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同樣的DNA損傷,腫瘤卻走上不同道路:遺傳背景改寫癌症演化

研究人員在四種遺傳背景不同的小鼠中重複誘發肝腫瘤,發現先天基因差異會左右癌細胞選擇哪些驅動突變、是否複製整套基因組,以及哪些早期細胞族群得以存活。

By SURL BioNews

癌症並非只由後天累積的突變決定。一項發表於《Nature》的小鼠研究顯示,即使性別、生活環境與致癌物暴露相同,個體原本繼承的遺傳背景,仍可能把腫瘤推向不同的演化路徑。這項結果為何相似的DNA損傷未必帶來相同癌症風險,提供了直接的實驗證據。

研究團隊對四種遺傳差異明顯的雄性近交系小鼠施以相同的二乙基亞硝胺(DEN)。這種化學物質會造成DNA損傷並在肝臟誘發腫瘤。研究者共分析581個腫瘤,結合組織病理、全基因組定序與轉錄體定序,在控制外在條件後比較腫瘤如何形成與分化。

四種遺傳背景的腫瘤大多走向同一個終點:95%帶有活化MAPK訊息路徑的可能驅動突變,包括Braf、Hras、Egfr或Kras。然而,各品系偏好的基因與特定胺基酸變化並不相同。換言之,致癌壓力雖把細胞推向相似的生物途徑, inherited genome 所形成的細胞環境,卻會改變哪一種突變最有利於生長。

差異也出現在腫瘤形成的門檻。最容易罹患肝腫瘤的C3H小鼠,腫瘤通常只找到一個驅動事件;其餘品系往往需要至少兩個。C3H腫瘤還保留較多早期次克隆,顯示多條細胞支系能持續共存;較具抗性的品系則經歷較強的支系淘汰。研究者據此推測,某些遺傳背景可能讓細胞只需較少關鍵變化便能開始擴張。

先天差異也牽動基因組穩定性。不同品系在突變負荷、整套基因組複製及染色體異常上呈現不同模式,其中CAROLI小鼠有相當一部分腫瘤出現可能發生於早期的全基因組複製。這些結果指出,遺傳背景不只影響是否容易長出腫瘤,也會介入DNA受損後的修復、選擇與克隆競爭。

不過,這仍是以特定化學致癌物誘發的雄性小鼠肝腫瘤實驗,不能直接推定人類祖源差異會造成同樣結果,也不足以立即改變個人的篩檢或治療方式。它較重要的意義,是證明幅度不大的遺傳差異確實能重塑癌症演化;未來仍須在人類腫瘤與更多癌種中驗證,才能判斷這類資訊能否用於更精細的風險評估、預防與治療選擇。

References

  1. University of Cambridge / EurekAlert!
  2. Nature
  3. PubMed / U.S. National Library of Medicine