Science：三分之二的致癌突變歸因於隨機DNA複製錯誤

在一項新的研究中，來自美國約翰霍普金斯大學基梅爾癌症中心的研究人員提供證據證實隨機的不可預測的DNA複製「錯誤」導致將近三分之二的致癌突變。他們的研究建立在依據來自全世界的DNA測序數據和流行病學數據開發出的一種新的數學模型的基礎上。相關研究結果發表在2017年3月24日的Science期刊上，論文標題為「Stem cell divisions, somatic mutations, cancer etiology, and cancer prevention」。

論文共同通信作者、約翰霍普金斯大學基梅爾癌症中心生物統計學助理教授Cristian Tomasetti博士說，「眾所周知，我們必須避免吸煙等環境因素，以便降到我們的患癌風險。但是，並不為很多人所知的是，每次分裂時，一個正常的細胞會複製它的DNA，產生兩個新的子細胞。這個過程會發生很多錯誤。這些複製錯誤是致癌突變的一種重要的來源。在過去，這些致癌突變在科學上被低估的。這項新的研究首次估計了這些複製錯誤導致的突變比例。」

論文共同通信作者、約翰霍普金斯大學基梅爾癌症中心路德維希中心聯合主任Bert Vogelstein博士說，「我們需要繼續鼓勵人們避免增加他們發生致癌突變風險的環境因素和生活方式。然而，很多人仍然會因這些隨機的DNA複製錯誤患上癌症，而且在所有癌症仍然能夠可治癒的期間，開發更好的方法來更早地檢測這些癌症仍然是迫切需要的。」

這些研究人員說，他們的結論與證實大約40%的癌症能夠通過避免不健康的環境因素和生活方式加以阻止的流行病學研究相符合。他們說，促使開展這項新研究的緣由在於保持健康生活方式（不抽煙，健康飲食，健康體重，很少或沒有接觸已知的致癌物）而且沒有癌症家族史的人經常患癌。

Tomasetti和Vogelstein認為導致這種現象的原因在於隨機的DNA複製錯誤。他們說，降低已知環境風險因素的當前和未來努力將對全世界的癌症發生率產生重大影響。但是，他們說，這項新研究表明人們很少關注早期癌症檢測策略。畢竟，這些早期檢測策略將會解決隨機DNA複製錯誤導致的大量癌症。

Vogelstein說，「不論外界環境變得多美好，這些癌症仍然會發生。」

在2015年1月2日發表在Science期刊上的一項早前的研究中，Tomasetti和Vogelstein報道DNA複製錯誤能夠解釋為何在美國，某些癌症（如結腸癌）要比其他的癌症（如腦癌）更加常見。

在這項新的研究中，這些研究人員提出了一個不同的問題：癌症中多大比例的突變是由這些DNA複製錯誤導致的？

為了解答這個問題，他們密切地研究了32種癌症中促進異常細胞生長的突變。他們利用來自癌症基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas）的DNA測序數據和來自英國癌症研究資料庫（Cancer Research UK database）的流行病學數據，開發出一種新的數學模型。

根據這些研究人員的說法，癌症的產生通常需要發生兩種或以上的關鍵性基因突變。在人體內，這些突變能夠是由隨機DNA複製錯誤（源自環境因素或基因遺傳）導致的。了解到這一點，Tomasetti和Vogelstein利用他們的數學模型證實當胰腺癌中的關鍵性突變加在一起時，77%的突變是由隨機DNA複製錯誤導致的，18%的突變是由環境因素（如吸煙）導致的，剩下的5%是由遺傳導致的。

在前列腺癌、腦癌和骨癌等其他的癌症中，95%以上的癌症是由隨機DNA複製錯誤導致的。

他們注意到肺癌呈現出一種不同的情形：65%的突變是由環境因素（主要是吸煙）導致的，35%的突變是由於DNA複製錯誤。已知遺傳因素並未在肺癌中發揮著作用。

通過研究這32種癌症，這些研究人員估計66%的致癌突變起源自DNA複製錯誤，29%的致癌突變能夠歸因於生活方式或環境因素，剩下的5%來自遺傳。

儘管不論外界環境如何，致癌突變仍然發生，但是人們能夠採取行動，避免接觸危險物質和非健康的生活方式，從而讓這些突變發生率最小化。

Tomasetti和Vogelstein在2015年開展的那項研究在科學家之間引發激烈的爭論：他們之前發布的分析結果並不包括乳腺癌或前列腺癌，而且它僅反映美國的癌症發生率。

不過，Tomasetti 和Vogelstein如今報道全世界存在一種類似的模式，從而支持了他們的結論。他們推斷更多的細胞發生分裂，器官中的細胞發生DNA複製錯誤的潛力就更高。他們比較了幹細胞分裂總數和國際癌症研究機構（International Agency for Research on Cancer）在來自美國之外的68個國家的423個癌症病人登記處收集的癌症發生率數據，而且所收集的數據代表了世界上一半以上的人口。他們發現不論這些國家的環境或經濟發展階段如何，在17種癌症中，癌症發生率和正常的細胞分裂次數存在較強的關聯性。

（生物易構| www.bioeg.cn）

Tomasetti說，這些隨機DNA複製錯誤將會發揮著更加重要的作用，這是因為社會面臨人口老齡化，我們的細胞製造越來越多的DNA複製錯誤的幾率增加了。Vogelstein說，鑒於這些錯誤導致大部分癌症，已避免已知風險因素的癌症患者也應當因他們的發現而感到一絲安慰。Vogelstein說，「這不是你的錯。你所患的疾病與你做什麼或不做什麼無關。」

來源：生物谷

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