三分之二的癌症突变可能源于DNA复制错误

A DNA double helix is seen in an undated artist's illustration released by the National Human Genome Research Institute to Reuters on May 15, 2012. REUTERS/National Human Genome Research Institute/Handout (CANADA - Tags: SCIENCE TECHNOLOGY) FOR EDITORIAL USE ONLY. NOT FOR SALE FOR MARKETING OR ADVERTISING CAMPAIGNS. THIS IMAGE HAS BEEN SUPPLIED BY A THIRD PARTY. IT IS DISTRIBUTED, EXACTLY AS RECEIVED BY REUTERS, AS A SERVICE TO CLIENTS - RTR32460
Random, unpredictable DNA copying mistakes account for nearly two-thirds of the genetic changes that cause cancer.Image: REUTERS/National Human Genome Research Institute/Handout
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一项研究发现,随机且不可预测的DNA复制错误,造成了近三分之二导致癌症的基因变化,远超遗传因素或吸烟、污染等环境因素引发的突变。

这项研究采用了一种新的数学模型,该模型基于DNA测序数据和来自世界各地的流行病学数据。

研究人员表示,这些发现绝不意味着我们应放弃健康的生活方式和其他降低患癌可能性的策略。

约翰斯·霍普金斯大学金梅尔癌症中心路德维希中心联合主任伯特·沃格尔斯坦表示:“我们需要继续鼓励人们避开会增加其发生癌症突变风险的环境因素,并保持健康的生活方式。”

然而,这些发现确实表明,医学研究应更多关注这类“错误”突变:细胞在准备分裂并生成新细胞时,会复制其遗传信息——DNA——而这些突变便在此过程中随机发生。

沃格尔斯坦说:“许多人仍会因这些随机的DNA复制错误而罹患癌症;我们迫切需要更好的方法,在癌症仍可治愈时尽早检测出所有癌症。”

沃格尔斯坦和约翰斯·霍普金斯大学布隆伯格公共卫生学院生物统计学助理教授克里斯蒂安·托马塞蒂在《科学》期刊上报告了这些发现。

研究人员估计,66%的癌症突变源于复制错误,29%可归因于生活方式或环境,其余5%则由遗传而来。

他们表示,其结论与流行病学研究并不矛盾;后者表明,避开不健康的环境并保持健康的生活方式,可预防约40%的癌症。然而,癌症常常会侵袭那些遵循所有健康准则——不吸烟、保持健康饮食和体重、避免致癌物——且没有癌症家族史的人。这让人痛苦地发问:“为什么是我?”

在此前的一项研究中,托马塞蒂和沃格尔斯坦报告称,DNA复制错误可以解释为何在美国,某些癌症(如结肠癌)比另一些癌症(如脑癌)更常见。在这项新研究中,他们探讨了一个不同的问题:癌症突变中有多大比例源于这些DNA复制错误?

科学家仔细研究了32种癌症中推动细胞异常生长的突变。他们利用癌症基因组图谱的DNA测序数据以及英国癌症研究数据库的流行病学数据,开发了这一新模型。

癌症通常需要发生两种或更多关键基因突变才会起始。托马塞蒂和沃格尔斯坦利用模型显示,例如,将胰腺癌中的关键突变合并计算后,77%源于随机DNA复制错误,18%源于吸烟等环境因素,5%源于遗传。

在其他癌症类型中,例如前列腺癌、脑癌或骨癌,超过95%的突变源于随机复制错误。

他们指出,肺癌则有所不同:65%的突变源于环境因素,主要是吸烟;35%源于DNA复制错误。目前尚不清楚遗传因素是否发挥作用。

综合研究涉及的全部32种癌症,研究人员估计,66%的癌症突变源于复制错误,29%可归因于生活方式或环境,其余5%则由遗传而来。

科学家表示,他们的方法类似于梳理一本20卷书中“错别字”的成因:打字时疲劳,对应环境暴露;键盘按键卡住或缺失,对应遗传因素;而其他随机出现的文字错误,则对应DNA复制错误。

沃格尔斯坦说:“确保打字时不犯困、键盘按键齐全,可以降低打错字的几率。但错别字仍会出现,因为没有人能做到完美打字。同样,无论身处何种环境,突变都会发生;不过,你可以限制接触有害物质并避免不健康的生活方式,采取措施减少这些突变。”

托马塞蒂表示,随着人口老龄化,随机DNA错误将变得愈发重要,因为细胞有更长时间不断发生更多错误。

这项研究的资金来自约翰·邓普顿基金会、卢斯特加滕胰腺癌研究基金会、弗吉尼亚和D.K.路德维希癌症研究基金、索尔·戈德曼胰腺癌研究中心以及美国国家癌症研究所。

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