劉文斌 曹廣文

自古以來，癌癥就是人類醫(yī)學(xué)研究的重要課題。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使得癌癥研究快速發(fā)展，在大量碎片化研究證據(jù)積累的同時(shí)，癌癥研究理論也在不斷進(jìn)步，研究者力圖將眾多發(fā)現(xiàn)的證據(jù)拼圖連接起來，展示癌癥發(fā)生發(fā)展過程的全貌，以指導(dǎo)后續(xù)的研究和治療策略。在總結(jié)癌癥領(lǐng)域最新進(jìn)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合生物進(jìn)化發(fā)育學(xué)理論，我國研究者創(chuàng)新地提出了“癌癥進(jìn)化發(fā)育學(xué)”概念，為解析癌癥發(fā)生發(fā)展提供了新的研究思路。

公元前約400年，“西方醫(yī)學(xué)之父”希波克拉底使用了希臘文“螃蟹”一詞來描述惡性腫瘤，以形容其從中心向四周組織浸潤的形態(tài)；后續(xù)羅馬人也用“cancer”，即拉丁文的“螃蟹”來指代腫瘤，一直沿用至今。古希臘醫(yī)學(xué)理論中以“黑膽汁學(xué)說”和“淋巴液酸堿度學(xué)說”等體液學(xué)說解釋疾病發(fā)病原因，認(rèn)為是人體內(nèi)液體構(gòu)成失衡導(dǎo)致了癌癥發(fā)生。1863年，德國病理學(xué)家菲爾紹（R. Virchow）提出癌癥是細(xì)胞不受控生長導(dǎo)致的病理性增生，奠定了現(xiàn)代癌癥病理學(xué)研究的基礎(chǔ)。1890年，癌癥細(xì)胞中的染色質(zhì)異常和有絲分裂異?，F(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)，它將人們的注意力聚焦到癌癥與遺傳物質(zhì)的相關(guān)性上。1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)。1957年著名的“中心法則”被提出，它揭示了遺傳信息轉(zhuǎn)錄翻譯為蛋白質(zhì)分子并發(fā)揮生物功能的基本流程，從而將癌癥病因?qū)W研究引入了分子時(shí)代。遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的研究成果加速了人們對(duì)癌癥進(jìn)化現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，基因突變成為其中的研究熱點(diǎn)并推動(dòng)了理論創(chuàng)新。1971年，視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的發(fā)病機(jī)理研究催生了腫瘤發(fā)生的“二次打擊”理論：人體基因均有兩個(gè)拷貝，稱為等位基因，其中一個(gè)基因拷貝可能存在先天遺傳突變，僅依靠另一個(gè)正常拷貝發(fā)揮功能；如果正?？截愒诤筇鞆?fù)雜因素下也發(fā)生變異，則產(chǎn)生“二次打擊”，導(dǎo)致生物功能徹底異常并誘發(fā)癌癥。然而大部分的癌癥均不能單純歸因于單一基因的變異。1976年，從異常染色質(zhì)的遺傳規(guī)律中，人們發(fā)現(xiàn)相對(duì)于正常細(xì)胞，癌癥細(xì)胞的遺傳穩(wěn)定性更差，每一個(gè)突變細(xì)胞都可能克隆擴(kuò)增成一個(gè)亞群甚至腫瘤實(shí)體。2006年，關(guān)于微觀環(huán)境下癌癥亞克隆的篩選過程與宏觀世界中達(dá)爾文物種選擇過程具有相似性的理論被正式提出。此時(shí)，該理論的依據(jù)還只是針對(duì)數(shù)量有限的關(guān)鍵性基因的變異，比如TP53（一種抑癌基因，與細(xì)胞周期調(diào)控、DNA修復(fù)、細(xì)胞分化和凋亡有關(guān)）；而隨后測序技術(shù)的進(jìn)步則急速將研究視野拓展到全部DNA，所發(fā)現(xiàn)的突變不僅涉及全部已知功能的基因，也涵蓋了不編碼蛋白的DNA序列。2012年，“突變標(biāo)簽”概念的提出，更有利于將癌癥基因組中的海量突變進(jìn)行分類研究，比如將突變分為“驅(qū)動(dòng)突變”和“乘客突變”：前者對(duì)細(xì)胞功能有顯著影響，并在癌癥發(fā)生和進(jìn)展中逐漸累積，而后者對(duì)細(xì)胞功能沒有影響，不在環(huán)境選擇壓力下發(fā)生數(shù)量變化；這樣的規(guī)律在絕大多數(shù)癌癥研究中都得到了驗(yàn)證[1]。近期的單細(xì)胞測序技術(shù)使得研究者可以精確辨別癌癥組織中每一種細(xì)胞的具體特征，從而更容易揭示出復(fù)雜免疫微環(huán)境下腫瘤亞群的進(jìn)化選擇規(guī)律。

在癌癥病因?qū)W領(lǐng)域不斷獲得證據(jù)來支持癌癥發(fā)生過程符合達(dá)爾文進(jìn)化規(guī)律的同時(shí)，發(fā)育學(xué)研究領(lǐng)域也與進(jìn)化論產(chǎn)生了交集。就人類本身來說，發(fā)育是受精卵發(fā)展成為個(gè)體的過程，而漫長的進(jìn)化過程則是由水生單細(xì)胞生物發(fā)展到陸生智人的物種演變過程。在妊娠40周期間，受精卵二倍體細(xì)胞在母親子宮內(nèi)分裂分化成具各種功能和結(jié)構(gòu)的細(xì)胞，形成嬰兒的各種器官和組織。短期內(nèi)重現(xiàn)了人類漫長的進(jìn)化歷史過程，即從單細(xì)胞形態(tài)（受精卵）到多細(xì)胞形態(tài)（囊胚），從水生狀態(tài)（生活在羊水中）到陸生狀態(tài)（肺呼吸）的功能和形態(tài)變化。在微觀研究層面，控制胚胎發(fā)育的關(guān)鍵基因網(wǎng)絡(luò)被鑒定出來，發(fā)現(xiàn)了一些在物種進(jìn)化過程中的重要保守基因，比如同源基因（HOX，一類專門調(diào)控生物形體的基因）、刺猬基因（Hedgehog，一種分節(jié)極性基因）和癌基因（Myc），在發(fā)育過程中也發(fā)揮著重要作用。

我們?cè)谘芯恳腋尾《荆╤epatitis B virus， HBV）致癌過程中發(fā)現(xiàn)的系列證據(jù)，結(jié)合其他研究的碎片化證據(jù)，對(duì)進(jìn)化（evolution）和發(fā)育（development）領(lǐng)域的交叉點(diǎn)展開研究，首次在國際上系統(tǒng)地提出“癌癥進(jìn)化發(fā)育學(xué)理論”（Cancer Evo-Dev）[2-5]。功能基因的選擇性表達(dá)是人體發(fā)育的重要基礎(chǔ)。人體中所有細(xì)胞都具有一套相同的DNA遺傳信息，但是僅會(huì)選擇其中部分信息進(jìn)行表達(dá)，由此產(chǎn)生了不同的細(xì)胞形態(tài)和功能特征，這一過程是通過表觀遺傳修飾實(shí)現(xiàn)的而不是通過改變這些基因的初級(jí)序列完成的。在發(fā)育過程中，一些在進(jìn)化中比較保守的基因，比如干細(xì)胞特征相關(guān)的基因（又稱干性基因），僅在胚胎期表達(dá)，而在出生后就沉默了。有趣的是，這些干性基因在癌癥發(fā)生時(shí)又再次表達(dá)，而且還是重要的腫瘤標(biāo)志物，比如癌胚抗原。由此現(xiàn)象出發(fā)，我們又發(fā)現(xiàn)腫瘤發(fā)生發(fā)展呈現(xiàn)出“逆向發(fā)育”的過程：生理的“正向發(fā)育”過程是單個(gè)具有無限增殖能力的干細(xì)胞，分化為形態(tài)功能多樣但壽命有限的組織細(xì)胞；而癌癥的“逆向發(fā)育”過程是組織細(xì)胞去分化、喪失原有生理功能，而重新獲得干細(xì)胞的無限增殖能力，同時(shí)，胚胎期表達(dá)但出生后閉鎖的關(guān)鍵基因又再次表達(dá)。該理論為癌癥預(yù)防和治療提供的新思路、新策略、新技術(shù)。

先天遺傳因素與病毒感染的外界因素交互作用誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)失衡，激活并維持了非可控性慢性炎癥。長期炎癥微環(huán)境導(dǎo)致核酸編輯酶的長期激活，使得遺傳物質(zhì)的損傷—修復(fù)平衡被打破，持續(xù)促進(jìn)體細(xì)胞突變的產(chǎn)生。短期內(nèi)過強(qiáng)的基因變異會(huì)影響細(xì)胞的基本生存能力，使得遺傳毒性超過細(xì)胞耐受水平，導(dǎo)致快速凋亡。而較為溫和的突變水平會(huì)支持細(xì)胞進(jìn)入微環(huán)境壓力的生存選擇階段。大量的變異細(xì)胞會(huì)被免疫系統(tǒng)清除，僅有少部分“驅(qū)動(dòng)變異”改變了細(xì)胞的信號(hào)通路傳導(dǎo)模式、能量代謝模式等功能，使得細(xì)胞獲得干細(xì)胞特征，包括無限增殖、去分化、適應(yīng)低氧環(huán)境、逃避免疫清除等能力，從而在炎癥微環(huán)境的選擇壓力下幸存，發(fā)展成腫瘤干細(xì)胞，表達(dá)出僅在胚胎期表達(dá)的干性基因，呈現(xiàn)出“逆向發(fā)育”特征。腫瘤干細(xì)胞會(huì)對(duì)免疫微環(huán)境產(chǎn)生反作用，誘導(dǎo)促腫瘤的免疫細(xì)胞群產(chǎn)生，同時(shí)會(huì)進(jìn)一步變異，并遷移到新的組織環(huán)境，在新的微環(huán)境壓力或治療壓力下繼續(xù)新一輪的進(jìn)化選擇過程，導(dǎo)致癌癥復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移和耐藥現(xiàn)象的發(fā)生。整個(gè)癌癥發(fā)生發(fā)展過程，符合“變異—選擇—進(jìn)化”的達(dá)爾文進(jìn)化基本規(guī)律。

慢性炎癥的惡性轉(zhuǎn)化是絕大多數(shù)癌癥發(fā)生發(fā)展的共有模式，但是具體過程和其中的關(guān)鍵分子事件始終沒有得到徹底闡明。無論是在宏觀世界還是在微觀的體內(nèi)環(huán)境，要實(shí)現(xiàn)進(jìn)化都需要兩個(gè)必不可少的動(dòng)力因素：其一是持續(xù)產(chǎn)生的突變以提供足夠的基因型種類和數(shù)量基數(shù)；其二是周圍環(huán)境對(duì)于變異亞型的不斷選擇淘汰。前者提供了進(jìn)化的潛力，而后者決定了進(jìn)化的方向。慢性炎癥在這兩個(gè)方面均發(fā)揮著不可替代的作用。

慢性炎癥是體細(xì)胞突變產(chǎn)生的持續(xù)動(dòng)力。人體DNA在正常復(fù)制和傳代的生理過程中也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤而造成突變，但是其發(fā)生的概率很低，而且會(huì)快速被修復(fù)或者清除。先天性遺傳因素導(dǎo)致的癌癥種類有限，只占所有類型的2%左右。紫外線、黃曲霉素、輻射暴露、吸煙等外源性致畸因素導(dǎo)致的腫瘤又往往只是某一種癌癥中與職業(yè)、地域或生活習(xí)慣相關(guān)的亞型。相對(duì)而言，炎癥既是最常見的病理狀態(tài)，又是多種癌癥典型的癌前病變，基因組學(xué)研究更證明炎癥是最常見的病理性突變來源。不同誘變機(jī)制導(dǎo)致的突變會(huì)有相對(duì)特征性的規(guī)律，比如突變的位置、序列背景和相關(guān)通路等，這些規(guī)律被稱為 “變異標(biāo)簽”。劍橋大學(xué)從30種癌癥共7000例樣本中提取了近500萬個(gè)體細(xì)胞突變，進(jìn)而確定了20多種變異標(biāo)簽。該研究證實(shí)，一半以上（16/30）的癌癥種類中都有炎癥相關(guān)“變異標(biāo)簽”的分布，其廣度僅次于年齡相關(guān)的變異標(biāo)簽。后續(xù)的基因測序研究均印證了這一結(jié)果，說明炎癥是最具有普遍性的病理誘變機(jī)制。

人體固有的免疫反應(yīng)分子——載脂蛋白B mRNA編輯酶催化多肽（apolipoprotein B mRNA-editing enzyme catalytic polypeptide， APOBEC）家族，是在慢性炎癥狀態(tài)下誘導(dǎo)產(chǎn)生的一種強(qiáng)力促突變分子群，也是誘導(dǎo)炎癥和癌癥的橋梁性分子。APOBEC酶在脊椎動(dòng)物中均有發(fā)現(xiàn)，但成分?jǐn)?shù)量卻有較大差異，基本趨勢是沿著進(jìn)化樹方向，越低等的動(dòng)物中數(shù)量越少：比如人體中含有11種，靈長類動(dòng)物至少有7種，而嚙齒類動(dòng)物（如小鼠）中APOBEC3亞型的數(shù)量則銳減到1種。上述進(jìn)化現(xiàn)象的選擇壓力尚不清楚，有學(xué)者推測這與高等動(dòng)物對(duì)病毒的免疫反應(yīng)更為完善有關(guān)。APOBEC3參與人體固有免疫反應(yīng)，會(huì)在炎癥反應(yīng)中被激活，通過直接誘導(dǎo)病毒基因突變，對(duì)逆轉(zhuǎn)錄病毒（如HIV）和部分DNA病毒（如HBV）進(jìn)行清除。APOBEC家族成員的免疫作用如此突出，以至于在其被發(fā)現(xiàn)后迅速占據(jù)了研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)，使得人們?cè)谙喈?dāng)長的時(shí)間內(nèi)忽視了一個(gè)重要的事實(shí)：它們的致突變活性是沒有物種差別的。APOBEC脫氨基結(jié)構(gòu)域可結(jié)合任何滿足其堿基序列偏好性的核酸單鏈，而并不因?yàn)檫@段核酸鏈的來源而產(chǎn)生差別。因此人類基因組也有可能被“誤擊”而產(chǎn)生APOBEC特征性突變，即炎癥性的“突變標(biāo)簽”。APOBEC相關(guān)突變常常成簇出現(xiàn)，數(shù)目從幾個(gè)到幾千個(gè)不等，被形象地命名為“Kataegis”（希臘語，意為“暴風(fēng)雨”）。

除了一些在兒童和青年中好發(fā)的種類，大部分癌癥的進(jìn)化是一個(gè)緩慢的過程，同時(shí)內(nèi)環(huán)境還會(huì)在生活習(xí)慣、年齡、激素水平、感染以及治療等因素的參與下，形成選擇壓力的動(dòng)態(tài)變化，這就要求突變的來源機(jī)制應(yīng)該是持續(xù)性的（或者是不同機(jī)制接力式地出現(xiàn)）。從目前的證據(jù)看，APOBEC也滿足這一要求。首先，APOBEC3B基因表達(dá)水平高的乳腺癌患者預(yù)后情況較差，短期的簡單暴露因素不會(huì)引發(fā)病情轉(zhuǎn)移和發(fā)展的巨大差異，這很有可能是APOBEC提供了源源不斷的新突變，進(jìn)而增強(qiáng)了癌癥組織的適應(yīng)性潛能。其次，肝癌組織的驅(qū)動(dòng)突變中有相當(dāng)大的比例是具有APOBEC特征的，而且非小細(xì)胞肺癌組織中與靶向藥物吉非替尼耐藥有關(guān)的突變已被證實(shí)由APOBEC引發(fā)，說明這類酶的作用在癌癥進(jìn)化晚期也存在。第三，乳腺癌、膀胱癌、肺癌和頭頸部鱗癌等腫瘤的多點(diǎn)測序和突變譜進(jìn)化樹分析表明，盡管癌癥基因組在時(shí)空分布上存在顯著異質(zhì)性，但APOBEC突變?cè)诟骺寺喰秃瓦M(jìn)化階段均持續(xù)出現(xiàn)。

慢性炎癥為癌癥進(jìn)化發(fā)育提供了選擇壓力和微環(huán)境。變異的產(chǎn)生往往是隨機(jī)的，所以才會(huì)同時(shí)產(chǎn)生“乘客突變”和“驅(qū)動(dòng)突變”。腫瘤微環(huán)境和全身免疫系統(tǒng)對(duì)變異細(xì)胞的自然選擇，導(dǎo)致具有干細(xì)胞特性的變異細(xì)胞幸存，其攜帶的“驅(qū)動(dòng)變異累積”決定了癌細(xì)胞的發(fā)生、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的進(jìn)化方向。癌細(xì)胞的倍增時(shí)間一般是1—2天，遠(yuǎn)超整體腫瘤生長的倍增時(shí)間（60—200天），提示大量的癌細(xì)胞在有絲分裂之前必須死亡。這樣，瘤體內(nèi)的自然選擇就與宏觀世界中的自然選擇一樣，需要經(jīng)歷對(duì)生存空間和資源的激烈競爭。維持炎癥微環(huán)境會(huì)促進(jìn)生存競爭和癌癥干細(xì)胞的出現(xiàn)，緩解或終止炎癥微環(huán)境則可以阻滯癌癥進(jìn)化過程。人群水平的流行病學(xué)證據(jù)，也證明了該思路的合理性：我們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致乙肝病毒感染慢性化的免疫分子遺傳多態(tài)性，會(huì)增加肝癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)；而持續(xù)、規(guī)律的抗病毒治療，可以降低炎癥水平和癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。炎癥免疫微環(huán)境的構(gòu)成非常復(fù)雜，它由細(xì)胞外基質(zhì)、輔助細(xì)胞、多種免疫細(xì)胞、多種細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子等所組成。炎癥免疫細(xì)胞主要有腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞、腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、抑制性B細(xì)胞、骨髓來源的抑制細(xì)胞、樹突細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等。

近年來的單細(xì)胞測序技術(shù)使得免疫細(xì)胞的分類更為細(xì)化精準(zhǔn)，在對(duì)上述細(xì)胞分類的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步鑒定出了針對(duì)不同腫瘤亞群的特異性免疫細(xì)胞。盡管類型復(fù)雜多樣，從對(duì)癌癥發(fā)生的作用看，炎癥免疫細(xì)胞主要分為三大類：抗腫瘤免疫、免疫調(diào)節(jié)、免疫抑制?？鼓[瘤免疫是機(jī)體識(shí)別異常細(xì)胞進(jìn)行清除的保護(hù)機(jī)制，免疫抑制是為了避免過度免疫反應(yīng)、使機(jī)體恢復(fù)免疫穩(wěn)態(tài)的機(jī)制，免疫調(diào)節(jié)則是二者相互轉(zhuǎn)化的相關(guān)機(jī)制。正常的人體也會(huì)有一定概率產(chǎn)生變異細(xì)胞并迅速被抗腫瘤免疫機(jī)制清除。但在慢性炎癥環(huán)境下，變異細(xì)胞持續(xù)產(chǎn)生并被清除壓力篩選，它們不僅會(huì)產(chǎn)生干細(xì)胞特征，還會(huì)產(chǎn)生逃避免疫清除甚至反向調(diào)控免疫微環(huán)境的能力。比如，T淋巴細(xì)胞是清除癌癥細(xì)胞的主要免疫細(xì)胞類型，其表面有PD-1受體，用于激活免疫抑制反應(yīng)，防止T細(xì)胞損傷正常細(xì)胞；而癌癥細(xì)胞則可以產(chǎn)生PD-1受體的配體蛋白PD-L1，啟動(dòng)免疫抑制機(jī)制。目前的PD-1抗體療法即通過阻滯該過程而保持T細(xì)胞對(duì)腫瘤的清除壓力。但是，腫瘤細(xì)胞逃避、調(diào)控炎癥免疫微環(huán)境的途徑是多樣的，比如通過改變代謝通路來產(chǎn)生抑制免疫細(xì)胞功能的代謝產(chǎn)物，以及將細(xì)胞微管伸入到免疫細(xì)胞中直接“劫持”免疫細(xì)胞的線粒體。針對(duì)癌癥某一發(fā)生機(jī)制的治療策略將營造新的免疫篩選壓力，迫使癌癥進(jìn)一步進(jìn)化，導(dǎo)致耐藥的產(chǎn)生。如何更準(zhǔn)確地掌握癌癥進(jìn)化規(guī)律，預(yù)測進(jìn)化方向，采取更科學(xué)、持續(xù)的治療策略，是癌癥進(jìn)化發(fā)育學(xué)需要進(jìn)一步研究的重要課題。

炎癥反應(yīng)是人體應(yīng)對(duì)感染和損傷的自我保護(hù)機(jī)制，APOBEC等固有免疫分子對(duì)于清除病毒有重要作用，是何種因素導(dǎo)致這一過程轉(zhuǎn)向?yàn)榇偈拱┌Y進(jìn)化的有害作用？遺傳物質(zhì)突變和修復(fù)是人體正常的生理現(xiàn)象，誘導(dǎo)突變產(chǎn)生是清除病原體的有效途徑，在何種情境下它們會(huì)向癌癥方向發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化？從癌癥進(jìn)化發(fā)育學(xué)的角度看，兩個(gè)平衡的打破是啟動(dòng)惡性病理進(jìn)程的關(guān)鍵：免疫失衡與遺傳損傷—修復(fù)失衡。

免疫失衡現(xiàn)象 炎癥反應(yīng)可分為急性炎癥和慢性炎癥。急性炎癥又稱可控性炎癥，免疫反應(yīng)程度處于精細(xì)調(diào)控且高度活躍的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，持續(xù)時(shí)間短，微生物感染或組織損傷消除后，機(jī)體免疫防御系統(tǒng)重新回到健康的平衡狀態(tài)，維護(hù)機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。急性炎癥一般認(rèn)為對(duì)機(jī)體有利，我們認(rèn)為該過程類似于中醫(yī)理論所說的“陽”。但是，當(dāng)病原體持續(xù)感染、免疫遺傳導(dǎo)致免疫應(yīng)答較弱等因素作用下，炎癥反應(yīng)無法徹底清除病原、持續(xù)處于過度反應(yīng)、無法恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，并導(dǎo)致自身組織的損傷，成為慢性炎癥狀態(tài)，又稱非可控性炎癥。這種有害的炎癥則類似于中醫(yī)理論的“陰”。炎癥免疫的“陰—陽失衡”從西方現(xiàn)代醫(yī)學(xué)觀念來看，可以體現(xiàn)為免疫增強(qiáng)性細(xì)胞和免疫抑制性細(xì)胞亞群的改變，以及相應(yīng)炎癥因子的表達(dá)差異。慢性非可控性炎癥可以持續(xù)損傷正常組織細(xì)胞，導(dǎo)致組織細(xì)胞持續(xù)壞死和增生，而組織壞死進(jìn)一步促進(jìn)炎癥，形成遷延不愈的慢性炎癥，導(dǎo)致“陰—陽失衡”持續(xù)存在，這也促進(jìn)了遺傳損傷—修復(fù)失衡的發(fā)生。

遺傳損傷—修復(fù)失衡現(xiàn)象 無論是對(duì)于人體細(xì)胞還是對(duì)于病毒，適度的突變數(shù)量是其幸存并進(jìn)化的關(guān)鍵。突變數(shù)量過少，則生物性狀過于保守，易于被免疫或治療壓力清除；突變數(shù)量過多，則易于超出自身承受范圍，導(dǎo)致迅速的自發(fā)性死亡，無法啟動(dòng)進(jìn)化過程。為維持基因組的穩(wěn)定，人體內(nèi)的遺傳損傷分子均有其制衡機(jī)制。以APOBEC為例，其制衡分子為尿嘧啶DNA葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶（uracil-DNA glycosylase， UNG）。UNG可以特異性識(shí)別APOBEC家族引起的突變并進(jìn)行切除，啟動(dòng)切除修復(fù)機(jī)制。UNG與APOBEC家族的分布范圍和功能活性也有高度一致性。但是，UNG和APOBEC平衡作用的效果，并不只是簡單的相互制約、相互抵消，而是既有牽制又有配合。當(dāng)UNG切除APOBEC導(dǎo)致的突變位點(diǎn)后，會(huì)在核酸鏈上留下一個(gè)缺口。后續(xù)會(huì)有三種不同的結(jié)局：大多數(shù)情況下，當(dāng)突變數(shù)量有限，缺口會(huì)修復(fù)為正確的堿基；當(dāng)突變數(shù)量增加，修復(fù)機(jī)制可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，發(fā)生新的突變類型；當(dāng)突變數(shù)量大量增加，會(huì)導(dǎo)致核酸鏈的解離。人體基因組大多數(shù)時(shí)間處在雙鏈結(jié)構(gòu)狀態(tài)的保護(hù)之下，短期內(nèi)的轉(zhuǎn)錄活動(dòng)形成的單鏈被APOBEC攻擊形成突變的概率較低，與UNG的修復(fù)處于低頻平衡水平。而在病原體感染引發(fā)炎癥反應(yīng)后，炎癥因子刺激APOBEC顯著上調(diào)[6]。這在短期內(nèi)仍然不會(huì)對(duì)人體基因組造成較大損害。可是當(dāng)炎癥反應(yīng)慢性化后，無論是APOBEC直接造成的突變，還是UNG長期高頻修復(fù)積累的錯(cuò)誤，均會(huì)成為癌癥進(jìn)化所需要的體細(xì)胞突變基礎(chǔ)。值得注意的是，過度的APOBEC突變反而會(huì)阻礙癌癥進(jìn)化的發(fā)生。比如，APOBEC家族中有兩個(gè)誘導(dǎo)變異類型完全相同的亞型：APOBEC3A和APOBEC3B。但是，APOBEC3A的誘變能力顯著高于APOBEC3B。為了維持生理穩(wěn)態(tài)，正常狀態(tài)下APOBEC3A僅有痕量表達(dá)，而APOBEC3B的表達(dá)量是APOBEC3A的10倍以上。在慢性炎癥和遺傳易感性因素的交互作用下，APOBEC3A和APOBEC3B都會(huì)上調(diào)。但是APOBEC3A顯著上調(diào)后引發(fā)的突變水平很容易超出細(xì)胞的耐受程度，導(dǎo)致細(xì)胞因?yàn)槎唐趦?nèi)的急性遺傳損傷而凋亡，失去繼續(xù)進(jìn)化的機(jī)會(huì)。因此，促進(jìn)APOBEC3A上調(diào)的遺傳易感性反而會(huì)降低膽管癌、膽囊癌和腎癌等多種癌癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。相反，APOBEC3B由于誘變能力相對(duì)溫和，即便表達(dá)上調(diào)后，其誘導(dǎo)的突變水平仍然在細(xì)胞耐受范圍內(nèi)，所以促進(jìn)APOBEC3B上調(diào)的遺傳多態(tài)性會(huì)增加多種癌癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[7]。

我國是肝癌大國，HBV慢性感染導(dǎo)致肝細(xì)胞癌發(fā)生不僅是重要的公共衛(wèi)生問題，也是研究癌癥進(jìn)化發(fā)育現(xiàn)象的良好模型。HBV在人體內(nèi)同樣受到免疫微環(huán)境的壓力篩選并發(fā)生進(jìn)化，其數(shù)量、抗原抗體水平以及變異規(guī)律是反映炎癥微環(huán)境動(dòng)態(tài)變化的重要線索。在HBV感染初期，免疫清除壓力弱，提示病毒復(fù)制活躍程度的HBeAg呈現(xiàn)陽性，HBV以野生型為主；隨后免疫反應(yīng)增強(qiáng)，HBeA轉(zhuǎn)為陰性，HBV的變異水平上升。HBV變異一方面賦予病毒逃避免疫的能力，比如免疫細(xì)胞識(shí)別表位的缺失；另一方面則體現(xiàn)出促進(jìn)癌癥發(fā)生的變異。比如HBV前S區(qū)和X區(qū)的部分變異，在慢性乙型肝炎—肝硬化—肝癌的進(jìn)化過程中，這些變異的頻率逐漸提高。功能研究發(fā)現(xiàn)，這些變異或直接激活癌癥信號(hào)通路，促進(jìn)細(xì)胞獲得更強(qiáng)的增殖能力；或者刺激炎癥通路，通過維持慢性炎癥微環(huán)境，間接促進(jìn)癌癥進(jìn)化。

HBV突變不僅與癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，更影響著抗病毒治療對(duì)于延長肝癌患者生存期的有效程度[8]。我們?cè)谀笅際BV垂直傳播的隊(duì)列中發(fā)現(xiàn)，母親如果是HBV慢性感染者，其體內(nèi)會(huì)攜帶野生型和多種變異型HBV，雖然變異型HBV致癌能力更強(qiáng)，但是野生型HBV更易感染新生兒[9]。1—15歲的兒童在感染野生型HBV后，與癌癥相關(guān)的HBV變異又再次被篩選出來并逐漸累積，但由于感染時(shí)長短于其母親，因此高危HBV的變異頻率仍然低于母親。HBV病毒在物種間的進(jìn)化極為保守，但是在人體內(nèi)卻出現(xiàn)上述迅速進(jìn)化的現(xiàn)象，這應(yīng)是慢性炎癥篩選的結(jié)果。但是，這樣進(jìn)化的方向，HBV自身會(huì)喪失感染新個(gè)體的優(yōu)勢，而其致癌性會(huì)導(dǎo)致宿主的死亡，變異HBV會(huì)隨宿主的死亡而終止進(jìn)化，表現(xiàn)為“末路進(jìn)化”特征。

人類為攻克癌癥付出了大量的努力。受限于當(dāng)前的技術(shù)、資源和認(rèn)知水平，研究者僅能對(duì)癌癥發(fā)生規(guī)律中的某一個(gè)環(huán)節(jié)或某一個(gè)分子展開分析。因此，絕大部分的研究是盲人摸象式地推進(jìn)，迫切需要一個(gè)合理的理論假說來減少試錯(cuò)過程，避免時(shí)間和資源的浪費(fèi)?！鞍┌Y進(jìn)化發(fā)育學(xué)”理論由我國研究者獨(dú)立創(chuàng)新提出，國內(nèi)外新涌現(xiàn)的研究證據(jù)支持了該理論的核心假設(shè)，而且高通量測序、單細(xì)胞測序、干細(xì)胞誘導(dǎo)分化類器官等技術(shù)的進(jìn)步，也為進(jìn)一步驗(yàn)證和修正該理論提供了有力的支持。可以預(yù)見，它將為理解癌癥、治療癌癥、預(yù)防控制癌癥提供更多助力。

[1]曹廣文. 癌癥進(jìn)化發(fā)育學(xué). 上海： 第二軍醫(yī)大學(xué)出版社， 2016.

[2]曹廣文. “癌癥進(jìn)化發(fā)育學(xué)” 理論的關(guān)鍵功能分子及其在惡性腫瘤防治中的作用. 中國癌癥防治雜志， 2023， 15（2）： 118-128.

[3]曹廣文. “癌癥進(jìn)化發(fā)育學(xué)”理論進(jìn)展及其在肝細(xì)胞癌靶向/免疫治療中的作用. 腫瘤防治研究， 2022， 49（8）： 747-755.

[4]Cao G W. Cancer Evo-Dev， a novel hypothesis derived from studies on hepatitis B virus-induced carcinogenesis. Hepatoma Res， 2017， 3： 241-259

[5]Liu W， Deng Y， Li Z， et al. Cancer Evo-Dev： a theory of inflammation-induced oncogenesis. Front Immunol， 2021， 12： 768098.

[6]Liu W， Wu J， Yang F， et al. Genetic polymorphisms predisposing the interleukin 6-induced APOBEC3B-UNG imbalance increase HCC risk via promoting the generation of APOBEC-signature HBV mutations. Clin Cancer Res， 2019， 25（18）： 5525-5536.

[7]Liu W， Ji H， Zhao J， et al. Transcriptional repression and apoptosis influence the effect of APOBEC3A/3B functional polymorphisms on biliary tract cancer risk. Int J Cancer， 2022， 150（11）： 1825-1837.

[8]Yin J， Li N， Han Y， et al. Effect of antiviral treatment with nucleotide/nucleoside analogs on postoperative prognosis of hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma： a two-stage longitudinal clinical study. J Clin Oncol， 2013， 31（29）： 3647-3655.

[9]Li Z， Xie Z， Ni H， et al. Mother-to-child transmission of hepatitis B virus： evolution of hepatocellular carcinoma-related viral mutations in the post-immunization era. J Clin Virol， 2014， 61（1）： 47-54.

關(guān)鍵詞：癌癥 進(jìn)化 發(fā)育 變異 炎癥 ■