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细胞的癌变之路:突变与表观遗传的真相

细胞的癌变之路:突变与表观遗传的真相

肿瘤生物学指研究肿瘤发生发展分子机制,以及肿瘤防治的生物科学,系统地介绍肿瘤细胞的结构性改变以及由此产生的功能改变,及肿瘤的一般生物学特点,另外包括肿瘤的病因学、发病学、肿瘤的防治及相关知识等。在过去的几十年里,我们对肿瘤的看法发生了很大的变化。我们一度认为肿瘤是一个深不可测的黑盒子,而现在,我们已经撬开了黑盒子的一角,为其投入一缕微光。现在我们正走在给予大多数或是所有肿瘤的发生一个统一解释的道路上,这条道路就是肿瘤生物学研究之路。

1.细胞的癌变之路

一个细胞要经过多个步骤才能成为一个完全的恶性细胞。肿瘤的发展开始于体内某处的一个肿瘤细胞,这个肿瘤细胞复制并在所在的组织内形成一个小细胞克隆群。这个异常细胞群里进一步发生基因变异,使细胞获得增强的增值力和其他的特征,比如移动性和细胞寿命延长。发生癌变的过程可以迅速完成,也可能需要十年或者更长时间。

癌变可分为启动、促进、演变和转移几个阶段。通常情况下,癌变的初始事件是单个细胞内的基因突变,这将导致异常增殖的发生。初始突变可以由生殖系细胞遗传,但大多数发生在体细胞。有丝分裂中的随机错误或是细胞暴露于被称为启动剂或引发剂的致癌物质,会导致体细胞突变。当致癌物质与DNA相互作用,核苷酸被改变,形成加合物。与病毒类似,加合物插入正常DNA链,就可能引起恶变的开始。启动细胞是一种恶性干细胞,一旦处于适宜的环境中,就有形成完全恶性肿瘤的潜力。启动细胞虽然一直处于变化中,却不总是演变为恶性肿瘤。一些启动细胞可以在增殖之前就被消灭,另一些则可以一直处于异常但非肿瘤的状态。

在促进阶段,细胞获得选择性生长优势,从而导致异常细胞的快速增长,形成小的、良性肿瘤。这一时期的快速增长可能是由于细胞分裂过程中的 随机错误,或接触了某些致癌物质。暴露于这些致癌物质会刺激启动细胞的生长,但这只是一种表观遗传效应,因为这只会改变细胞的表型而不会改变细胞的基因型。所以,直到此时,癌变过程仍然是可逆的。如果停止暴露于促癌剂,细胞将停止生长并开始逐渐死亡,而持续突变和分裂的细胞仍然会继续发生癌变。

如果之前两个时期没有及时干预,那么情况会每况愈下。基因突变不断发生,使得肿瘤细胞获得或失去某些特性,从而使肿瘤可以完全独立于宿主组织。机一部暴露于致癌物质,越来越异常和不稳定的肿瘤细胞的基因发生自发性突变就会触发演变期。在此阶段,基因变异是不可逆且随意发生的,使得肿瘤具有一致性。随着肿瘤的持续生长,为了适应当下环境的需求,某些突变细胞可以选择性地增殖。最终,大量的完全性恶性肿瘤细胞将构成具有极强的增殖力、自主的营养来源、多种因缺失和重排所致的异常核型和转移潜能的肿瘤。

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