正文 第12章 永生:死生有命,脱逃有术

癌基因的失控肿瘤抑制基因的缺陷,癌细胞无限生长提供了完满的解释。两类基因的突变形式携手,在细胞必须休眠的候使它无度生长。结肠癌中通常涉及ras癌基因三肿瘤抑制基因的突变形式,是描述两类基因变体合关系的生动例子。是,述观点忽视了细胞生物的一重实:组织限制细胞增殖有两不同的方法。一是剥夺细胞的生长因子,或是让细胞暴露在生长抑制信号中。些情况导致细胞休眠、停止生长。此法维持组织内部的正常秩序至关重,但是各原癌基因肿瘤抑制基因的变化使方法失灵了。

另一限制细胞繁殖的方法是一帖猛药:诱使细胞杀图控制细胞的数量。牺牲品的灭亡是控制细胞群规模的一重方法。

因原因,人体中许组织的细胞注定死亡。有一简单的实验说明细胞死亡的一理由。果从某组织中取细胞,放在培养Jll[中培养,细胞分裂,但一定回合,细胞停止了生长,生气渐无,最终走向死亡。些步骤称细胞老化危象。人体细胞群例,细胞通常每分裂1次的速度生长50至60,停止生长。阻止细胞无限繁殖的障碍叫做“细胞必死”。

细胞必死是一重的抗癌卫机制。正常组织赋予其细胞的分裂次数是有限的,似乎意在建立阻遏肿瘤育的屏障。屏障确保早期的肿瘤细胞群分裂一定的回合,在肿瘤细胞完定额即停止生长。

但是,育着的肿瘤细胞群必定突破了细胞必死的屏障。癌前细胞群果有无限分裂的力,它就不扩展足危及生命的规模。肿瘤细胞被置培养皿中,它实已经显露无限繁殖的本领,说明它已经“不死化了”。

直最近,细胞必死现象仍是困扰生物的一谜团。细胞怎知何该停止生长、逐渐老呢?一代细胞怎知何它便尽了分裂的定额呢?细胞似乎拥有既往历史的某些记录或者集体记忆。族中细胞的每一次生长分裂,有某计数装置记录,计算着组织内从早期胚胎中的细胞始祖始的细胞世代数。

与世代计数相关的有其他几例子。在中国的一些庭中,孩子名字的一字表明他在谱中的辈分,将他同族中的前辈区分。人体组织中的细胞必定有类似的记号,告诉它从受孕算细胞在生物体展史的位置。有一“世代闹钟”登录些记号。闹钟达预先设定的间,数尽一定的世代数,它就铃声,告知细胞停止生长、走向死亡。癌细胞却长袖善舞,有本闹铃声充耳不闻,继续它无尽的生长分裂。

长期,世代闹钟采的计数机制一直未受重视。近,许实验室进行的研究激动人,它最终揭示了世代闹钟的分子基础,解决计算细胞世代数的问题提了一绝顶聪明、又让人惊诧不已的途径。

有关世代计算的现,与本书列举的许现一,似乎癌症不相干的研究领域。它源20世纪品年代两位遗传芭芭拉·麦克林托克(Barbara Mtock)赫尔曼·穆勒的观察结果。他两位总结,防止染色体的融合崩溃,果蝇的染色体拥有特殊的端点。穆勒称端粒。端粒的类似鞋带两头防止磨损的保护物。每一人类的染色体是线形结构,因此它有两端粒。

1972年,在差不40年,DNA双螺旋结构的现者一詹姆斯·沃森,故添了浓墨重彩的一笔。此刻,包DNA复制程在内的细胞分裂机制的一些细节问题已经搞清楚了。每次细胞准备分裂,它复制己的DNA,保证己的每一子代细胞获同的遗传信息。在前面,我曾讲DNA的复制编辑精确有不百万分一的累积错误。但是,沃森指一高效精确的基因组复制规则存在一令人瞠目的例外:由DNA聚合酶——一负责DNA复制的酶——采的生化机制,染色体DNA的两端总是不被准确复制。结果,细胞每一次复制DNA,组DNA末端的端粒被截短约100碱基。

几年,一研究单细胞池塘原生动物革履虫的遗传伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth Blackburn)现了端粒的构造。与染色体的其他部分一,瑞拉是由DNA双螺旋构。但是端粒的DNA序列结构不同寻常,它是由许一的DNA序列周复始排列组。人类的染色体中,端粒是由TTAGGC碱基序列重复1000次左右构的。

综合些研究果,引一谜团:果革履虫的原生动物,它的复制机制并不保证染色体的端粒复制无误,那它怎年复一年无限分裂呢?1984年,布莱克本的研究组找了答案,草履虫细胞有一叫做端粒酶的特殊的酶,它的就是添加重复的DNA序列,重建端粒,弥补DNA复制机制通常的不足。

20世纪70年代,苏联遗传奥洛文尼科夫(A,M.lovnikov)提厂与细胞必死现象相关的端粒理论,该理论西方研究人员并不知晓。他指,哺动物的正常细胞不同草履虫细胞,它不重建端粒。因此,在细胞分裂的次数达30、40抑或50次,端粒磨损殆尽,不再保护细胞染色体两端的害部位。,染色体间彼此首尾融合,造遗传混乱,细胞停止生长、最死。是端粒的瓦解拉响了闹铃,告知细胞它已经光了分裂回数的定额。

奥洛文尼科夫的推论终被证实了。20世纪90年代初期,许实验室的研究果揭示,人体细胞的端粒随细胞的反复生长分裂渐次缩短。最,由端粒不足,细胞始老化,现危象,最死亡。

并非所有人体细胞注定经受端粒的瓦解,引染色体融合。人体内至少有一族细胞逃了一劫,因获了永生——生殖细胞:精子卵子。了使基因代代相传、绵延不绝,生殖细胞必须确保己的长盛不衰。不受间、代限制的传递,一延续达数百万年久的物是很有必的。

生殖细胞是何逃瑞拉瓦解引的场危机的呢?与人体其他所有的细胞不同,生殖细胞有端粒酶的表达,弥补了DNA聚合酶造的缺憾。在卵子受精的短间内,许甚至是所有的早期胚胎细胞拥有端粒酶。是不久,在构数组织的代细胞中,端粒酶的产物就销声匿迹了,生殖细胞的代除外。消失给许代细胞的增殖潜力施加了限制——阻止癌症展的屏障。

癌细胞复活了端粒酶,违逆了造化的神工。所有人体细胞,不论正常与否,携有制造端粒酶的遗传信息。但是,早在胚胎育期,数正常细胞系拥有的一信息已经被遏制了。采某未知的办法,癌细胞掘DNA中潜藏着的信息,再次它制造端粒酶。

端粒酶基因是知善恶树的苹果“绝数正常的人体细胞不拥有。一旦癌细胞了它,复活了端粒酶,癌细胞就无限重建维护己染色体的两端,确保己拥有无限的复制力。现在束缚癌细胞繁殖的障碍剩一了——肿瘤患者的身体承受肿瘤细胞无限增殖的力。

有些肿瘤中,在正常细胞转变癌细胞的步进程中,端粒酶珊珊迟——演化中的癌前细胞群即将光其分裂代数定额。细胞中现端粒酶,取决一制约着端粒酶关键分的基因。目的研究正集中在搞清该基因是何在正常细胞中罢工、在肿瘤细胞中亮相的。

前面,我已经了解了癌基因激活肿瘤抑制基因失活是何癌细胞的外关系——细胞与其周边环境的互动关系——产生显著影响的。端粒酶的复苏则是一完全不同的变化,纯粹是细胞的务,即细胞身内在限制的修补克服。

端粒酶基因的克隆使那些致力新的抗癌方法的人激动不已。由正常细胞癌细胞极其相似,一次又一次,制造有效的抗癌药物的努力付诸东流。尽管我已经列举了很区分正常细胞癌细胞的遗传差异,但是些突变在基因组中仅占极部分(不0.01%)。正常细胞癌细胞的绝数基因一辙。相似的遗传内容表现的外观、行生化构造是相似的。

些相似处,说明了什所有旨在杀灭癌细胞的药物实验玉石俱焚,正常细胞造了毁灭打击。些药物不具备选择力——即在猛攻癌细胞的同确保正常细胞尽量不受波及。研制中的医抗癌药物极少够通正常组织有无毒的一关测试。

但是,端粒酶是两类细胞状共享常规的一罕有的例外,因此它很有就是癌细胞的阿喀琉斯踵;端粒酶癌细胞的

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