研發(fā)靶向治療新藥,從而減少化療毒性,提高患者的生存率。
另一個重要發(fā)現(xiàn)則是,中國科技大學(xué)和美國賓夕法尼亞大學(xué)研究人員合作,弄清了對P73蛋白的困惑。P73是P53家族蛋白成員之一,通常被視為一種潛在的腫瘤抑制因子。然而,P73在人類癌細胞中很少發(fā)生缺失或突變,反而呈現(xiàn)出高水平的表達。P73在癌細胞中高水平的表達是否有利于腫瘤細胞生長一直困擾著科學(xué)界。
中美研究人員發(fā)現(xiàn),P73蛋白通過葡萄糖代謝旁路(磷酸戊糖途徑),在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。高水平表達的P73使葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的活性大大增強,激活了在正常細胞中較少被使用的代謝旁路——磷酸戊糖途徑,細胞中大量的葡萄糖通過這一旁路被消耗。這一代謝途徑無法產(chǎn)生細胞生長必需的能量,而是產(chǎn)生大量戊糖與強還原劑還原型輔酶Ⅱ(NAPDH)。戊糖用于合成核苷酸,NAPDH則參與脂肪酸合成和清除一種對腫瘤細胞有抑制作用的氧化物,由此讓腫瘤細胞無限制地生長。
在正常的有氧、無氧情況下,細胞分別進行有氧代謝和糖酵解,但腫瘤細胞無論在有氧或無氧情況下都通過糖酵解進行代謝,大量消耗葡萄糖,從而讓癌細胞生長。因此,干預(yù)磷酸戊糖途徑或許是治療腫瘤的有效措施。
癌癥干細胞
——膠質(zhì)瘤干細胞、前列腺癌癌癥干細胞致癌機理被探明
對癌癥發(fā)生機理探索的更大成果是證實了癌癥干細胞的存在和作用。
癌癥干細胞假說于2001年提出?,F(xiàn)在,研究人員采用譜系追蹤技術(shù)證明了癌癥干細胞廣泛存在,最為典型的是3種癌癥干細胞的發(fā)現(xiàn),分別是神經(jīng)膠質(zhì)母細胞瘤癌癥干細胞、鱗狀皮膚癌癌癥干細胞和小腸腺癌癌癥干細胞。
美國得克薩斯州立大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的路易斯·帕拉達的研究小組發(fā)現(xiàn),所有神經(jīng)膠質(zhì)母細胞瘤樣本中至少有幾個標記的細胞是干細胞。因為,癌癥干細胞不會被標準化療藥物殺死,而且一旦停止藥物化療,這些癌癥干細胞便能夠引發(fā)新的腫瘤;而普通的神經(jīng)膠質(zhì)母細胞即可以被標準化療藥物殺死。而且,那些未標記的普通神經(jīng)膠質(zhì)母細胞起源于標記的癌癥干細胞。
荷蘭烏得勒支Hubrecht研究所的漢斯·克來弗斯等人發(fā)現(xiàn),一種名為Lgr5+基因的細胞被視為腸腺瘤(腸癌的前兆)的生物根源,而這種基因也活躍于普通的腸道干細胞中。利用藥物驅(qū)動的熒光素標志物表達系統(tǒng),研究人員對小鼠進行觀察,發(fā)現(xiàn)多種不同類型的腫瘤細胞其實是來源于同一干細胞,即癌癥干細胞。而且,這些干細胞是腫瘤發(fā)展的驅(qū)動力。
比利時布魯塞爾自由大學(xué)的塞德里克·布蘭佩因的研究小組則對小鼠的乳頭狀瘤進行研究。他們主要標記單個腫瘤細胞以對癌細胞進行追蹤。結(jié)果發(fā)現(xiàn),細胞表現(xiàn)出兩種不同的分工模式,它們要么在慢慢耗盡前分裂出少數(shù)細胞,要么產(chǎn)生許多細胞。換句話說,大部分的腫瘤細胞來自于癌癥干細胞,這類獨特的細胞亞群是腫瘤生長的驅(qū)動力。
這3項研究被視為最有力的證明癌癥干細胞存在的證據(jù),但還沒有研究提供癌癥干細胞導(dǎo)致癌癥產(chǎn)生的機理。2013年后續(xù)的兩項研究則給予了證明。
美國克利夫蘭醫(yī)學(xué)中心、凱斯西保留地大學(xué)和我國廈門大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)膠質(zhì)母細胞瘤癌癥干細胞(又稱膠質(zhì)瘤干細胞,GSC)促成癌癥的機理。GSC通過SDF-1/CXCR4信號軸朝著內(nèi)皮細胞轉(zhuǎn)化,隨后在轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)的作用下誘導(dǎo)生成血管周圍細胞。而血管周圍細胞則維持血管功能和腫瘤生長,這既是神經(jīng)膠質(zhì)瘤形成的機理之一,也是為何神經(jīng)膠質(zhì)母細胞瘤難以治愈的原因之一。
英國約克大學(xué)癌癥研究中心主任羅曼·邁特蘭德研究小組則發(fā)現(xiàn)了前列腺癌癌癥干細胞致癌和促癌的機理。他們發(fā)現(xiàn),前列腺癌干細胞存在DNA重組現(xiàn)象,其結(jié)果導(dǎo)致細胞內(nèi)一種特異性的癌癥相關(guān)基因ERG被不恰當?shù)丶せ?,觸發(fā)了癌癥干細胞更加頻繁地自我更新,從而啟動前列腺癌,或讓癌癥死灰復(fù)燃。
顯然,癌癥干細胞的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)癌癥靶向治療藥物,例如針對前列腺癌癌癥干細胞或其他癌癥干細胞的藥物提供了方向。
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