本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
几年前,我参加了规模庞大得令人望而生畏的美国临床肿瘤学会(ASCO)年会,该会议在过去十年左右一直在芝加哥举行。每年,该活动吸引约40,000名科学家、肿瘤内科医生、放射科医生、行业代表和记者。世界上许多最重要的癌症研究成果都在那里发布——其影响波及全国的医疗保健和金融服务领域。
那一年我难忘的经历之一是一位出租车司机送我从会议的某个会场回到酒店。当我们到达时,他问我正在展示的研究是否会带来治愈方法——他告诉我,他的父亲患有肝癌。我相信像这样的经历在医疗保健领域工作的人,尤其是肿瘤学领域的人中很常见,但仍然很难知道该说些什么。“不,这里发生的任何事情都不会很快治愈癌症,我劝你不要抱太大希望”不是身处困境的人们想听或需要听到的。
而且,可悲的是,最近在《自然》杂志上发表的一系列关于泛癌症全基因组分析(PCAWG)项目的文章——可能是迄今为止癌症基因组学领域最雄心勃勃的项目——表明我们还有多少东西需要学习。PCAWG项目涉及对超过2,600个原发肿瘤进行全基因组测序,研究人员就此发表了22篇论文。他们的目标不仅是展示癌症生长所需的突变,还要列举癌症在特定患者体内成功生长所需的特定突变。
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该项目对癌症研究具有深远的影响,尤其是在帮助临床医生为个体癌症患者设计治疗方案方面——使我们更接近于实现所谓的精准(或有时称为个性化)医疗。例如,如果我们知道,根据一个人的独特基因构成,某个特定基因可能对癌症生长至关重要,那么研究人员可以为这个人量身定制靶向治疗,这种治疗可能对其他患有相同类型癌症的人无效。
然而,一个问题是,这种更接近精准医疗的一步表明,在我们实现目标之前,我们还有很长的路要走——就像你以为自己即将到达旅程的终点,结果转过一个弯角却发现自己离目的地比你开始旅行时想象的还要远几英里。
更糟糕的是,PCAWG向我们表明,我们甚至不知道自己还有多远的路要走:“其循证实施的主要障碍是这些论文中记录的癌症的惊人异质性,从肿瘤类型到肿瘤类型,从患者到患者,从克隆到克隆,再到细胞到细胞,”《自然》杂志一篇论文的作者写道。
看来,就任何通常意义上的“治愈”而言,我们仍然还有很长的路要走。然而,PCAWG明确指出,其中一个重要原因是,从进化角度来看,治疗癌症就像试图击中一个移动的目标。癌症并非随机出现,当然也不会作为一种癌细胞的单位生长;像任何生物体一样,它在自身所处的环境中进化。
以一个假设的案例为例,肿瘤由两种类型的细胞组成(尽管实际上,细胞类型的数量会更多)。在没有治疗的情况下,肿瘤细胞不仅会与它们所寄居的人体细胞竞争,还会彼此竞争。这种竞争甚至可能会减缓肿瘤的生长——因为这两种细胞类型相互争夺主导地位,癌症作为一个整体将不太成功。
然而,如果医生使用靶向疗法攻击其中一种细胞类型,而这种疗法依赖于特定的细胞特征来找到其目标,会发生什么呢?您可能已经猜到了——其中一种竞争细胞类型死亡,留下另一种细胞类型不受限制地生长。
这种被称为“竞争释放”的见解,导致人们对新兴的进化医学领域越来越感兴趣,该领域考虑了达尔文主义对包括癌症在内的任何疾病的治疗(或缺乏治疗)的影响。这是肿瘤学领域的一个新领域,但已经在临床试验中取得了成功。一种称为适应性疗法的疗法,侧重于治疗设计中的肿瘤内细胞竞争:对癌症进行治疗只是为了保持其细胞彼此竞争,从而更长时间地保持疾病静止。虽然不能治愈,但这种疗法是有效的,使前列腺癌的疾病进展时间延长了一年以上。
这只是一个受进化论启发的癌症疗法的例子,但还有更多的疗法正在研究中。然而,问题是,正如PCAWG所示,遗传异质性非常高,癌细胞与人体之间存在许多复杂、相互交织的关系,即使是这些有希望的疗法也只是我们在治愈之旅中的又几步。
然而,仍然存在希望。跨学科的研究人员开始联合起来,结合人工智能、数学建模、肿瘤内科学和进化生物学,以预测癌症将如何进化。当生物学家由于需要大量数据来帮助肿瘤学家做出治疗决策而遇到不足时,数学家可以设计模型来提供帮助;当数据似乎没有任何指向时,进化理论家可以帮助预测达尔文压力如何影响疾病的行为。
我个人的观点是,如果没有这些领域的合作,我们将永远无法治愈癌症。然而,有了这些人互相帮助,以及PCAWG等重要项目,我们也许能在下个世纪的某一天,真正看到胜利的曙光——一位研究人员,在参加完一个挤满了成千上万人的疲惫会议后,在回程的车上可以告诉司机,疫情已经结束了。