1666年一场伦敦大火,敲醒了城市对消防安全的警钟,同时也让人认识了癌症的威力。大火过后,新消防法案诞生,其中一项要求是烟囱要设计得更小更曲折,以降低火灾的发生率。
这一改变却在不经意间,为一群孩子带来了沉重的苦难。
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以往用于清洁烟囱的长柄刷子,面对新形状的烟囱变得无能为力。于是,一个残酷的解决办法出现了——派小孩子去清扫。在那个时代,许多孩子被父母卖掉,孤儿的存活率更是低得可怜,基本都在10%以下。为了不被饿死,这些幼小的生命别无选择,只能冒着生命危险,爬上还冒着热气的烟囱去清扫烟灰。
这些清扫烟囱的学徒,最小的仅有3岁半,大多数也不过6岁出头。他们不知道,烟囱烟灰中的苯并芘是一种强致癌物。这些烟灰会沉积在他们的阴囊、皮肤的皱褶处,引发慢性刺激,进而导致疾病。有些孩子一开始会出现所谓的烟尘油,如果发现得早,还能用剃须刀割下来,防止病情进一步恶化。但要是未能及时处理,癌细胞便会无情地侵入皮肤,甚至进入阴囊和睾丸。
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苯并芘
癌症就像一个隐藏在多细胞生命历程中的“阴影”,从地球生命的发展来看,前半段时间里,所有生物都是单细胞生物。大约在17亿年前,多细胞生物开始出现,多细胞生物比单细胞生物更大、更复杂,也具备更强的能力。但细胞想要共同生活和工作,就必须遵循严格的合作与协调规则。人体免疫系统中的白细胞,会为了机体的安全而英勇“牺牲”。
在多细胞生物体内,细胞之间相互作用、相互依赖,肝脏依赖肺细胞吸收氧气,身体其他部位则依赖肝脏为血液排毒。为了保证生物系统的良好运转,每个细胞都有自己的“边界”,不能随意移动或生长,肝细胞就不能长到隔壁的肺里去。多细胞生物利用促进生长的基因和抑制生长的基因来严格控制细胞的生长过程。这其中,原癌基因和抑癌基因起着关键作用。
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原癌基因和抑癌基因
原癌基因是进化过程中存在于正常细胞内的一类高度保守的DNA序列,在正常细胞的增殖、分化和胚胎发育过程中,它发挥着重要的调控作用,是细胞正常代谢所必需的。通常情况下,原癌基因处于非激活状态。一旦它被激活,细胞就会像脱缰的野马一样,失控生长,从而导致癌症,此时被激活的原癌基因就被称为癌基因。
与之对应的是抑癌基因,它存在于正常细胞当中,就像细胞生长的“刹车”,可以减缓细胞分裂、修复DNA错误,或者在必要时指示细胞凋亡。当抑癌基因无法正常工作时,细胞同样可能会失控生长,走上癌变的道路。
癌症与单细胞生物:相似的“特质”当我们对比单细胞生物和癌症时,会发现它们之间有着惊人的相似之处。单细胞生物在适宜的环境下,会不惜一切代价地生长和复制,只要资源充足,它们甚至可以实现“永生”。它们还能四处移动,寻找最有利于自己生存和繁衍的环境,并且在能量获取方面,使用最原始的糖酵解方式。
癌细胞也具有持续复制和生长的特性,人体正常细胞的生长受到严格的控制和协调,当身体某个部位出现伤口时,生长通路会被短暂激活,一旦伤口愈合,生长就会放缓并恢复常态。但癌细胞却对这些规则视而不见,即便在对身体不再有益的情况下,依然会持续保持增值信号,疯狂生长。
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癌细胞复制生长
在复制能力上,正常细胞通常在复制40-70次后,由于染色体端粒的逐渐缩短,就会停止分裂,并启动细胞凋亡过程,这就像是细胞的“寿命时钟”。而癌细胞却掌握了“永生的密码”,它们会产生一种端粒酶,这种酶可以增加染色体末端端粒的长度,让端粒永不变短,从而使得癌细胞能够肆意持续地分裂,阻断了细胞的自然凋亡。
在能量利用方面,细胞有两种将葡萄糖代谢为能量的方式,分别是氧化磷酸化和糖酵解。对于每个葡萄糖分子,氧化磷酸化产生的能量是糖酵解的15倍以上,所以在有足够氧气的情况下,正常细胞几乎总是选择效率更高的氧化磷酸化。癌细胞却反其道而行之,即便在氧气充足时,也依然偏好使用效率较低的糖酵解途径,这一现象被称为瓦氏效应。
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端粒酶
虽然糖酵解产生能量的效率低,但速度快,并且能为细胞生长提供所需的基本建材,以满足癌细胞快速生长的需求。当多细胞生物体内细胞间的合作模式失控,细胞在该凋亡的时候不凋亡,反而疯狂生长,就会发生癌变,这其实是多细胞合作破裂的结果,细胞向着单细胞性逆转,最终给宿主带来毁灭性的后果。
揭开致癌物的“面纱”究竟是什么因素刺激了癌症的发生呢?这就不得不提到致癌物。在众多致癌物中,石棉是一个典型的例子。20世纪初,工业革命的浪潮让石棉成为一项世界性的产业。石棉纤维可以支撑轻质编织,如用于制作衣服或作为墙壁和管道的保温材料,它既防火,又是很好的绝缘体,因此被广泛掺入混凝土和其他建筑材料中,以提高防火安全性。
从19世纪起,意大利政府甚至在银行票据中加入石棉。这些做法让大多数人长时间暴露在石棉环境中。随着石棉使用量的不断增加,肺部疾病的发生率也越来越高。1906年,记载了首例石棉致死病例,在一名33岁的石棉纺织工人肺部发现了大量石棉纤维,这些纤维在体内不断累积,最终导致他窒息而死。不仅如此,石棉还具有致癌性。
到1938年,有报告显示石棉会导致一种罕见的肺癌。但石棉公司为了自身利益,试图掩盖这一事实,找来研究员加德纳博士证明石棉的安全性,结果却适得其反,加德纳博士最终证明了石棉确实致癌,可石棉公司却选择封锁消息,继续从石棉产业中获取丰厚利润。
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石棉致癌病例
在广泛采用石棉作为家庭建筑材料之前,这种罕见肺癌的基准发病率大约为1/1,000,000,到1976年,发病率已跃升至百万分之1.5万。直到1987年,世卫组织下的国际癌症研究机构才将石棉列为一类致癌物。研究表明,石棉纤维不仅会引起DNA损伤,还能诱发DNA甲基化改变,进而导致PR6等抑癌基因的失活,最终引发肺癌。
辐射也是一种重要的致癌物,分为电离辐射和非电离辐射。玛丽・居里在1898年发现了钋和镭这两种新元素,她因在放射性研究上的卓越成就,荣获1903年的诺贝尔物理学奖和1911年的诺贝尔化学奖,成为历史上唯一一位同时获得这两项大奖的科学家。新发现的镭元素能够在黑暗中发光,这引发了大众的兴趣,随后添加镭元素的夜光手表开始投入生产。
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居里夫人
成千上万的年轻女工在生产过程中,为了达到精细的效果,会用嘴巴润湿毛笔笔尖,从而无意间摄入了含镭的油漆。到1922年,这些女工的身体开始出现问题,牙齿无故掉落,下颌骨断裂,甚至有人发现自己的骨头在镜子里发光,整个身体都被辐射影响。
到20世纪30年代,暴露于慢性辐射环境中会致癌已成为公认的事实,玛丽・居里也未能逃过辐射的危害,几十年的辐射破坏了她的骨髓,使她患上了再生障碍性贫血,她的女儿伊雷娜同样死于白血病。
电离辐射携带足够的能量,能够破坏DNA双螺旋的两个分支,使DNA分子受损,这种复杂的损伤很难得到正确修复,存活下来的细胞染色体不稳定,在复制时更容易发生突变,从而大大增加了癌变的可能性;而非电离辐射强度较小,一般不会造成持久的组织损伤。
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辐射的危害
此外,我们生活中还有许多常见的致癌物,如酒精、烟草、槟榔、甲醛等,以及一些病毒,如HPV、幽门螺杆菌等,都被列为已知的一类致癌物。
人类对抗癌症的“征程”面对癌症这一世纪难题,人类从未停止过探索和抗争的脚步。
早在公元2世纪,就有医生尝试进行乳腺癌手术,他们切除所有癌变组织和周围少量的健康组织,并用烙铁止住预期的出血。但在那个一没麻药、二没抗生素,手术器械还未经消毒的时代,术后感染的风险极高,一旦感染,患者几乎必死无疑。即便患者熬过了手术和感染,癌症也很容易复发,因为癌细胞可能已经扩散到其他地方。
到了20世纪初,威廉・哈尔斯特德博士倡导更具根治性的手术,除了切除患病的乳房,还要切除大量的正常组织,包括几乎整个胸壁、胸肌以及可能含有癌细胞的相关淋巴结等。这种手术虽然可能引发可怕的并发症,甚至毁坏患者身材,让患者痛苦不堪,但在当时的观念里,癌症一旦复发就是死路一条,所以这种侵入性较大的手术被认为是必要的。在接下来的50年中,这种手术方式被广泛应用。
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患病乳房切除手术
1895年,德国物理学家威廉・伦琴发现了x射线,这一发现为癌症治疗带来了新的思路。一位美国医学院学生格鲁布将自己的手暴露在x光下,结果引发了烧伤。医生由此受到启发,提出是否可以用x光来杀死癌细胞,这便是放疗的雏形。放疗利用高能x射线来破坏癌细胞的DNA,从而抑制癌细胞的生长和分裂。
化疗则是试图找到一种特殊的化学药物,能够在摧毁癌细胞的同时,对正常细胞的损害相对较小。1935年,美国癌症调查办公室开展了系统的癌症化疗药物筛选计划,涉及3000多种化合物,但只有两种进入临床试验,且最终因毒性过大被放弃。
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后来人们发现,芥子气可以作为一种特异性毒素来优先杀死快速生长的细胞,化疗的原理便是利用这一特性,在癌细胞快速生长时给予致命一击。但化疗药物往往缺乏特异性,在杀死癌细胞的同时,也会对正常细胞造成很大的伤害,带来一系列严重的副作用。
随着对癌症研究的深入,靶向药的出现为癌症治疗带来了革命性的突破。1960年,费城的宾夕法尼亚大学研究人员彼得・诺威尔和大卫・亨格福德在研究白血病人的人类染色体时,发现了费城染色体。这种染色体异常几乎出现在所有慢性粒细胞白血病患者身上,而在其他类型的癌症中却很少见。费城染色体会产生一种异常蛋白质,这种蛋白质只启动细胞生长而不再停止,导致细胞不受抑制地生长,最终引发癌症。
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依玛替尼
基于这一发现,研究人员开始寻找能够专门抑制这种激酶的药物,1993年,瑞士诺华公司选择了依玛替尼进行人体试验。在早期试验中,54名受试者没有表现出明显的药物毒性,且病情大有好转。后续实验中,依玛替尼展现出高疗效、低毒性的特点,让95%的早期慢性粒细胞白血病患者完全清除了白血病细胞。
依玛替尼,也就是我们熟知的格列卫,它的问世标志着精准靶向化疗时代的到来。格列卫价格昂贵,且需要长期服药,2011年推出时每年药费为2.6万美元,到2016年批发价已达12万美元,而实际制造成本每年不超过300美元。2002年格列卫获批进入中国市场,高昂的药价让许多普通家庭望而却步,直到2017年被纳入医保目录,才让普通患者看到了希望。
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抗癌药被纳入医保
免疫疗法则是近年来兴起的一种癌症治疗方法,其基本思路是帮助身体自身的免疫细胞更好、更全面地杀死或抑制癌细胞,被视为未来抗癌的希望。通过激活人体自身的免疫系统,让免疫系统能够识别和攻击癌细胞,从而达到治疗癌症的目的。
对于我们普通人来说,虽然人类对癌症的认知还在不断更新,但我们可以从日常生活做起,摒弃不良生活习惯,如不熬夜、远离致癌物等,尽可能降低患癌风险。癌症的研究和治疗之路依然漫长,但人类的智慧和勇气,将不断推动我们在这场与癌症的斗争中前行。
【文本来源@神奇菌汤锅的视频内容】