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细胞癌变之谜被破解

机体受伤会使大量的细胞坏死,坏死的细胞会释放细胞生长因子和细胞分裂素,刺激细胞分裂来修复伤口。恶性肿瘤细胞分裂时也会产生大量坏死细胞,因此机体会把恶性肿瘤当作未愈合的伤口,从而导致细胞无限分裂。染色体的缺失是造成这一结果的根本原因。

认识恶性肿瘤发生的根本原因是各国科技人员一直在努力的目标。近些年来,人们将研究的焦点集中到染色体上。越来越多的研究成果证明,染色体的缺失很可 能就是癌的元凶。2004年1月,我国哈尔滨医科大学的科研人员宣布,经过20多年的研究,他们发现恶性肿瘤染色体某些部位的缺失可导致抑癌基因的杂合性 丢失,从而导致如胃癌、肺癌等实体恶性肿瘤的发生。无独有偶,俄罗斯遗传学家卢契尼可夫领导的研究组最近也宣布,在对恶性肿瘤细胞分裂过程进行多年的研究 后发现:由于染色体的缺失,机体会把恶性肿瘤当作未愈合的伤口,从而导致细胞无限分裂。这一结论与我国科研人员的研究成果有异曲同工之处。那么,机体怎么 会把恶性肿瘤错当成了未愈合的伤口呢?

如果人的身体上出现伤口,比如手指不慎被小刀割破,那么许多细胞就会因此死亡,机体中的再生系统就会立即运作起来,伤口的愈合过程也随即开始。此时, 聚集在伤口表面的血细胞(巨噬细胞、粒性白细胞、血小板等)开始释放出细胞分裂素(一种调节细胞分裂的蛋白质)和其他信号。在细胞分裂素等信号的作用下, 新的细胞不断分裂出来填补伤口,直至填满。此时伤口结疤愈合,细胞停止分裂。

那么,让细胞分裂的信号来自何处呢?答案是来自那些死亡的细胞。 细胞坏死时会向其周围的细胞发出多种信号。坏死的细胞能够刺激内皮生长、释放血管生成因子、启动细胞生长素的蛋白水解过程、分泌细胞生长素、暴露细胞分子 膜受体、合成细胞外黏多糖类骨架、启动细胞外黏多糖类骨架的蛋白水解作用、启动血蛋白凝固和纤维蛋白溶解。??
人体中的细胞死亡有两种形式,一种 是被机体正常淘汰的细胞,就像维修机械时更换掉的废旧零部件一样。还有一种是在外力作用下受损而非正常死亡的细胞,如刀割、受到放射线照射等。这类细胞的 死亡在医学上称为坏死,而只有坏死的细胞才能发出让细胞分裂的信号,以促进细胞的生长和迁移。

众所周知,细胞的分裂实际上是细胞核的分裂,细 胞核内都含有同样数目的染色体,细胞中的染色体是成对存在的。在有丝分裂过程中,染色体的数目先加倍,然后细胞再一分为二,因此,分裂后的两个子细胞各含 有与原母细胞相同数目的染色体。自从发现了DNA的双螺旋模型之后,人们都已经知道,当细胞进行分裂时,细胞中染色体上所有的DNA都要进行复制,使得每 一个新细胞都能得到一套与原来细胞完全相同的DNA。

在大多数情况下,DNA的复制都能以严格的方式进行,不过,受损细胞中DNA的分子会发生断裂。在一般情况下,断裂的DNA(双螺旋的双线)会很快被 细胞修复,但修复率并非100%。由于染色体是DNA的载体,那些未能被修复DNA的断裂分子会导致染色体产生缺失,即染色体丢失了一段。假如带有染色体 缺失的细胞产生分裂,那么分裂出的两个子细胞基本上都会坏死,这是因为子细胞中遗传物质的平衡遭到了破坏。机体会把这些坏死的子细胞也当作偶然受损害而死 的细胞而产生下一轮的分裂。实验证明,如果反复割开某些易患癌症的动物身上已愈合的伤口,就会导致恶性肿瘤的发生,但在大多数动物和人的身上则不会出现这种结果。

研究证明,恶性肿瘤具有一种特别的性质,即遗传基因的不稳定性。这一特性会导致每一代新分裂出的子细胞群中约1%至30%的细胞带有染色体缺失。这些 带有染色体缺失的子细胞是没有生命力的,它们会出现医学意义上的坏死,不过这些子细胞坏死所引起的后果有时却是悲剧性的。如果带染色体缺失的子细胞达到 10%,那么机体的伤口愈合系统就会全力倾向恶性,进而刺激恶性肿瘤细胞的分裂。恶性肿瘤细胞在分裂过程中会再产生出10%的坏死子细胞并发出细胞分裂信 号,促使恶性肿瘤细胞再次分裂,如此恶性循环以至无穷,直至机体死亡。此时恶性肿瘤细胞的分裂过程就像俄罗斯神话中那条杀不死的恶龙一样,砍掉了一个头, 它就会长出两个,砍掉两个,就会长出四个,依次类推。

那么,为什么恶性肿瘤细胞中染色体缺失率会如此之高呢?卢契尼柯夫提出的答案是癌细胞不能修复DNA分子的双重断裂。

卢契尼柯夫认为,人的染色体是双线结构,在一条染色体上有两根DNA线,即有两个DNA的双螺旋体,这种结构使得偶然断裂的DNA能完全被细胞修复。 DNA的断裂在人身上每天都在发生着。假如在染色体中只剩下一个单线区,那么双重断裂的DNA分子就不能被修复,由此分裂出的两个子细胞都会产生坏死。由 于基因的不稳定性,恶性肿瘤细胞在一条或数条染色体上、有时甚至在整个染色体组中会出现遗传性的单线染色体(这一点已在许多白血病患者身上得到证实),正是由于这些单线染色体的存在,使得染色体产生缺失,继而造成子细胞的坏死。子细胞坏死所产生的后果已毋庸赘述。

尽管目前还无特别有效的手段来减少恶性肿瘤细胞中缺失染色体的数量,但人们终于认清了他们所要战胜的对手,这意味着人类在征服癌症的历程上又跨越了至关重要的一步。


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