新發現：癌症擴散的主力，竟然不在染色體上

癌基因擴散的主力，竟然不在染色體上？最近，美國科學家發現，從染色體上脫落後，癌基因才變得“兇猛”起來。儘管這一研究目前還不能用於癌症治療，但的確為我們提供了一種新思路。

作者 | 張冉冉 北京醫院

吳一波 浙江傳媒學院健康與醫學傳播研究中心

癌症之於生命如死神，在很多人眼裡幾乎與“絕症”畫上等號。隨著全球人口老齡化和人口增多，癌症的發病率和死亡率也逐年攀升。

據《

2018年全球癌症統計報告

》，2018年全球新增18078957病例，相當於每10萬人裡就有237人患癌，其中超過125人死亡（賴少清，2019）。若不採取有效措施，預計癌症將成為21世紀每個國家的首位死因。

為了攻克癌症，科學家們做出了長久努力。目前雖然有手術、吃藥等方法，可以對一些易發現的癌症（如乳腺癌等）有很好的控制，但對那些難發現的癌症（如胰腺癌），作用則非常有限。想要真正攻克癌症，還需要在發病機理方面有更深入的認識。

最近，兩大國際頂級期刊Nature和Cell先後發表一項關於癌症的新研究，幾乎重新整理了人們對於癌症的認知：

癌基因擴散的“真兇”不在染色體上，而是在“遊離”於染色體外的DNA上。

這項研究有何價值？帶給了科學家們怎樣的啟示？它會成為攻克癌症的新突破口嗎？

基因突變引起的“萬病之王”

日常我們所說的癌症，泛指所有惡性腫瘤，是由

細胞不可控制地生長

導致的。

正常情況下，人體細胞可以有規律地自我複製，並可分化為其他種類的細胞。比如胃腸道細胞可以複製，生成新細胞以代替衰老細胞，也可以分化，形成不同細胞以保證腸胃功能。

而在惡性腫瘤中，規律被打破了。胃癌患者的體內，細胞會瘋狂地自我複製，並且不能分化成具有正常功能的細胞，不僅影響人體正常消化代謝，異常細胞還會聚集，漸漸發展成為胃癌。

細胞複製概念圖；來源：ScienceDaily

癌症發病機制的說法很多，最被廣泛接受的是

基因突變理論

。因為細胞在複製和分化過程中會發生隨機基因突變，該理論認為，突變積累下來引發了癌症。這也是老年人更易得癌症的原因。

一旦細胞發生癌變，癌基因使正常細胞的增殖和分化失去控制，變成癌細胞，就會破壞正常組織功能並與正常細胞爭奪資源，從而導致病人死亡。

可以看出，癌症和基因密切相關

。之前也有研究表明，癌症似乎會“遺傳”。不過，遺傳的只是易得癌的基因，也就是說，就算遺傳了癌基因也不是必然會得癌，只是增加了患癌風險。

大部分癌症都是後天的

，除了衰老這個最重要的因素，吸菸、長期與致癌物質接觸等，都會為基因突變創造條件，使得中年人甚至是年輕人患癌。

新發現：染色體外DNA才是癌症擴散主力

我們人體細胞內有23對染色體，由DNA纏繞在蛋白質上組成，存在於每一個體細胞核內，是遺傳資訊的載體。每一條染色體上有一個DNA分子，上面攜帶很多基因（具有遺傳效應的DNA片段），就像指導人體建造工程的“圖紙”。

此前人們以為，癌症擴散主要依靠染色體上DNA的複製。這一次，新發現卻重新整理了認知：癌基因擴增的主力可能在染色體外。

這是一類被稱為ecDNA（ExtraChromosomal DNA，即

染色體外DNA

）的DNA，來自從染色體上脫落的遺傳物質。科學家們在多種癌細胞中均觀察到染色體外DNA，並且上面攜帶的多為癌基因。——而在正常細胞中，染色體外DNA十分罕見。

這不是人類第一次發現染色體外DNA。其實早在1965年，就有科學家在癌細胞中發現了“

分散在染色體外的被染色的小顆粒

”，但沒有進行深入研究。直到最近幾年，出於治療癌症的目的，才開始對這些“小顆粒”重視起來。

11月下旬，美國加州大學聖地亞哥分校的Mischel教授在《自然》雜誌上發文，透過DNA測序、掃描電鏡成像等多種手段，對多種癌細胞中的染色體外DNA進行了研究，並將其結構直觀地呈現了出來。

結果顯示，這些細碎的DNA，有一些呈環狀，有一些呈線狀。而那些

環狀的DNA，正是癌症擴散的主力

。

電鏡下的ecDNA（右邊為放大），呈一個個細小的環狀，旁邊較大的是染色體

“鬆散”

的環結構，讓癌症來勢兇猛

為什麼這種環狀DNA，會成為癌基因擴散的主力呢？和基因表達有關。

在生物體內，基因要透過指導蛋白質合成才能發揮作用。這一過程稱為“

基因表達

”。比如，與代謝相關的基因，要透過指導代謝酶的合成（並控制代謝酶的合成速率），才能發揮代謝調節作用。同樣的，癌基因也要透過表達，指導癌細胞瘋狂複製，才能表現出癌症。

而這些脫落的DNA上的基因，就是表達程度最高的基因。並且，同一個基因，當它處於脫落的DNA上時，其表達程度要遠高於在染色體上。這說明，環狀結構更有利於基因的表達。

這是為什麼呢？科學家認為，一個重要原因就是，脫落的DNA，其染色質（和染色體為同一物質的不同形態）在細胞核中與蛋白質結合較為

鬆散

，所以較為活躍，也就更容易被轉錄（複製）。而染色體上的DNA，緊緊纏繞在蛋白質周圍，使得轉錄因子（轉錄的幫手）和多種轉錄酶很難與其結合，導致轉錄困難。

因此，

當一個癌基因從染色體上脫落後，其表達程度會大幅增強

。

此外，染色體外DNA的結構重組（從線狀變環狀），也可以促進基因的表達。因為基因在細胞中的表達並不是隨意的，還需要其他基因來調控。而染色體外DNA的環狀結構，可以讓兩個本來相距很遠（例如首尾）的DNA片段被

連線在一起

，使得多個基因可以共同調控癌基因的表達。

總而言之，染色體外DNA透過

基因脫落和結構重組

，讓癌細胞中基因的表達得到大幅增強，也就難怪癌症來勢洶洶了。

癌症能被治癒嗎？

既然染色體外DNA能夠透過增強癌基因的表達來促進癌症產生，那麼，我們是否能透過抑制染色體外DNA的形成，或者透過抑制其表達，來讓癌症得到治癒呢？

很遺憾，以現在的研究和技術水平，這隻能是一種猜測，還無法給出確定的答案。

但就目前而言，已經可以透過一些手段讓癌症得到控制

，比如，手術切除腫瘤、吃藥和打針化療、基因細胞治療（類似吃藥，只不過藥是“活的”）等。這些方法，已經能很好地延長患者的生存時間，讓超過一半的腫瘤患者在發現患癌後活到十年甚至更久。

但從本質上講，癌症是不可能被治癒的。因為人的細胞每天都在更新，在此過程中總難免會出錯，哪怕老年人也會更新一些細胞。所以，癌症是很難根治的，我們只能學會與它共處，儘量降低它對我們的影響。

無論如何，

染色體外DNA的研究，的確為我們提供了一種治療癌症的新思路

。它和之前的所有療法一樣，或許可以幫助我們更有效地控制癌症，讓它變得像感冒一樣容易治療，而不再讓人擔驚受怕。

這是一個全新的領域，需要我們更加深入、系統的研究，才能在抗癌路上再進一步。相信隨著科技的進步，以及人們對癌症理解程度的加深，“談癌色變”的日子終將過去。