癌細胞也會變老嗎?近日,來自美國史丹佛大學和賓夕法尼亞大學的科學家聯合在《自然-衰老》上發文稱,衰老可以抑制致癌基因KRAS驅動的肺癌發生,並明確指出癌細胞也會衰老,進而導致對人體的致病力下降,從而減少人們罹患癌症的情況。
那麼,衰老到底會導致癌症發病上升還是下降呢?
《英國癌症雜誌》曾報導,40歲之後,人群的癌症發病率隨年齡增加呈指數級快速增長。有些人甚至說:“只要活得長久,早晚都是要得癌症的。”
事實上,這種說法是有一定科學根據的。研究表明,人體的細胞中存在著抑癌基因,隨著年齡增加,抑癌基因也會衰老,從而削弱對細胞惡變風險的控制力。同時,隨著年齡增加,環境中的有毒化學物質、輻射和病毒感染等造成的DNA損傷也會在細胞中不斷積累,加速細胞基因突變,增加形成癌細胞的風險。更為重要的是,人體的免疫系統也會隨年齡增長而衰老,導致其對癌細胞監控能力下降。
然而,當進一步放寬老年人癌症研究的年齡尺度時,流行病學的研究結果卻表明,人類進入老年階段後,癌症的發病率開始會不斷增加,到70多歲時達到頂峰,而在85歲後則不再上升,反而出現下降趨勢。由這些資料可以推測,在高度老齡階段,衰老過程本身可能就是抑制癌症發生和發展的原因。
那麼,為什麼衰老抑制癌症發生和發展呢?答案就是癌細胞也變老了。從生物學的角度來看,衰老給生命體及其細胞帶來的變化是系統性的,癌細胞也不能倖免。
20世紀中期,人們發現人體的胚胎細胞如果在體外進行培養,只能傳代到51到59代,就因為過度衰老無法繼續增殖了。這個傳代的極限被稱為海弗利克極限,是正常人體組織細胞都要遵守的規律。
一直以來,人們認為癌細胞並不遵守海弗利克極限。一方面,有研究認為海弗利克極限存在的原因是細胞在分離DNA複製時端粒會不斷消耗,導致染色體DNA分子不斷縮短,使得細胞因功能基因受損而無法繼續生存和增殖,而癌細胞有端粒酶可以修復端粒的長度,因此沒有海弗利克極限。
另一方面,科學家在20世紀60年代初成功分離培養了人宮頸癌細胞系HELA細胞。該細胞至今已傳代了60多年卻依然保持旺盛的增殖能力,子代細胞重量已超過5000萬噸,有5個諾貝爾獎都是靠這個細胞株的相關研究支撐起來的。
事實上,隨著研究不斷深入,人們發現端粒酶在普通細胞中也是存在的。癌細胞的端粒酶和普通細胞相比並沒有特別不同的地方,端粒酶並不是癌細胞不老的決定性因素。另外,HELA細胞可以說是癌細胞的“天選之子”,增殖力和生存力極高。幾十年來,在體外培養中生存能力超越HELA細胞的人類細胞是非常罕有的。絕大多數癌細胞會老去、會死亡,不能長生不老。
2023年《細胞報告》的一篇文章就報導了人體重要致癌基因之一——Myc,也是人體抗衰老的重要基因。人們在小鼠出生後一個月就對Myc基因進行干預使其失活。這大大降低實驗動物的癌症發病率,但同時也會導致小鼠在形態、行為學和機體代謝等方面出現早衰的症狀,加速小鼠的衰老。此時,如果Myc基因的活性得到恢復,則可能會使腫瘤的發生率回升。這表明,讓癌細胞變老,可以減少癌症的發生,達到延長壽命的目的。
2024年,在國際預印本bioRxiv平台上有兩項關於衰老與癌症的研究備受矚目。一項研究是美國史丹佛大學的研究團隊應用基因編輯技術分別“關閉”了年輕小鼠和老年小鼠的20多個已知抑癌基因。結果表明,年輕小鼠體內腫瘤的重量、數量和體積均超過了老年小鼠體內的腫瘤,這表明老年小鼠可能存在某種衰老相關的抗癌機制。
本文開頭提到的《自然-衰老》的文章也是該團隊進一步研究的成果。他們進一步解釋了老年小鼠抗癌的機制,結果表明衰老可導致PTEN等抑癌基因功能下降,但細胞內KRAS等致癌基因的功能也會因為衰老而下降,而後者在衰老時活性下降對癌症發病率的影響比抑癌基因活性下降造成的影響更大。
另一項研究來自美國斯隆-凱特琳紀念醫院癌症中心。科研人員發現,當細胞衰老時,可以產生一種被稱為NUPR1的衰老相關蛋白質。這種蛋白質能夠造成細胞缺鐵,從而使其快速生長。在人體的肺組織中,80歲以上人群NUPR1蛋白的表達量比55歲以下人群更高,這可能就是80歲以上高齡老人罹患肺癌風險更低的重要原因。
對於癌症與衰老的關係,美國國家癌症研究所一位研究人員曾發文指出,“衰老對癌症來說是一把‘雙刃劍’。一方面,年齡是公認的癌症發生風險因素,基因突變累積、免疫力下降導致監測和對抗癌症的效率下降,會使癌症風險上升;另一方面,衰老也是有效的抗癌保護機制,迫使癌前細胞停止分裂。”如果僅僅是考慮體細胞驅動的突變隨著年齡的增加而不斷增多,衰老將會顯著增加腫瘤基因突變,並最終到達發生癌症的門檻。這也可以解釋為什麼大多數癌症會在中年和老年階段才首次出現。
但是,裸鼴鼠、某些蝙蝠、大象和藍鯨等長壽哺乳動物發生癌症的機率比較低。這表明,很多長壽相關的抑癌機制還未被揭示。
對癌細胞“變老”及其機制的研究,也為人們指出了一條治療癌症的新路,就是讓癌細胞“變老”死去。人們可以採用“點穴”的方法,利用基因編輯技術讓癌細胞表達NUPR1等衰老蛋白基因,用讓癌細胞“老死”的方法治療癌症。相對於正面攻擊癌細胞的療法來說,這種癌症治療方法對機體的影響更小,不良反應更小,更加適合高齡老人。 (中國科學報)