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因为近三十年来大部分国家卫生前提的改善和医学技术的大幅进步，绝大都数由外来病原体引起的疾患已然被解决，人类的平均寿命得到延长，癌症致死人数所占的比例亦在持续上升，“癌症”因此呢作为了人们的热榜专题。而实质上，非常多经常把“癌症”挂在嘴边的人却并不认识这个词详细指的是什么，以及它是怎样产生的，这篇文案会主要讲解正常体细胞癌变，再到逐步形成肿瘤的过程。
文案的目的是做一个癌症方面较为严谨的科普，我会依我的知识量尽可能写的全面和简单易懂。首要，癌症并不只是一个医学上的临床疾患，其中触及到非常多细胞及遗传学知识，为了使绝大都数读者能够更容易地理解全部过程，文中会包含非常多生物学方面的基本知识。自己并不是生物或医学方面的专业，因此呢不会触及到非常详细的生物化学知识，细胞内的实质结构分布及运行原理极其繁杂，本文亦不会很细致的讲解，必然会有非常多人对癌症的详细遗传学、生物化学机理更加认识，这篇文案并不是面向这部分人群，此文案仅为哪些还尚未认识癌症的人供给“初步”的科普。
（因为细胞癌变是细胞自己数道防线都被攻破后的结果，想晓得癌症的形成过程必要先要对人体及细胞方面有必定认识，我会分段循序渐进的讲解正常细胞癌变的原理，意见生物基本薄弱的读者不要跳过任何分段。）
下面起始正文：
1、细胞和有丝分裂（有基本的请酌情跳过）
人体的所有器官或特殊结构都由叫做细胞的基本单位形成，成年人身体包含约372,000亿个细胞，其中可分为体细胞和干细胞两类，体细胞由干细胞分化而来。每一个细胞都有各自独立的部分功能，例如合成蛋白质、自我复制分裂等等，除了细胞存活所需的基本功能以外，不同的细胞还有其特化的功能，有同一类特殊功能的细胞构成特定的组织，不同的组织结合在一块经过其功能上的协同形成特殊结构，这个结构能够完成某些行径，例如呼气、收缩、运输等等，亦就形成为了器官，不同功能的器官相互协同，构成人体。
人体会由于衰老、上皮组织脱落、外伤等状况持续损失体细胞，包含幼体的生长生长在内，都必须体细胞数量持续的弥补。正常状况下体细胞的数量会靠分裂增多，细胞分裂分为有丝分裂（Mitosis）和减数分裂（Meiosis）两种，减数分裂是人体产生性细胞（精子和卵细胞）的过程，而这儿只探讨有丝分裂。细胞的有丝分裂包含在细胞的生长周期内，重点分为两个周期，分裂间期G（G0、G1、S、G2）和分裂期M（前期、前中期、中期、后期、末期），其详细过程和本文没关，这儿只简单概括。有丝分裂时，中心体（Centriole）会延伸出微管将细胞内的各类结构，包含细胞器（细胞内部有特殊功能的部件）和染色体等，等分并牵引向细胞两端，此时收缩环在之间将母细胞分为两部分，形成两个子细胞，有丝分裂结束。
（人身体的大部分细胞并不会经常进行分裂，并且都数组织细胞是无分裂能力的，例如，人心脏内的肌肉细胞和脑内的神经细胞便是无再生能力的，它们会跟随人体终生，这亦是为何脑部和心肌的损害是没法修复的。除此之外，血细胞和上皮组织细胞亦是无分裂能力的，然则会有特定的干细胞对其一直地进行弥补，尤其是人体的皮肤细胞，更新速度非常快，一月内可能就会更新完一次。）
2、DNA损害及其修复机制（有基本的请酌情跳过）
每一个细胞的功能，包含生长、分裂等生命行径，都取决于该细胞内的基因怎样表达成蛋白质结构，不同的基因表达最后会合成不同的蛋白质结构，亦就会产生不同的功效，换言之，细胞内所有生命活动的调控，从基本上都来自于基因。
还是为了大部分人阅读起来方便，这儿会简单介绍一下什么是DNA和基因。
细胞内部有细胞核（除个别细胞，例如成熟的红血球细胞就无细胞核），细胞核的实质结构并不简单，这里只关注其储存遗传信息的部分——染色体，人体细胞的细胞核内有23对（46条）染色体，由DNA长链和组织蛋白缠绕形成。DNA是一条双螺旋结构的长链，在这条长链上有四种特定的化学物质，这四种化学物质的摆列次序储存了遗传信息。（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶四种含氮碱基，一般用字母A、T、G、C暗示）在这些化学物质序列其中，日前发掘仅有少部分会被表达成蛋白质，这部分序列叫作之为基因。
（至于A、T、C、G的摆列次序怎样最后表达成蛋白质结构，因为和本文主题没什么关系，这儿亦不会多做解释，还不晓得又想晓得的能够自动查阅蛋白质合成。）
在细胞有丝分裂的过程其中，为了保准分裂后的两个子细胞在生命活动和功能上有完全相同的调控，DNA亦要复制成完全相同的两份，亦便是其复制过程要做到无任何差错，所有序列要完全一致。然则，因为外边的环境前提原因以及内因，DNA长链上几十亿个碱基的序列复制过程并不可做到完全无差错，相反其实是经常出错，这种由复制错误、基因突变或特殊环境对DNA影响导致的基因序列改变叫作之为DNA损害，每一个细胞每日大概1,000至1,000,000处DNA损害，部分损害可能并不会影响到细胞的正常功能，或亦有可能仅一处损害就使全部细胞不可正常工作，这取决于DNA详细的受损位置。
能够导致DNA受损的原因有非常多，且绝大都数没法避免，这寓意着DNA损害必然会存在，为了使细胞还能正常工作，就必要修复这些受损的基因，为此每一个细胞都拥有DNA修复机制（DNA repair mechanism）。DNA损害分为非常多种，例如DNA的双螺旋结构其中可分为单股受损和双股受损，单股受损亦便是双链中仅有其中一条核苷酸链显现错误，负责修复的蛋白质分子会将另一一条单股上的核苷酸序列做为模板对其进行修复，修复蛋白可将多余的、反常的碱基直接从DNA上切除，有的单股修复过程乃至不必须模板就可直接将受损的核苷酸片段还原。DNA双股受损相对来讲就要严重得多，如不即时修复就有可能起步细胞凋亡，亦便是后面将会谈到的要紧过程。
DNA修复的详细过程依旧非常繁杂，触及非常多生物化学知识，且有非常多东西咱们尚未搞清楚，有兴趣的能够查阅以下给出的详细DNA修复方式：
DNA单股修复：
- 单一蛋白参与的直接修复
- 碱基切除修复（Base excision repair, BER）
- 核苷酸切除修复（Nucleotide excision repair, NER）
- 全基因组核苷酸切除修复（Global-Genome Nucleotide excision repair, GG-NER）
- 转录合并修复（Transcription-Coupled repair, TCR）
- 错误配对修复（Mismatch repair, MMR）
- 单股DNA断裂修复（Single strand break repair, SSBR）
DNA双股修复：
- 同源性重组（Homologous recombination, HR）
- 非同源性末端结合（Non-homologous end joining, NHEJ）
以上为各样DNA修复的方式，其详细修复过程都要依靠各样酶，亦便是蛋白质分子来完成，这些负责修复DNA损害的蛋白质分子由细胞内的特定基因表达后合成，这些基因叫作为DNA修复基因（DNA repair genes）。倘若DNA修复基因自己出现突变、受损，细胞将不可合成相对应的蛋白质分子，从而修复DNA损害，这部分DNA损害就会被累积，并在下一次有丝分裂时遗传给子细胞。
3、细胞凋亡（Apoptosis）及海佛烈克极限（Hayflick limit）
同一种组织的细胞都拥有近乎相同的尺寸和形态，并且周期性分裂，这些基本的特征一样由基因掌控。编码细胞生长和分裂的基因，叫作为原癌基因（Proto-oncogene），这些基因被表达后合成蛋白质和受体，对细胞的增殖与分裂进行调控，让细胞保持在特定的尺寸、形态范围内，并在特按时期分裂，其详细调控方式亦非常繁杂，包含生长因子和其受体蛋白、G蛋白、蛋白激酶（protein kinase）以及转录因子（transcription factors）等，这儿不会展开探讨，只举其中一种增殖、分裂的调控方式：
原癌基因表达后的蛋白质分子和其受体位置于细胞膜表面，当细胞持续增大体积时，这个细胞表面的蛋白质受体会接触到周边细胞表面的蛋白质分子，从而给细胞信号，使其停止继续增大。
因为DNA损害的广泛存在，掌控细胞增殖的原癌基因亦一样可能受损。原癌基因受损寓意着其基因序列中所承载的信息被篡改，表达后将合成不同的蛋白质结构，从而不可完成对细胞增殖的正常调控，使细胞停止生长和分裂，又或促进细胞过度的生长和分裂。前者并不会对周遭组织产生影响，其它细胞能够经过有丝分裂快速弥补数量，而后者则比较严重，细胞的生长、分裂失去控制会使该细胞影响其它细胞的生命活动，乃至损害整片组织，此时，突变后的原癌基因就成为了致癌基因（oncogenes）。
绝大都数状况下，原癌基因的突变会被DNA修复蛋白检测到并即时处理，致癌基因会被修复，细胞并不会显现反常。不幸的是，DNA修复机制本身亦是由于基因调控的，倘若DNA修复基因自己出现突变，修复蛋白的结构出现变化从而不可对DNA损害进行识别和处理，DNA损害就会累积。当然，DNA修复机制由多种蛋白质分别完成，一个修复基因的变异只会引起相对应的一种修复蛋白没法正常合成，且不同修复基因之间可能相互进行修复。当修复机制自己显现变异后，不可被检测并修复的DNA损害就会以更高的频率显现，当DNA损害使修复机制几乎或完全丧失功能时，细胞内的所有突变都将被保存并始终累积，包含致癌基因在内。这种状况显现后，致癌基因使细胞失去掌控的增殖，其它各样影响细胞正常工作的变异亦会持续显现，最后使这个细胞完全失去和周遭细胞的协调，持续生成无功能或有害于细胞的蛋白质，害处其自己和周边的组织，但此时这个细胞还不可算是真正道理上的癌细胞。
为了防止这种状况的出现，不让该细胞害处到其它正常细胞，乃至是害处到人体器官及系统，会有若干种类的特定蛋白质分子参与，例如p53蛋白，在其检测到DNA损害的最初周期就会控制细胞的生长周期，使细胞停留在G1/S周期（分裂间期），同期激活DNA修复蛋白起始对DNA损害进行修复，并在修复完成后继续细胞的生长周期。这些控制细胞生长周期的蛋白质一样编码于DNA上，这部分基因叫作为抑癌基因或肿瘤控制基因（tumor suppressor genes）。p53蛋白会与DNA结合，促进其它抑癌基因表达，合成更加多种类的蛋白质控制病变细胞的增殖，例如p53蛋白会使基因WAF1/CIP1表达后合成p21蛋白（p21蛋白与CDK2形成复合体后，细胞将没法进入分裂周期）。
当细胞内的DNA修复机制失效，没法修复DNA损害时，做为最后一道防线，由肿瘤控制基因表达后产生的多种蛋白质在停止细胞周期后会继续工作，将该细胞杀死，这个过程是细胞自己掌控的，叫作为细胞凋亡（apoptosis），又叫作程序性细胞死亡（programmed cell death）。细胞凋亡的详细运作过程极为繁杂，由肿瘤控制基因编码的蛋白质如p53刺激后起步，包含各样类型不下百种的蛋白质分子参与，例如Bcl-2家族中的蛋白质（一类于细胞凋亡中发挥功效的蛋白质家族）、细胞色素C（细胞色素C是线粒身体外膜间的物质，在细胞凋亡的內始式途径（intrinsic pathway）前期从线粒身体外膜间释放，是细胞凋亡的标志之一）以及胱天蛋白酶（Caspase）等等。
较为详细的细胞凋亡起步过程如下，有兴趣的能够看一看：
p53受DNA损害激发，刺激Bcl-2家族中蛋白质成员的表达，Bcl-2中的Bax和Bak蛋白会在线粒体表面形成开口，使线粒身体外膜间的细胞色素C释放，细胞色素C与Apaf-1结合形成所说的凋亡体（apoptosome），凋亡体会使Pro-Caspase 9（Casepase 9前体）重组形成Caspase 9，Caspase 9会激活更加多Caspase蛋白例如Caspase 3和Caspase 7来执行细胞凋亡。
细胞凋亡起步后细胞会起始剧烈收缩，DNA会被特定的蛋白酶剪切成片段，和所有的细胞器一块，伴同细胞的肢解被分离成许多部分，最后这些细胞的残骸会被白细胞吞噬并分解掉。
另外，细胞为了弥补自己在修复机制上的缺陷，为了防止DNA损害的海量累积，还有另一一套控制细胞分裂的系统，叫做海佛烈克极限。人们曾一度认为人体的正常细胞在无外因促进的状况下拥有没限的分裂能力，实质上却并不是这般。每条DNA链的头尾末端都有一个特殊的片段叫作为端粒（telomere），端粒之间的部分携带有基因，而端粒自己并不携带任何遗传信息，每次进行DNA复制时，就会丢失一部分端粒，随着细胞分裂次数的增多，端粒会持续缩小，直到完全消失，此时细胞倘若再次分裂，携带有基因的DNA片段就会起始丢失，因此呢细胞会在端粒耗尽之后再也不进行分裂，而在细胞停止分裂之前所能分裂的次数，就叫作之为海佛烈克极限，正常体细胞的分裂次数极限平均在40至60次不等，有两种细胞不存在这个极限，干细胞，以及癌细胞。
4、细胞的癌变及肿瘤的形成
DNA损害寓意着突变的基因表达后将合成不同的蛋白质结构，缺少特定的蛋白质分子，细胞将不可正常工作，乃至会显现反常的行径，原癌基因的突变更会使细胞的增殖和分裂失去掌控，为此DNA修复基因所编码的蛋白质分子会修复这些DNA损害，从而使细胞恢复正常。倘若DNA修复基因自己变异，不可对DNA损害进行修复，肿瘤控制基因最后会起步细胞凋亡，使细胞死亡。
细胞凋亡能够说是突变细胞在不得已的状况下为了不害处到其它正常细胞，阻止自己继续增殖分裂而运用的自s式手段。但因为抑癌基因亦有可能出现突变，最后一道防线仍然有可能失效，细胞可能摆脱抑癌基因的限制，继续增殖分裂下去。当一个细胞内抑癌基因的突变引起其没法在必要的状况下起步细胞凋亡时，这个细胞就已然是所说的癌细胞了。
然而，癌细胞的分裂频率火速，短期内就可能接近其分裂次数极限，亦便是DNA端粒因为细胞分裂而耗尽。人体干细胞不存在分裂极限，原由是在干细胞内，一种叫做端粒酶的酵素（一种蛋白质）被激活，这种酵素能够维持端粒的长度，修补丢失的端粒片段，使干细胞能够连续进行分裂无次数限制。因为癌细胞内突变出现的频率较高且亦不会被修复，因此相对比较容易产生某些变异，激活端粒酶，使癌细胞以及其子细胞摆脱所说的海佛烈克极限。
癌细胞任由内部的基因变异，蛋白质表达乱七八糟，没法正常完成细胞功能，和周遭组织失去协调，且因为失去掌控后惊人的增殖和分裂效率，癌细胞海量分裂后形成的细胞团火速就会侵犯到其它正常细胞的生命活动。这个癌细胞形成的细胞团便是咱们一般说的良性肿瘤，而癌症指的是恶性肿瘤，恶性肿瘤和良性肿瘤的区别在于癌细胞之间可否还有特定的相互功效。人身体几十万亿个细胞其中，有部分组织是流动的，比如血液，但绝大都数组织是相对静态的，组织内的细胞都保持在固定位置上不会移动，这由细胞间的相互功效达成，当细胞和细胞之间相接处时，细胞膜表面的粘附分子（cell adhesion molecule）会直接或间接的使细胞不会互相分离，或不会分离的很远。粘附分子有非常多种，一样由特定的基因表达而来，当癌细胞内产生某些变异使粘附分子的表达显现问题，细胞间就会失去这种彼此粘附的相互功效，肿瘤的生长会更加自由失去拘束，癌细胞或癌细胞团便能够离开肿瘤所在的组织，进入循环系统（淋巴以及血液）后被传播到人体其它部位并继续起始快速增殖，这便是咱们平常说的“扩散”，具备扩散能力的肿瘤便是恶性肿瘤，亦便是癌症，大都数癌症病人一般都是死于癌细胞扩散后形成的第二或第三颗肿瘤。
良性肿瘤虽然暂时不具备扩散能力，单其依旧是由于癌细胞形成的，仍在持续的增殖并产生新的变异，随时都有转为恶性肿瘤的可能。
除此之外，肿瘤还具备非常多其它特征。首要，癌细胞指的是所有因DNA损害而失去控制的细胞，并无统一的特征，因为基因的变异会被其直接忽略，癌细胞随分裂而持续变化的速度相当惊人且随机性非常强，因而无办法预测良性肿瘤会不会或何时会转化为恶性，或变异出其它“功能”。癌细胞的生长、分裂速度是正常细胞的数十倍，因此呢其耗氧、耗葡萄糖的量亦会远高于正常细胞，并且癌细胞之间并不存在相互合作或协调，当肿瘤的体积足够大时，分布于肿瘤内部的癌细胞会遇到缺氧的状况，因而会进行非常低效的没氧呼气，日前已然发掘有癌细胞产生过某些变异，专门以没氧呼气维持生命，这些癌细胞在缺氧的状况下依旧能够存活，它们对葡萄糖的消耗量乃至还要再高出数十倍。
因为肿瘤形成的最基本原由是DNA损害，而DNA损害在DNA复制过程中最为平常，因而不会进行分裂的组织相对来讲就很难孕育出肿瘤，例如大都数人都没听说过“心脏癌”，原由是心肌细胞内有多重途径直接使细胞没法进行分裂，不会或几乎不会产生有显著功效的DNA损害。肿瘤大多都会在上皮组织中形成，日前认为较容易形成肿瘤的器官有肝脏、肺、胰、肠、前列腺和乳腺等。
5、致癌原因及癌症的预防、检测和治疗
按照之前所述，细胞癌变的最基本原由是DNA损害的产生，因此呢任何能够对细胞内DNA产生非正常影响，诱导基因突变的事物都能够说是致癌原因：
1. 某些化学物质（如酒精、古柯碱、苯、重金属等等）
2. 不健康的膳食习惯（如多肉、缺乏果蔬蔬菜的膳食习惯）
3. 肥壮及缺乏运动
4. 电离辐射（如X-ray、Gamma-ray、alpha-ray等）
5. 病原体感染（包含细菌、真菌、病毒性感染或寄生虫）
6. 遗传原因（并不是说癌症能够遗传，而是容易产生某些突变的基因缺陷能够被遗传）
7. 细胞内因
所说癌症的预防，指的便是良好的生活习惯及生活环境，避免接触这些致癌原因。然则，人的一辈子是势必会接触到非常多致癌原因的，或主动或被动，或有意或没意，例如吃肉和喝酒是人们自愿的，辐射和有毒性的化学物质常常是人们被迫或没意间接触到的，不管怎么重视都不可避免的会接触致癌原因，因此呢，养成良好的生活习惯是好的，但并无必要非常刻意的限制自己的生活方式，更何况人生的道理不表现在其长短上。近些年癌症作为热榜专题之后，有些人起始传播各样抗癌、防癌的健康常识和偏方，认为癌症是近些年才起始海量显现的疾患，这种认知是错误的，虽然因为科技进步人们接触到了非常多未曾接触的化学物质，然则相比卫生前提极差的过去，咱们此刻所能接触到的致癌原因要远不如几十年、几百年前的人能接触到的多，而癌症在近些年才备受注意的原由重点有两个，一是由于过去的大都数人基本活不到癌症起始发病的那天就已然被其它外来病原体感染的疾患带走了，第二点是由于过去的医学技术很差，基本不可对癌症的病因、形成过程进行系统的探究，手术都还无普及，基本不晓得癌症详细是什么东西。
另一要强调的一点是，关于第7条，细胞的内因，这是一个没法避免的致癌原因——细胞工作时偶尔会犯错。因为细胞的机理反常繁杂，在运作时难免会出些小错，例如DNA的复制错误，这种DNA损害的产生不管再怎么重视生活习惯或生活环境都没办法避免。
肿瘤的检测方式有非常多，这儿只介绍其中一个比较直观好理解的例子，正电子影像术（Positron Emission Tomography），或简叫作为PET。
之前说到过，癌细胞的生长、分裂速度远超正常细胞，因而有极高的葡萄糖消耗量，非常多癌细胞乃至能够达到正常细胞耗糖量的近百倍，能够说肿瘤会和癌症病人的细胞争抢营养，并且显著是肿瘤占了上风。PET正是要利用癌细胞的这一特点，从而检测肿瘤的详细位置：
利用一种特殊的物质，氟脱氧葡萄糖（Fluorodeoxyglucose）,其内部含有氟的放射性同位素，氟-18，这种同位素的半衰期是109.77分钟，衰变过程其中会辐射出正电子（positron，电子的反粒子），当正电子和电子相遇时，会转化成能量以伽马射线（Gamma-ray）的形式释放。当氟脱氧葡萄糖进入人体后，癌细胞会以超出正常细胞近百倍的速率吸收它们，众所周知，人身体的电子到处都是，氟-18衰变过程中释放出的正电子会立刻和周边的电子转化为能量，并以高频的射线释放出来，此时，肿瘤所在区域放射出伽玛射线的密度会远高于身体其它任何部位，咱们便可借由检测射线源自从而认识肿瘤的确切位置。
关于肿瘤的治疗本文案并不会细谈，化疗的基本原理是向人体注射特殊化学物质，控制所有细胞的分裂，其中包含癌细胞和正常细胞，因而哪些必须依靠细胞分裂来守护的组织会暂时性收到创伤（例如时刻都在生长的头发），人体亦会变得相对虚弱。针对良性肿瘤，探测到确切部位后直接切除就可，真正致死率高的是恶性肿瘤，假设癌细胞已然进入人体的循环系统，即便从原组织中切除肿瘤，扩散的癌细胞还是可能进入任何其它部位的组织再次起始增殖，因为癌细胞的分裂速度非常快，且随时间推移癌细胞在持续产生新的变异，肿瘤最后会拖垮人体各个系统的正常运行，引起病人死亡。就日前而言，并无真正有效的办法能够治愈恶性肿瘤的携带者，常常病人在漫长的治疗过程中就因器官衰尽而死亡了。
此时此刻，正有数以万计的人奋斗寻找癌症的有效治疗办法，而癌症的形成原理更加是和细胞的分裂、再生、衰老这些行业息息关联，但愿将来某一天的人类能够完全摆脱病痛和衰老的拘束。
感谢您的阅读。
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发表于 2024-5-23 06:46:19