本文发表于大众科学的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定反映大众科学的观点
所有癌症都具有十个基本原则，也称为癌症的标志。您可以在此处阅读前六个标志。第七个标志被定义为基因组不稳定性和突变。
癌细胞进化
并非所有癌细胞都是相同的。它们各不相同，相互竞争，适者生存，将其基因传递给子细胞，子细胞继续变化、竞争和生存。如果这听起来很熟悉，那是因为事实如此；癌细胞进化。在我们身体这个复杂的生态系统中，癌细胞会发生突变，并在改变和适应环境时面临选择压力。不断进化的癌细胞必须胜过周围的正常细胞，躲避免疫细胞的攻击，逃脱导致细胞自我毁灭的凋亡机制，腐化和拉拢原本忠诚的周围细胞，并迁移到身体的远处。
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有时，当称为基因的核苷酸序列发生突变时，这些突变不会被纠正。这种情况并不经常发生（每个核苷酸只有千亿分之一到万亿分之一的机会被错误复制），但是每次细胞分裂并将DNA副本传递给其子细胞时，出错的机会就会增加。一个平均基因包含约1,700个核苷酸。在人类平均寿命期间，会发生超过一亿亿次的细胞分裂。因此，平均基因是大约一亿到一百亿次突变的家园，这些突变分布在其在每个细胞中的副本中。如果这些突变中只有一个增加了其细胞的进化适应性，那么该突变将扩展到许多细胞中，从而增加了后续突变将建立在第一个突变之上的可能性。
我们知道癌症的发生是因为我们可以看到突变的逐步积累。如果癌细胞获得了一种突变，使其能够比周围没有该突变的细胞生长得更快，或存活更长时间并产生更多后代，那么该癌细胞就具有选择优势。它的后代会更健康；它们将超越并支配局部组织环境。这些群体遗传学和进化生物学的原理描述了肿瘤形成的过程，并且是理解癌细胞如何对药物治疗产生抗性的关键；它们进化出了抗性。
突变 101
突变使癌细胞能够在我们体内开始疯狂生长。但是什么是突变，它们是如何发生的？在遗传学中，突变是生物体DNA序列的变化。构成我们DNA的核苷酸字母A、T、C和G可能会被删除或替换，并且DNA分子中可能会发生单链或双链断裂。我们DNA的完整片段也可能被删除或与其他片段交换。这些变化可能是自发发生的，也可能是由于暴露于诱变剂（例如有害化学物质或辐射）引起的。我们的新陈代谢活动会一直引起突变；氧气这种帮助我们生存的重要分子，在被我们的细胞代谢时也会产生危险的DNA损伤自由基。在阳光明媚的海滩上度过一天可能会将数千个突变引入我们的DNA中。事实上，突变是不可避免的；每次我们的细胞分裂时，不完善的DNA复制过程都会将临时错误引入我们的DNA中。据估计，所有这些过程每天可能导致每个细胞数千个单独的分子损伤。我们的基因组监视系统和DNA修复机制一定做得非常出色：基于这些突变率，癌症应该从我们受孕的那一刻起就发生。
什么是我们的基因组监视系统？如果细胞要生存，所有不同的突变都必须得到修复。通常，这种修复涉及切除并重新合成DNA的受损部分。尽管有许多不同类型的DNA修复，但所有这些修复都非常重要，以至于参与其中的蛋白质可以在从最卑微的细菌到我们自身细胞的所有生物中找到。
DNA修复机制
DNA修复的美妙之处在于DNA的结构：双螺旋在其两条链中的每一条链中都携带所有遗传信息的两个单独副本。当一条链受损时，另一条链用作模板，以将序列恢复到受损链。但是，当双螺旋的两条链都断裂时，没有留下模板链进行修复，细胞可能会使用两种不同的替代机制之一来解决断裂。第一种称为非同源末端连接（NHEJ），是一种快速而粗略的修复断裂的方法；简而言之，就是将两个断裂的末端连接在一起，通常会在连接部位丢失一个或两个核苷酸字母。尽管这种丢失会导致DNA序列的永久性改变，但与持续存在的双链断裂相比，它对细胞的危害较小。而且，由于我们基因组中实际上很少有编码蛋白质的部分，因此由此产生的突变在统计学上不太可能产生太大的后果。与容易出错的NHEJ机制相反，同源重组DNA修复利用了每个细胞都包含每个双螺旋的两个副本（即每个细胞都具有每个染色体的两个副本）这一事实。在这种情况下，修复机制能够将核苷酸序列信息从完整的双螺旋转移到断裂的双螺旋。重组蛋白识别两个双螺旋之间相似的区域，并将这些区域连接在一起。然后，DNA复制蛋白使用完整的螺旋作为模板来修复断裂的螺旋。
分子守护者：BRCA1和BRCA2
癌症中最著名的两种蛋白质BRCA1和BRCA2在DNA修复中起着核心作用。这些蛋白质移动到DNA损伤部位，并募集其他蛋白质来启动DNA修复复合物。当BRCA1或BRCA2由于突变而缺失时，这些DNA修复复合物不会在DNA损伤后形成。因此，缺少BRCA1或BRCA2的细胞对损伤DNA的试剂（例如紫外线和各种化学致癌物）高度敏感。例如，患有异常BRCA1或BRCA2基因的女性患乳腺癌的风险极高，患卵巢癌的风险也很高。因此，许多有乳腺癌和卵巢癌家族史的女性都会接受基因检测。如果她们的基因检测结果为阳性，则可以选择进行预防性乳房切除术。女演员安吉丽娜·朱莉的BRCA1突变检测呈阳性，并选择接受预防性双乳房切除术，最近将这个问题推到了聚光灯下。虽然她引发的宣传备受争议，但朱莉将她患乳腺癌的风险从87%降低到不足5%。
除了对DNA修复至关重要外，BRCA1和BRCA2还参与细胞周期控制。视网膜母细胞瘤蛋白（可检测受损DNA）充当细胞周期进程的制动器。一旦它们检测到受损的DNA，BRCA1和BRCA2对于激活这些细胞周期检查点至关重要。BRCA1还激活P53，P53是一种关键蛋白，参与激活细胞凋亡以响应无法修复的DNA损伤。BRCA1和BRCA2蛋白的这些重要作用突显了它们在DNA修复中的作用，强调了它们在我们基因组监视系统中作为分子守护者的功能。
堆叠牌组
当我们的基因组监视系统受到损害时，突变率会增加（类似于当当地执法部门不便时，无政府状态会爆发）。突变的影响仍然是随机的，但是当基因组监视系统受到损害时，癌细胞可以堆叠牌组以支持它们，从而确保未来的突变更频繁地发生。当癌细胞进化时，会选择能够克服癌症标志所代表的十种抗癌防御机制的突变。Ras中的突变使癌细胞能够独立于生长因子。视网膜母细胞瘤中的突变消除了制动，允许不受控制的细胞分裂。P53突变使细胞能够逃避细胞死亡。所有这些突变最初都是由直接的DNA损伤产生的，其次是由于增加更多突变概率的基因中的突变（即DNA修复中的突变）而产生的。因此，随着癌细胞的持续进化，并且选择了具有特定突变的细胞，也选择了携带基因突变的细胞，这些基因通常在维持基因组稳定性方面发挥作用。不同肿瘤类型之间的基因组差异很大，但几乎所有肿瘤都存在DNA修复缺陷。因此，基因组不稳定性和突变对于肿瘤进展至关重要。