天美仕：干细胞居然是你身体里的抗癌能手

文章发布于：2022-08-09 15:15:21

由于DNA复制时会发生突变，一般认为“细胞分裂越多越容易患癌”，但是有一种特殊的细胞，可以让其中的DNA不会因复制而突变，这种“身体里的抗癌能手”就是干细胞。

干细胞这种能力是怎么被发现和确定的？我们将用两篇文章跟你讲述这个故事。

关于癌症发生率的困惑

早在上个世纪60年代，英国科学家John Cairns（1922-2018）就发现了一个令人困惑的问题：癌症发生率和细胞分裂次数之间不相匹配。

例如血液细胞、皮肤细胞和小肠绒毛细胞都是生命周期很短的细胞，必须有细胞不断分裂来替补它们，这就给DNA序列的变化提供了大量的机会，在这些细胞中发展出癌细胞的几率也应该比较高，但是多数人在其一生中并不会患血癌（如白血病）、皮肤癌和小肠癌。

其中最令人不解的是小肠绒毛细胞。由于处在非常恶劣的环境中，包括小肠蠕动引起的机械摩擦，来自消化道上部的各种消化液，以及大量的肠道细菌，这些细胞一般只能存活两、三天，需要不断地得到补充。

小肠的长度占整个消化道长度的75%左右，黏膜面积更占消化道黏膜总面积的90%，但是小肠癌的例数却只占消化道癌总数的1%。

Cairns 的这个疑问是有道理的：DNA是生命的“设计蓝图”，规定生物体如何形成和运作。DNA序列的改变相当于对设计图进行修改。在一些情况下，这些修改是有益的，使生物能更好地适应环境，并且通过自然选择进行演化；但是在许多情况下，这些修改的后果却是有害的，其中包括使动物体内的细胞分裂和生长失控，导致癌症。

DNA序列变化的一个重要原因是细胞在分裂前必须要复制DNA。这个过程不是100%准确的，而是会有一些误差。细胞分裂的次数越多，DNA积累的变化也越多，按理说癌症发生的几率也应该更大，但是在动物组织中观察到的事实却与这个推理不相符。

动物的组织如此，不同动物之间癌症的发生率也和细胞分裂次数不相符。例如大象和鲸鱼的身体比老鼠大得多，从一个受精卵发育成为那么大的动物，需要更多次数的细胞分裂，癌症发生率也应该比较高，但是大象和鲸鱼患癌症的几率却并不比老鼠高。

理论上来说，生物的寿命和尺寸应该与癌症发生率成正比，图中红线即为理论上的癌症发生率，蓝线为观察到的实际癌症发生率（与生物尺寸无关，人类与小鼠的癌症发生率相似，为11%-25%,而大象的仅为5%），此外，灰色剪影为鸭嘴龙，其体重与大象相近，但从化石中观察到的情况是，其癌症发生率比大象要高。

1963年发现的干细胞（stem cells）给出了一种解释。

干细胞理论：解释了但没完全解释

在多细胞生物中，由于许多体细胞（somatic cells，即组成身体的细胞，如皮肤细胞、肌肉细胞、神经细胞，以别于专管繁殖的生殖细胞germ cells）的寿命远低于生物的整体寿命，在生物的各种组织中都存在少数未分化的细胞，即干细胞。

它们可以进行不对称分裂，产生两个子细胞，其中一个仍然保留干细胞的特性（自我复制），另一个是要变成体细胞的前体细胞（progenitor cell）。前体细胞可以通过分化和分裂成为新的体细胞。通过这种方式，干细胞分裂一次就可以形成许多体细胞。由于大量的细胞分裂发生在前体细胞方向上，干细胞自身的分裂次数就可以大大减少了。