牛津通识读本：癌症 [3]
然而，公共和经济政策近来发生了变化，为男性治疗和研究该病投入的资金增加了。部分程度上，这无疑是由于制药业终于意识到，针对这一西方世界最大的男性癌症杀手的投入，利润空间不可限量。科林·鲍威尔、罗杰·摩尔和鲁道夫·朱利安尼等重要公众人物的态度也发生了变化，他们开始愿意公开谈论自己接受该病治疗的情况了。
最后，在癌症治疗政治活动这一背景下，吸烟和公共政策的问题也值得一提，因为在过去的几十年里，这个问题在世界各地差异很大。不久前，烟草公司实际上还在投放这样的广告标语，说某种香烟是医生们偏爱的品牌。吸烟与各种癌症风险增加之间的关联是流行病学研究的成就之一，使得发达世界吸烟率和与之相关的各种疾病的患病率大幅下降。促成这一结果的有一系列措施，从立法（禁烟）到教育（禁止广告和赞助，健康警示语），再到财政（对该商品征税，这是额外的收益，可用于给吸烟者收拾残局，支付所需的医疗费用）。然而，发展中世界的情况不同：吸烟仍被认为很“酷”，针对年轻人的广告和营销也支持这种暗示，而在欧洲和北美，越来越多的人认为抽烟是遭人唾弃的行为，只配在寒冷的大门外进行。此外，大型跨国烟草公司在把金钱带给发展中国家的同时，也拥有了强大的政治影响力，可用于缓和公共卫生对这种习惯的口诛笔伐（西方世界就曾抨击声不断）。再加上发展中国家年轻的人口结构，发展中世界与吸烟相关的癌症——肺癌、膀胱癌、咽喉癌、口腔癌——将在未来几年流行开来。在中国这样迅速现代化、生活标准提高、预期寿命延长的国家，预计这将导致这些癌症的发病率大幅增加。
第二章 癌症的发展
为理解癌症的发展，有必要了解一点细胞生物学的基础知识。细胞是所有生物的基本组成部分。从酵母菌这种最微小的生物到最庞大的蓝鲸，全都由细胞组成，人体也一样。某些动物——如酵母菌——是单细胞的；包括我们在内的其他动物都是由不同类别的很多细胞组成的，包括血液、骨骼、大脑、肾脏，诸如此类。有机体的所有细胞都有其精心控制的生命周期。该周期的控制一旦出现问题，癌症就发生了，导致一群细胞不受控制地生长，它们可以扩散到体内的其他结构并造成破坏。本章重点讨论癌症的发展，以及理解这一历程所需的基础生物学知识。我还会阐述对于病因的理解是如何能够用来确定治疗策略的。
就理解肿瘤[2]而言，细胞的关键部分是细胞核，那里有包含基因密码的脱氧核糖核酸（DNA）。图9是DNA分子的示意图。DNA受损导致异常的、不受控制的细胞生长，这是肿瘤发生的根本原因。值得注意的是，尽管不同细胞的外观和功能或许迥然不同（例如神经细胞、肌肉细胞以及血细胞等），特定有机体内的所有细胞却共享着相同的DNA密码。DNA聚集而成的长链被称为染色体，每个人类细胞里都有23对染色体。在每条染色体中，基因排布在DNA上，每个基因编码产生一种蛋白质。我们可以把基因和染色体想象成一座图书馆，23对染色体中的每一对都是一个独立的卷册，21 000个基因中的每一个都是该卷册中的一页说明书。在概念上很容易理解一页说明书的损坏何以导致细胞性状的改变。本章将历数这些不同结构的功能和相互作用，以及它们何以出错，从而导致某种肿瘤的发展。
每个人的生命都始自一颗受精卵，它首先发育成一团相同的细胞，然后逐渐生长、编组、发育成一个完整的复杂个体。细胞从这个初始的群组发育成高度专门化的亚型的过程是大自然最绝妙的复杂过程之一，但它却在我们的周围和体内不断发生。这显然需要一个错综复杂的制衡网络。它需要相邻细胞之间的交流，以确保在适当的时间遵循正确的发育路径。它需要以最少的中断来清理和消除不再需要的细胞［这个过程称作细胞凋亡（apoptosis），源自希腊语，意为“花瓣的脱落”］。随着器官的发育，它们必须发展自己的血液供应并加以维护，以应对损伤。它需要各器官系统彼此交流，例如神经要与它们所控制的肌肉联系。内分泌（激素）腺体要加以协调，才能周期性（如卵巢）或是应激性（如肾上腺）地产生其产物。这是随着每个器官系统的生长和发育，以协同的方式通过基因的打开或关闭来实现的。一旦生长过程结束，动物成形，就必须维持各个组织，修复损伤，并持续综合管理——供应和加工养分，清除废物，如此等等。我们越是思考所有这些任务令人叹为观止的复杂度，就越是感叹此事非同寻常：整个过程在大多数人身上如此可靠地运作了这么多年，而肿瘤——从本质上说就是不受管制的细胞分裂——的发生频率却并未升高。
DNA的结构和功能
如上所述，遗传密码储存在人体细胞的23对染色体里。每一条染色体都由一个很长的DNA分子组成，其中包含着基因，点缀着间隔序列。每个基因的两侧都是DNA区域，控制某个特定基因的开启或关闭。例如，肌肉细胞的关键组分肌凝蛋白的基因编码会在需要的地方——肌肉中——开启，在其他不需要它的组织比如神经细胞中关闭。开关网络显然对于调控细胞行为非常关键，对这些控制的研究是癌症研究的主要内容——如果控制失灵，细胞就会毫无节制地生长，肿瘤发生时就是如此。
为了理解细胞如何行使所有这些功能，有必要多了解一点DNA的结构，以及嵌在DNA分子中的密码如何被翻译为最终产物，即功能有机体。DNA是脱氧核糖核酸的缩写。1953年，克里克和沃森发现了DNA的双螺旋结构，早在这一著名的发现之前，人们就已经知道它含有遗传密码了。DNA分子（图9所示）是交互排列的两个组件所形成的一条长脊，这两个组件分别是一种糖（称作脱氧核糖）和一种磷酸基团，后者连接着腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶四种所谓的碱基分子（简称A、G、C、T）。这些碱基沿着DNA分子的脊排列，形成了A—T和C—G相互连接的两组互补配对。DNA的双螺旋性质来自（正链或正意的）一股和与之互补的反意股相匹配，A与T配对，C与G配对，以此类推。如此一来，A—T对和C—G对就构成了维持DNA双链的双螺旋结构的“胶水”。结合过程的互补性质意味着如果把两条链分开，每条链都用作两组新链的模板，就能得到与起初那个DNA分子完全相同的两个副本。
图9 DNA的结构
DNA可以制造与自身完全相同的副本这种固有性质，是地球上所有生命的基本特性之一。从最简单到最复杂的，所有生命都非常严格地保留了DNA的结构。复制过程同样极其精确。错误率如此之低，以至于需要很多世代才能累积出显著的差异——遗传“漂变”率——这也是演化生物学的基础之一。回到遗传学的“图书馆藏书”这个比喻上来：细胞每一次分裂，都必须把全部23对各卷册以及其中的21 000个基因（信息的“书页”）“逐字”记录。有时，一个逗号、字母或句号会发生打字错误。在大多数情况下，就像在书中一样，这种错误不会改变意义，但有时会发生重大改变，从而导致子细胞携带了改变（称作突变）后的功能。顺便提一下，随机的微小差异数量可以在进化树上追查，如此便可估计某一对特定的物种是何时开始分化的。
基因，以及基因表达的控制
基因是组成DNA的基本单位。一个基因包含了一种蛋白质的密码。蛋白质可以具有多种功能，从结构性的功能，例如一种构成细胞内部“骨架”的名为微管蛋白的蛋白质，到运作性的功能，例如形成可收缩的肌肉的部分。DNA中的信息借以转录为一种（RNA里的）讯息，随后转录到某种单一的蛋白质之中，这一信息流正是生物学的核心概念之一。
蛋白质是细胞的重要组件，负责所有的重要活动。诸如脂类和糖类等其他构件都是作为蛋白质活动的结果而生成的。因此，蛋白质显然必须具有一系列的功能。这些功能包括：在细胞内部和细胞间传送信号；充当结构（一种微观的脚手架）；以及有一种非常重要的蛋白质——酶，这种蛋白质作用于其他的生物分子，促使新分子的形成。这个过程可以是毁灭性的，比如分解食物的消化道分泌物（以及洗衣粉！）中的酶；也可以是建设性的，比如参与为细胞制造新分子的酶。
基因产生蛋白质的过程涉及基因转录成细胞核内的一种信使核糖核酸（mRNA）分子。RNA分子的结构与DNA相似，但在关键方面有所不同。首先，主链中的脱氧核糖（DNA中的D）被核糖（RNA中的R）所代替。其次，该分子是单链的。最后，胸腺嘧啶（T）碱基被尿嘧啶（U）所代替，但配对保持不变。
为了制造RNA，DNA的双螺旋临时“解开”形成两条单独的链。随后组装出一个互补RNA并将其运出细胞核，进入细胞质，DNA链再次合上。这个过程被称作转录（如图10所示），是生物学的另一个重要部分。
一旦进入细胞质，这个信使RNA就必须被转化成蛋白质，这是嵌在DNA中的密码被翻译成功能性蛋白质的第二个重要部分。第二种RNA——称作转运RNA——提供了信使RNA和蛋白质构件之间的联系。这个翻译过程的关键之处在于嵌在DNA中的三联体密码。蛋白质和DNA一样，都是由更简单的分子链组成的。蛋白质的构件被称作氨基酸，可以连在一起，形成实际上无穷无尽的长链。基本的氨基