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不久前,瑞士Agora转化癌症研究中心的Douglas Hanahan教授,在2011年版的基础上引入了4个新癌症特征,用以解释恶性肿瘤发生、开展、治疗响应特性的机制。

国际顶级刊物Cancer Discovery(IF=39)2022年1月刊的封面是一个“金色指环”,指环侧面镶嵌的是肿瘤学界经典综述系列“Hallmarks of Cancer”(癌症的特征)最新版总结的14大癌症特征。

图片来自Cancer Discovery
2000年,麻省理工学院的Robert A. Weinberg教授和Douglas Hanahan教授共同在Cell 杂志上发表了第一版“The Hallmarks of Cancer”。文章问世后,一时洛阳纸贵,立刻成为领域内的经典综述,后来更是成为Cell 杂志历史上被引用次数最多的综述之一(现在已经超过37000次)。

2011年,两位教授对原来的6大癌症特征进行了更新和拓展,与时俱进撰写的“Hallmarks of cancer: the next generation”仍旧发表在Cell 杂志上,现在已被引用超过57000次。

十年如烟,转瞬即逝,如今2022年的第三版“Hallmarks of Cancer”正式发布,而作者只剩下其中一位。公开资料显示,Robert A. Weinberg教授(1942~)今年将届八十高寿,而Hanahan教授(1951~)也已过古稀之年。惟愿祝愿两位教授健康长寿,Bitpay也更需珍惜这“十年凝一篇”的佳作。小编将尽力梳理这篇经典综述的核心内容,以作抛砖引玉之用,让更多读者顺利获得“The hallmarks of cancer”认识癌症并对肿瘤生物学产生兴趣。

第一版(2000年):癌症6大特征
“癌症的6大特征”凝练了过去近百年的肿瘤研究,为理解癌症的多样化表型搭建了一个基础逻辑框架。肿瘤的发生开展是渐进化、多步骤的,在正常细胞转变为肿瘤细胞的过程中,逐步取得这些标志性功能,并最终演变成恶性病变。

1.自给自足的生长信号:如H-RAS致癌基因的激活。
6.组织侵袭和转移:如E-钙黏蛋白的失活。
第二版(2011年):癌症10大特征
这一版在原有的6大特征的基础上增加了4个新特征,分别是:细胞能量代谢的失控(deregulating cellular energetics),逃避免疫清除(avoiding immune destruction),肿瘤促炎症作用(tumor-promoting inflammation),基因组的不稳定性和突变(genome instability and mutation),并将原有的6大特征概念的内涵和外延进行了一些调整。

新增加的4大特征考虑了肿瘤代谢、肿瘤免疫以及基因组不稳定性在肿瘤发生开展过程中的重要作用。新增特征中,前两个被定义为“初现特征”,还未得到全面验证;后两个被定义为“赋能特征”,因为正是导致了肿瘤异常状态的后果。此外,作者还明确了观点,即肿瘤的开展不仅是肿瘤细胞数量的增加,也需要围绕“肿瘤微环境”进行理解。
2、“逃避生长抑制” vs “细胞周期依赖性激酶(CDK)抑制剂”;
3、“逃避免疫清除” vs “激活免疫的抗CTLA-4单克隆抗体”;
4、“无限复制的能力” vs “端粒末端转移酶抑制剂”;
5、“肿瘤促炎症作用” vs “选择性抗炎药物”;
6、“激活浸润和转移” vs “HGF/c-Met抑制剂”;
7、“促血管生成” vs “VEGF抑制剂”;
8、“基因组的不稳定和突变” vs “PARP抑制剂”;
9、“抵抗细胞死亡” vs “诱导凋亡的BH3类似物”;
10、“细胞能量代谢的失控” vs “有氧糖酵解抑制剂”;

第三版(2022年):癌症的14大特征
在原有10大特征的基础上,再度增加了4个特征,分别是:解锁表型可塑性(Unlocking phenotypic plasticity)、非突变表观遗传重编程(Non-mutational epigenetic reprogramming)、多态性的微生物组(Polymorphic microbiomes)和衰老细胞(Senescent cells)。

其中,表型可塑性和细胞衰老归于初现特征(Emerging hallmarks),需进一步更全面的研究和验证;表观遗传重编程和微生物组多态性被定义为赋能特征(Enabling characteristics),表明其是肿瘤开展和其他特征取得的驱动性因素。
新增的4大特征具体内容如下:

2. 非突变表观遗传重编程(non-mutational epigenetic reprogramming):表观遗传即DNA序列没有发生变化,但基因功能发生了可遗传的变化。也包括三个方面:诱导表观重编程的环境机制、表观调节异质性和肿瘤微环境基质细胞的表观调控。

3. 多态性的微生物组(Polymorphic microbiomes),大量存在于结肠、其他黏膜及其连接部位,或肿瘤内部的微生物群落构成肿瘤的微生物组。肿瘤微生物组具有极高的多态性,对于肿瘤发生开展和治疗响应具有重要作用。

4、衰老细胞(Senescent cells):细胞衰老通常被认为是维持组织稳态的一种不可逆的抑癌性保护机制,然而越来越多的证据表明,在某些情况下衰老细胞可以顺利获得衰老相关分泌表型(SASP)等方式促进肿瘤的发生和开展。不过,衰老作为一个肿瘤标志的研究仍在起步阶段,还需进一步的广泛验证和严谨审视。

全文总结
癌症的概念化、特征化概括可作为一种工具,将跨越癌症表型和基因型的复杂性凝练为一套简洁理论。随着对癌症发生、开展机制的认识不断深化,癌症的多种特性也表现出概念化为特征的潜力。在新增加的几个特征中,表型可塑性及分化中断共同构成一个独立的特征,而非突变性的表观遗传重编程和多态微生物群落均构成独特的、有助于其他的赋能特征(enabling characteristics)。此外,不同来源的衰老细胞也可被视为肿瘤微环境中具有重要功能的细胞类型,因此也被添加到“初现特征”中进一步考察。
癌症的多样性具有广度和范围,其多样性表现跨越了遗传学、细胞和组织生物学、病理学,和治疗响应特征。癌症包含的各种疾病的多种表现形式呈现出海量“大数据”。而癌症特征的综合化概念有助于逐步提炼为一套科学理论。
参考文献:
1.Douglas Hanahan,Robert A. Weinberg.The Hallmarks of Cancer.Cell. 2000; 100(1): 57-70.
2.Douglas Hanahan,Robert A.Weinberg. Hallmarks of Cancer: The Next Generation. Cell. 2011; 144(5): 646-674.
3.Douglas Hanahan. Hallmarks of Cancer: New Dimensions. Cancer Discov. 2022; 12: 31-46.
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