研究分析表明，大部分癌癥是無法采取預(yù)防措施的。

當(dāng)病人被告知自己患上了癌癥時(shí)，幾乎所有人都會(huì)脫口而出：“為什么是我？”“這的確是個(gè)很合理的問題，” Bert Vogelstein說，他是約翰霍普金斯大學(xué)（Johns Hopkins University）的一名癌癥遺傳學(xué)家，終其一生都在努力給這個(gè)問題一個(gè)答案。幸運(yùn)的是，他有一位剛剛獲得應(yīng)用數(shù)學(xué)博士學(xué)位的朋友，他們兩個(gè)人目前一起合作，并提出了一個(gè)理論，認(rèn)為絕大部分癌癥的出現(xiàn)，都可以歸結(jié)為生物學(xué)上的壞運(yùn)氣。

Vogelstein 和Cristian Tomasetti提出了一個(gè)數(shù)學(xué)公式，用來解釋癌癥的遺傳學(xué)因素，他們?cè)?013年進(jìn)入霍普金斯大學(xué)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)系。以下是這一公式的原理：計(jì)算某個(gè)器官的細(xì)胞總數(shù)，判斷其中有多少是長時(shí)間生存的干細(xì)胞，并且確定干細(xì)胞會(huì)分裂多少次。細(xì)胞的每一次分裂，都具有一定的風(fēng)險(xiǎn)，在子細(xì)胞內(nèi)發(fā)生可能導(dǎo)致癌癥的基因突變。據(jù)此，Tomasetti 和Vogelstein提出推論，那些含有分裂次數(shù)最多的干細(xì)胞的組織，也是最有可能出現(xiàn)癌癥的組織。當(dāng)Tomasetti把細(xì)胞分裂次數(shù)和實(shí)際發(fā)生的癌癥的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后，他得出結(jié)論，以上推論可以解釋三分之二的癌癥病例發(fā)生的原因。

“采用進(jìn)化學(xué)中的數(shù)學(xué)思維，你真的可以用與工程師類似的角度，去闡釋疾病發(fā)生的機(jī)制，” Martin Nowak說，他在哈佛大學(xué)（Harvard University）學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和生物學(xué)，并且一直和Tomasetti 及Vogelstein一起工作。“要知道，作為一個(gè)動(dòng)物本身，就注定了細(xì)胞需要分裂所帶來的基礎(chǔ)風(fēng)險(xiǎn)?！?

Vogelstein二人的上述想法是在他們每周一次的頭腦風(fēng)暴會(huì)議上產(chǎn)生的。他們當(dāng)時(shí)又回到了那個(gè)一直以來都存在的問題：有多少癌癥病例是環(huán)境因素所導(dǎo)致的，又有多少是遺傳學(xué)因素造成的？為了回答這個(gè)問題，Tomasetti說，“我首先需要知道，有多少癌癥只是偶發(fā)的，并且將這些情況排除在外?！?

所謂“偶發(fā)”，Tomasetti指的是猶如投擲骰子，是全憑“運(yùn)氣”的，而和突變了的基因及環(huán)境因素，例如吸煙或者輻射是沒有關(guān)系的。他對(duì)干細(xì)胞的興趣超過了其它細(xì)胞是有理由的，因?yàn)楦杉?xì)胞與其它細(xì)胞有所不同，它們可以長期存在，這意味著發(fā)生在干細(xì)胞的突變更容易導(dǎo)致癌癥的發(fā)生，因?yàn)槠渌?xì)胞由于會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)凋亡，所以即使產(chǎn)生基因突變，也不一定會(huì)造成嚴(yán)重的后果。

Tomasetti查閱文獻(xiàn)，尋找他所需要的數(shù)據(jù)，例如每種組織內(nèi)干細(xì)胞的數(shù)量。最終，他匯集了所有數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)繪制在圖表中，尋找干細(xì)胞分離總數(shù)與人在一生中罹患某種癌癥的風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系，他對(duì)總共31種不同的器官組織進(jìn)行了分析，最終找到了兩者之間的相關(guān)性。當(dāng)干細(xì)胞分裂數(shù)增加時(shí)，患癌風(fēng)險(xiǎn)隨之增加。

例如，大腸癌比十二指腸癌要常見的多，十二指腸是小腸的第一段。即使對(duì)于那些攜帶突變基因，從而使其整個(gè)小腸都具有患癌風(fēng)險(xiǎn)的人來說，也是這樣。Tomasetti發(fā)現(xiàn)，在人的一生中，大腸內(nèi)大約有10¹²次干細(xì)胞分裂，而在十二指腸，只有10¹⁰次。與人類不同，小鼠的小腸內(nèi)干細(xì)胞分裂次數(shù)更多，因此，它們出現(xiàn)在小腸的癌癥病例比大腸要多一些。

基因突變與癌癥之間并沒有直接的關(guān)系?！笨赡軐?dǎo)致癌癥的因素并非只是突變是否出現(xiàn)，“Bruce Ponder說，他來自劍橋大學(xué)（University of Cambridge），長期從事癌癥研究。“在組織內(nèi)，可能存在其它因素，決定著突變會(huì)否一直存在”，或者是否會(huì)激發(fā)惡性腫瘤的發(fā)生。

因此，上述理論仍然存在著很大的吸引力，“來自荷蘭Hubrecht Institute 的癌癥生物學(xué)家Hans Clevers說。此外，他指出，研究的結(jié)果”完全依賴于輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量?！?

Tomasetti意識(shí)到，有些發(fā)表的文章中的數(shù)據(jù)并不正確。在他繪制的圖中，也有很多偏離趨勢(shì)的點(diǎn)，但是，“結(jié)果仍然具有意義，”他說，也就是說，即使有一些數(shù)據(jù)偏離既定的趨勢(shì)，但整體來看，仍然可以是支持所提出的理論的。用數(shù)學(xué)語言來表達(dá)，那就是，圖表中顯示兩者之間的相關(guān)行為0.81.（相關(guān)性為1的含義是，如果知道x軸上的數(shù)值——在此例中，x軸是干細(xì)胞在一生中分裂的總次數(shù)——那么，總是可以100%準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)y軸的數(shù)值。）0.81的平方是0.65——用以標(biāo)度組織內(nèi)出現(xiàn)癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，有多少比重可以用干細(xì)胞分裂總數(shù)來解釋（如圖）。

在Vogelstein看來，癌癥往往無法預(yù)防，我們需要調(diào)動(dòng)更多的資源，以便在盡可能早的階段給予干預(yù)。“癌癥的發(fā)生，沒法阻擋，”他說。

Douglas Lowy是美國國家癌癥研究所（National Cancer Institute）的副主任也同意上述觀點(diǎn)，但同時(shí)也強(qiáng)調(diào)，還是有很多“癌癥是可以預(yù)防的”，仍然需要科學(xué)家們繼續(xù)努力，尋找可以阻止其發(fā)生的方法。

盡管癌癥發(fā)生的隨機(jī)性聽起來很嚇人，但學(xué)界的研究者也看到了其好的一面。“對(duì)于一名普通的癌癥患者而言，之所以患病可能只是因?yàn)檫\(yùn)氣不好，”Clevers說?！斑@讓患者能夠明白，得癌癥并不是他們自己做錯(cuò)了什么?！?

 原文檢索：

Jennifer Couzin-Frankel. (2015) The bad luck of cancer. Science, 347:12.

筱玥/編譯

轉(zhuǎn)載自《生命奧秘》