續(3) 【是誰改變了你的基因】
在上一篇,我們談到了細胞中基因是如何由DNA鹼基構成。我們說,每個正常細胞
都是嚴格按照基因中的DNA鹼基編碼,完成它自己一生的使命。有趣的一點是:雖然
每個細胞都有一整套的基因DNA編碼(即,細胞的生長藍圖),但每個細胞只根據自身
所在的器官功能,有選擇地讀取全套細胞生長藍圖中的一小部分,完成自己的使命。
這頗像我們大學裡每個系專業的學生從圖書館裡的書架上取書閱讀。儘管圖書館裡
的書架上包羅萬象地有各專業的書籍,但不同專業的學生只從書架上選取他們本專
業的書籍。細胞的這一功能是由管理遺傳信息的那部分負責的,這些功能在受
精卵從一開始分裂最初那批母細胞時就從父體母體那裡承繼來了,這些是細胞與生
俱來的功能。
細胞生長藍圖裡的基因規定了細胞的日常活動,比如:上面說的有選擇地讀取其他
基因信息,參於構造組織和器官的活動,執行着機體日常的新陳代謝活動,等等。
所有這類活動都是巨複雜的機體生物化學活動,都需要由許許多多基因參與其中。
可以想象,這期間,任何一個重要基因的鹼基編碼出了故障,後果將不堪設想。
但是,科學家們在長期的實驗中發現,參與上述許多活動的基因,即使它們發生了
變異或損壞,也大多不會導致癌症,它們或者被機體自動修復了,或者最多只會出
現其他非癌症類型的疾病。
細胞生長藍圖里有這樣一類基因,它們指導着一個細胞何時開始分裂生長,何時停
止分裂,何時休眠。只有當這一類基因出現變異和缺損時,一個正常細胞才有可能
轉變成癌細胞(當然,還要有其他條件)。這是因為,我們已經說了多次,一個癌細
胞的最主要特徵是:一旦形成,便在人體內不斷生長,並不再自然死亡。
上面這個發現使科學家們大大縮小了找出癌症起因的範圍,使他們收攏目光,把研
究的重點只放在那一類指令着細胞生長,發展,死亡的基因身上,而可以忽略其他
許多非常複雜的基因。
因為只有這一類管理和指導着細胞生長,發展,死亡的基因,只有當它們出了錯誤,
一個正常細胞才可能蛻變為癌細胞,所以,人們把這類基因稱為癌基因。人體有癌
基因並不是癌症,相反,癌基因是每個正常人身上不可缺少的基因類型,原因是不
言而喻的。
舉個例子。
我們人體有一套嚴格管理着細胞死亡的機制。這個機制叫做“細胞的組織化死亡”,
或者稱之為:“細胞的編程性死亡”。比如,母體中未出生的胚胎,當他的五指從
相連發展到分開時,手指與手指間相連部分的組織細胞就被人體指令死亡了。通常,
我們成年人每天的新陳代謝活動,也導致許多細胞的死亡。成年人每天的平均細胞
死亡數字是500億到700億,這是正常的。
嚴格管理着細胞死亡機制的基因主要是P53基因(當然還有其它基因參與其中)。當P53基
因一旦發現細胞基因複製錯誤,或有其他“不速之客”突入細胞內部,或是某個癌
基因被不當地激活,P53基因就立即啟動細胞自身的“凋亡”程序,使本細胞迅速自
殺身亡。這是我們人體免疫防衛系統裡的重要環節,它是我們人體細胞防止癌變的
重要機制。
但是人體的細胞生長藍圖里還包含着bcl-2這個基因。這個基因參與在“細胞的組織
化死亡”活動中。而這個基因的主要作用是防止“細胞的組織化死亡”被失控使用。
可以設想,如果一旦很多細胞本身的P53基因出了故障,“細胞的組織化死亡”被失
控激活,很多正常細胞就都自殺了。
如果bcl-2這個基因蛋白被處於過度表達狀態,那就表示bcl-2基因處於激活中,它
能立即阻斷P53基因的“細胞程序化”死亡作用。所有本來應該立即死亡的細胞將不
再死亡。
有一種類型的淋巴癌細胞的形成是這樣的:它們本來是正常的淋巴細胞。正常的淋
巴細胞是我們人體免疫系統的一部分。正常淋巴細胞工作到“老齡”時,如果不再
能產生出有用的抗體,就被P53基因的“細胞程序化”死亡作用自動凋亡,這是人體
正常的代謝活動。可是有一類淋巴細胞卻能在P53基因的死亡作用啟動前就激活bcl-2基
因,使P53基因的死亡作用失效,從而這類淋巴細胞成功實現了死亡大逃亡,從正常細胞蛻
變成淋巴癌細胞。
但一個淋巴細胞是如何具有激活bcl-2基因的能力呢?進一步的研究發現:這類淋巴
細胞的細胞核里的14號染色體和18號染色體發生了易位。本來bcl-2基因只包含在18號
染色體之內,發生移位後的bcl-2基因被14染色體的重鏈增強元素所過渡增強,於是
bcl-2基因就被激活了。
細胞核里的14號染色體和18號染色體發生易位這樣的情況引起的細胞癌變,顯然不
同於慢性肝炎患者得上癌症的情況。由肝炎轉為肝癌與雌激素對乳房和卵巢的致癌
作用(歸咎到上皮細胞在雌激素驅動下的階段性反覆增殖)是一樣的原因:細胞的不
斷分裂使基因複製出現錯誤。但是在淋巴癌的情況下,顯然不存在大規模反覆的細
胞分裂。
其他許多病例也說明在不存在反覆的細胞分裂情況下,細胞發生了癌變。在淋巴癌
的情況下,是染色體的易位導致bcl-2基因的激活,但在其他類型的癌症,則是不同
的基因參與其中。
上面這個例子給癌症的治療增加了第二個難度:科學家們必須找出引起各類癌症
的癌基因,破譯他們DNA的鹼基排序,從而找出它們變異的原因和防止這類變異的對
策。以前,找出一個癌基因並破譯它的構成常常要花費科學家幾年時間,在不久的
將來就能壓縮到幾個月,這要拜託人類基因組工程在人類基因的分類和定位方面不
斷取得進展,為最終攻克癌症縮短了時間。這裡的匹夫老師說,現在有的科研單位
找出你的全基因排序,收費也不貴了。但基因的分析,花費還是很昂貴的,有些還很難
破譯。
在不同於基因藍圖複製引起的癌症中,科學家們長期以來分成了兩大派別:一派認
為是病毒的入侵引起了細胞的癌變,另一派認為是化學物質的誘導引發了細胞的癌
變。這兩派都有理論和實驗證據作為依據,而且先後各自認為他們找到了癌症的起
因。
這兩派前赴後繼,經過幾代人的努力,在長期的論戰中最後殊途同歸,從眾多基因
中最終證實和找到了一小組基因,為癌症的形成和起因奠定了堅實的理論基礎。
(待續)