互动科普

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20世纪五六十年代被医学的进步所控制住的生命杀手主要是传染性疾病。传染性疾病与死亡率是一对一的关系。如果一个人感染上埃博拉，然后他死了，那么很清楚他是死于埃博拉，它会在一周左右夺去一个人的生命。没有感染埃博拉的人就不会死于埃博拉。但癌症却不同。如果一个人吸烟，他不会马上得肺癌并在一周后死去。肺癌的发生需要几年甚至几十年的时间。此外，有些吸烟很厉害的人却不得肺癌。世界上寿命最长的人是一位名叫詹妮·卡尔芒特（Jeanne Calment）的法国女士，她在1997年以122岁零167天的高龄过世。她从21岁起开始吸烟，一直吸到117岁。另一方面，肺癌患者中有大约10%并不吸烟。那么，如果一个人吸烟20年后得了肺癌，谁能说，如果他不吸烟就一定不会得肺癌。这里面的因果关系很模糊。可能的原因是，我们每个人所携带的遗传变异，使得我们更容易或更不容易患上某种癌症。

有人认为，遗传和环境因素的综合作用决定了癌症的发生与否。这就像车祸。一个人发生车祸的风险，一方面取决于路面状况（环境因素）。如果路面湿滑结冰，发生车祸的概率就会提高，但这并不意味着必然发生车祸。另一方面，还取决于车本身的性能。如果刹车系统有问题，那么不管路况如何，发生车祸的可能性都很大。但这也不是必然的。失灵的刹车就好像一个对我们身体不利的基因突变。一辆刹车有问题的车行驶在糟糕的路面上，无疑会极大地提高车祸的风险。因此，基因和环境的相互作用至关重要。

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人类基因组计划带来的一大希望是基于遗传学基础的个性化医疗。这意味着我们可以根据一个人的遗传特点量身定做治疗方案。例如，假如你所携带的某个基因突变使你在吸烟的情况下对肺癌特别易感，那么医生就会警告你，吸烟对你来说特别危险。从某种程度上说，我们已经处于这样一个时代。美国影星安吉丽娜·朱莉（Angelina Jolie）在医学上的身体力行大概是最著名的例子了。2013年，朱莉宣布切除了双侧乳房。这并不是因为她的乳房发生了异常或病变，而是作为一个预防措施，因为她体内一个叫做BRCA1的基因发生了突变，这使得她在将来大概有87%的可能会患上乳腺癌。她的这一基因突变遗传自她的母亲。BRCA1（和BRCA2）基因所编码的是协助修复DNA损伤的蛋白质。当它出现变异时，修复功能受损，会导致癌症发生的风险升高。理论上，这一风险对应多种不同的癌症，但因为某些原因，这一基因突变显著增加了乳腺癌和卵巢癌的发病风险。实际上，朱莉的母亲患有乳腺癌，并在2007年死于卵巢癌，时年56岁；她的姨妈在2013年死于乳腺癌；她的外婆也是死于卵巢癌。对于朱莉来说，切除对癌症易感的组织能非常有效地将该组织发生癌症的可能性降低至5%以下。只有当人们对某种癌症的致病基因有了充分了解，并且能够对关键的基因突变做出准确筛查，才能采取这种方法。安吉丽娜·朱莉通过手术来战胜她的遗传缺陷的尝试，并没有止步于乳房——去年她宣称还将切除卵巢以避免卵巢癌的发生。

这种单纯的手术干预仅仅对某些特定的癌症才可行。这个方法对于脑癌或者肺癌的预防显然并不适用。不管怎样，对于特定环境条件下某些基因的突变能够促发癌症的认识的深入，对于指导我们的日常行为极其有用。例如，如果我被告知，根据我的遗传背景，喝咖啡会增加脑癌发生的风险，那么我肯定会调整自己光顾星巴克的频次。可能与癌症有关的基因和环境的相互作用极其繁杂。然而，尽管任务艰巨，通过根据基因型调整生活方式来预防癌症这一梦想仍然非常诱人。另外，相关的知识并不仅仅能用于预防医学领域。如果基因筛查发现，我的遗传学图谱可以完全抵御肺癌，即使吸烟也不会增加风险，那么我将不会过分担心自己每天多抽几包烟或者几支雪茄，在酒吧里吸到二手烟或是生活在北京的重度空气污染中也无所谓。我能想象，烟草企业也会对这些信息非常感兴趣，他们可以据此将烟草推销给一个特定的顾客群体，吸烟对他们的危害很小，甚至没有危害。

可是，这个个体化医疗的乌托邦，被前不久《科学》（Science）杂志上的一篇论文给了当头一棒。这篇文章的作者是美国约翰·霍普金斯大学的研究人员克里斯蒂安·托马萨提（Cristian Tomasetti）和博尔特·沃格斯坦恩（Bert Vogelstein）。迄今为止，在癌症研究领域，有一个显而易见却一直没有得到合理解释的现象，即某些种类的癌症比其他种类的癌症要常见得多。这可以部分解释为不同的组织器官暴露于环境因素的程度存在差异。因此，直接暴露于环境因素下的肺癌（有生之年的发病风险为7.6%）和肠癌（7.2%）相对比较常见。然而，这又无法解释为什么前列腺癌（13.2%）和乳腺癌（12.9%）的发生比肝癌（0.86%）和脑癌（0.81%）要多出十几倍。而骨盆癌的发生风险则仅有0.003%，喉软骨上发生癌症的风险只有0.00072%。类似地，消化道的不同部位发生癌症的风险也相差了20倍以上。托马萨提和沃格斯坦恩提出了一个简单的假说来解释这种差异。癌症是在细胞分裂过程中由于突变传给了子代细胞引发的。那么从理论上说，癌症发生的风险应该与某个组织中有多少正在分裂的细胞以及它们分裂的频率有关。他们收集了31个不同组织中正在分裂的干细胞的数目，发现这一指标与癌症的发生风险密切相关。相关性分析显示，干细胞分裂的速率能解释65%的不同组织癌症发生风险的差异。在一次在线访谈中，托马萨提解释研究结果时很巧妙地打了一个比方，即前文中提到的车祸的情形。尽管发生车祸的几率与道路状况（环境因素）和车的性能（遗传因素）都有关系，但还有另外一个非常关键的因素，就是车的行驶距离。如果你的车性能不佳并且路况也很糟糕，但如果你只开1公里，那么与开10000公里相比，车祸发生的几率仍然是极低的。这里，车行驶的距离就相当于某个组织中干细胞分裂的速率。

尽管有几种最常见的癌症（如乳腺癌和前列腺癌等）没有纳入到分析中，这项工作的发表仍然说明了基因与环境相互作用引发癌症的模型是不全面的。有人引用托马萨提的话：“如果你到美国癌症学会的网站搜索癌症发生的诱因，你会得到一长串与遗传或环境有关的因素。我们要说，有2/3（癌症发病风险）都与它们无关。”如果这是真的，那么我们通过结合基因型和环境因素来解释大部分癌症风险的梦想，显然是不可能实现了。根据这个新模型，癌症基本上就是一种你永远也不想中奖的彩票。这会带来一些消极的解读。特别是，如果大多数癌症都是随机事件，那是不是意味着想通过调整生活方式来预防癌症毫无意义？

这篇文章激起了热衷于癌症预防的人们的抗议，随后，对公众解读研究结果的措辞发生了一些微妙的变化。起初，65%这个值被解释为所有癌症发生风险的65%是由概率决定的（如上文所引的作者原话）。然而后来这个说法被修改为，不同组织中癌症发生风险差异的65%是由干细胞分裂的速率引起的，这也是那篇文章所真正呈现的结果。这两个解释乍一听很相似，但实际上并不是一回事。如果我们只考虑某一种组织比如肺，诚然，肺部组织干细胞分裂的速率比骨盆的快2000倍，相对于骨盆更容易发生癌症。但是，肺部干细胞分裂的速率在你、我和其他人之间都是一样的。还是回到那个车祸的比喻中，就肺癌来说，我们都在一次长达1000千米的行程中。那么问题就是，要走完这些里程，你会选择一辆性能不佳的车行驶在路况糟糕的道路，还是一辆保养良好的车在路况理想的时候启程？答案很明显，这也就是为什么吸烟的人会比不吸烟的人得癌症的风险高出25倍，因此，不管肺癌相对于其他癌症类型的风险是高还是低，戒烟仍然是预防肺癌的最好的行动。相比之下，如果有人发现吃巧克力能使我患骨盆癌的风险加倍，我就不会那么紧张，因为骨盆癌只是一段500米的短短行程。尽管癌症在某种程度上像是一种你不希望中奖的彩票，但它同时也是一种你可以通过少下注（采取合理健康的生活方式）来避免中奖的彩票。梦想仍有希望实现。

（本文发表于《科学世界》2015年第4期）