当细胞面临外部威胁时，癌症会不会是我们的细胞以“安全模式”运行的方式，就像一个受损的计算机操作系统试图保护自己一样？这就是位于坦佩的亚利桑那州立大学（A.S.U.）的宇宙学家保罗·戴维斯及其同事得出的结论，他们基于癌症的进化根源，提出了一项有争议的新理论。如果正确，他们的模型表明，包括氧气治疗和使用病毒或细菌感染在内的许多替代疗法可能会特别有效。
乍一看，戴维斯接受的是物理学而非生物医学科学方面的训练，似乎不太可能成为“抗癌战争”中的战士。但是大约七年前，他被邀请在A.S.U.建立一个新的研究所——这是由美国国家癌症研究所资助的12个研究所之一——旨在将物理科学家和肿瘤学家聚集在一起，以找到对该疾病的新视角。戴维斯说：“我们被要求从根本上重新思考癌症。”
戴维斯与堪培拉澳大利亚国立大学的天体生物学家查理·莱恩韦弗和安大略省伦敦健康科学中心的肿瘤学家马克·文森特合作。他们共同提出了一个“返祖”模型，认为癌症是古代“预编程”性状的重新表达，而该性状一直处于休眠状态。在9月份发表在《BioEssays》上的一篇新论文中，他们认为，由于癌症出现在许多动物和植物以及人类中，那么它必定是在数亿年前我们拥有共同的单细胞祖先时进化而来的。那时，细胞受益于永生，或像癌症那样不受限制地增殖的能力。然而，当复杂的的多细胞生物出现时，“永生外包给了卵子和精子”，戴维斯说，而体细胞（那些不参与繁殖的细胞）不再需要此功能。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑订阅我们屡获殊荣的新闻报道以支持我们 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保有关塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
该团队的假设是，当细胞面临环境威胁（例如辐射或生活方式因素）时，细胞可以恢复到“预编程的安全模式”。这样一来，细胞会抛弃更高的功能，并错误地试图生存，从而重新开启其处于休眠状态的增殖能力。“癌症是一种故障保护，”戴维斯评论道。“一旦触发了子程序，它就会无情地执行其程序。”
在9月11日在伦敦帝国理工学院举行的医学工程会议上，戴维斯根据这种返祖模型概述了一系列癌症疗法。该模型不是简单地攻击癌症的繁殖能力，或戴维斯所说的“癌症的优势”，而是暴露了“癌症的阿喀琉斯之踵”。例如，如果该理论是正确的，那么癌症是在地球环境更酸性且含氧量较低的时期进化的。因此，该团队预测，用高水平的氧气治疗患者并减少饮食中的糖分以降低酸度，将会使癌症承受压力并导致肿瘤缩小。
氧气水平对癌症的影响已经独立研究了很多年，并且似乎支持戴维斯的观点，比利时保罗·亨利·斯帕克学院和布鲁塞尔自由大学的生理学家康斯坦蒂诺·巴莱斯特拉说。例如，在已提交同行评审的未发表工作中，巴莱斯特拉及其同事最近证明，略微升高的氧气水平可以开始诱导白血病细胞死亡，而不会损害健康细胞。“这看起来太容易了，”巴莱斯特拉说。“我们的初步结果似乎表明，每天额外供应一两个小时的氧气，并结合其他传统的癌症疗法，将使患者受益，而没有任何严重的副作用。”但是，巴莱斯特拉强调，这项工作并非为了测试戴维斯的假设而进行的，也不能被视为返祖模型正确的证明。
戴维斯及其同事还提倡免疫疗法——特别是选择性地用细菌或病毒感染患者。医学研究人员已经在研究这种方法在人为增强患者免疫系统以帮助其康复方面的有希望的效果。例如，免疫疗法在治疗黑色素瘤方面已经表现良好，并且正在研究其对其他癌症的影响。然而，根据返祖模型，除了增强免疫系统外，癌细胞在“重启为安全模式”时会失去更高的保护功能，因此也应该比健康细胞更容易被传染性病原体杀死，戴维斯说。最近将梭菌孢子注射到大鼠、狗和人类患者体内的研究似乎也支持这种解释，他说。
一些科学家，例如韦恩州立大学的外科肿瘤学家大卫·戈尔斯基，仍然持怀疑态度。“返祖论的‘预测’并不是科学家们没有通过其他途径得出的结论，”他说。
戴维斯及其同事已经开始对他们的理论进行更直接的测试，以回应此类批评。“我们理论的关键在于研究负责癌症的基因的年龄，”戴维斯解释说。返祖模型声称，随着癌症的发生，细胞会恢复到更原始的模式，而最近进化的功能会被关闭。因此，该团队预测，随着癌症的发展，最近进化的基因应该会失去功能，而古老的基因会变得活跃。
为了检查这个假设是否正确，戴维斯及其同事目前正在将来自癌症基因组图谱（该图谱确定了参与癌症的基因）的数据，与对我们与其他物种共有的基因进行分类的各种数据库进行交叉引用。后一个数据集使生物学家能够追溯基因的年龄。基因年龄与癌症之间存在的任何相关性都将是对返祖模型的推动。“以前没有完成过将两个数据集结合起来的工作，”戴维斯说。“但这本质上是一个不需要太多资金的数据挖掘练习，而我们现在正在做这件事。”
澳大利亚阿德莱德大学的外科肿瘤学家和免疫治疗师布伦登·考文垂认为，物理学家与肿瘤学家合作，将现有的医学证据拼凑起来，以试图了解癌症的起源是有价值的。“大量的资金和生物和医学科学中最聪明的人才都未能对癌症战争产生重大影响，因此也许是时候采用新的范式了，”考文垂说，并补充道：“宇宙学家可以将细胞视为一个‘内部宇宙’，并以一种新的方式进行探索。”
更多
保罗·戴维斯：物理学可以帮助对抗癌症[播客]
2011年4月13日
跨学科研究伙伴关系着手揭示癌症的物理学
2010年12月27日