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作者｜劉天同 清華大學醫學院

編輯｜陳天真

DNA這種東(dong) 西，真的很奇怪，到處都有。空氣裏有，水裏有，人體(ti) 裏更有。

我們(men) 知道，細胞核裏的染色體(ti) 攜帶著DNA，這是我們(men) 生長發育所必須的整套遺傳(chuan) 物質。高中生物學得好的同學還知道，線粒體(ti) 也有自己的一套DNA。除此之外呢？生物學家還分離出了各種來源的DNA：
細胞核裏染色體(ti) 之外的區域有DNA，細胞核外的細胞質裏有DNA，細胞膜上鑲嵌著或長或短的DNA。而且，人體(ti) 內(nei) 還有很多處於(yu) 完全遊離狀態的DNA，廣泛存在於(yu) 血液、唾液、尿液、腦脊液裏——可以說一個(ge) 人從(cong) 頭到腳，找不到一塊沒有遊離DNA的地方。

這些DNA從(cong) 哪裏來？它們(men) 是染色體(ti) DNA複製時打出來的草稿嗎？還是在廣袤無垠的細胞裏迷失方向的DNA同胞？雖然科學家對此也沒有確切答案，但一些研究發現，它們(men) 很多與(yu) 癌症息息相關(guan) 。

遊離腫瘤DNA：腫瘤細胞的遺物？

我們(men) 通常以為(wei) ，作為(wei) 人體(ti) 的遺傳(chuan) 物質，DNA應該是乖乖待在細胞裏。但研究發現，我們(men) 體(ti) 內(nei) 幾乎所有種類的細胞，都在以某種方式向細胞外釋放DNA，既可能是細胞衰老、死亡過程中被動釋放出來，也可能是細胞主動“吐”出來。

它們(men) 遊離於(yu) 血液和其他各種體(ti) 液當中，因而被稱為(wei) 遊離DNA。在腫瘤病人體(ti) 內(nei) ，來源於(yu) 腫瘤細胞的那一部分遊離DNA，被稱為(wei) 遊離腫瘤DNA。

腫瘤細胞會(hui) 向血液中釋放遊離腫瘤DNA（ctDNA）。｜mycancergenome.org

這些DNA通常都很短，隻包含50~200個(ge) 脫氧核苷酸，完全不可能表達成蛋白質發揮功能。科學家對這些DNA測序後發現，基因組裏幾乎每一段DNA，都體(ti) 現在這些片段化的遊離DNA中，就像我們(men) 體(ti) 內(nei) 有一把無聊的剪子，哢嚓哢嚓把奇長無比的基因組DNA剪成了一段一段。

我們(men) 的身體(ti) 為(wei) 什麽(me) 會(hui) 產(chan) 生這些短小的遊離DNA？是某種未知力量在故意搗亂(luan) 嗎？

我們(men) 知道，腫瘤形成的本質是基因突變：人隨著年齡增長，細胞內(nei) DNA複製次數增多，基因突變日積月累，最終引發腫瘤。

各種研究證實，在老年人和多種疾病患者體(ti) 內(nei) ，可以檢測到更多遊離DNA。由於(yu) 腫瘤細胞生長旺盛，更新速度快，在腫瘤病人的血液中，遊離DNA更是比普通人高出數倍，且主要來自壞死或凋亡的腫瘤細胞的基因組。這些證據表明，遊離DNA與(yu) 癌症息息相關(guan) 。

所以從(cong) 理論上，我們(men) 可以隻抽一管血，檢測這些DNA的特性，就能在一定程度上獲得腫瘤本身的一些特性，比如腫瘤分期、腫瘤所攜帶的突變、抗腫瘤治療的效果、手術後是否有複發等等。目前，類似應用還處於(yu) 基礎研究階段，如果在未來應用於(yu) 臨(lin) 床，將成為(wei) 腫瘤治療過程中性價(jia) 比極高的輔助檢查手段。

檢測遊離腫瘤DNA可以幫助了解腫瘤細胞的特性。｜來源：oxfordglobal

題外話：說到這裏，不得不提到之前流傳(chuan) 過的“震驚，一滴血就能檢測你有沒有患上癌症”的謠言，可是說是以隻言片語，便解決(jue) 了腫瘤篩查的所有問題，令人拍案叫絕，直呼過癮。然而冷靜過後，科學家們(men) 不得不用十倍於(yu) 造謠的精力跟心血，辟了這個(ge) 謠。通過血液檢測腫瘤不是沒有實現的可能，但至少現階段，應用還非常有限。

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染色體(ti) 外DNA：腫瘤細胞的邪惡計劃

除了遊離DNA，還有一種染色體(ti) 外DNA。染色體(ti) 外DNA，顧名思義(yi) ，是獨立於(yu) 細胞核內(nei) 染色體(ti) DNA之外的DNA分子。它們(men) 主要出現在腫瘤細胞中，很可能是腫瘤細胞蓄謀的邪惡計劃。

正常生長的細胞就像一輛正常行駛的汽車，紅燈減速，綠燈加速。細胞發生癌變時，通常伴隨著兩(liang) 個(ge) 重要特征：原癌基因的激活跟抑癌基因的失活。

原癌基因的激活像一腳踩到底的油門，讓細胞的生長增殖瘋狂加速。還好正常情況下，細胞內(nei) 有抑癌基因這個(ge) “刹車”在，讓這輛車不至於(yu) 徹底起飛。但如果這時候抑癌基因再失活，麻煩就大了，油門踩到底了，刹車也失靈了，我們(men) 體(ti) 內(nei) 各種防禦機製根本攔不住細胞的野蠻生長，這時候就有可能發展出惡性腫瘤。

研究表明，染色體(ti) 外DNA攜帶的基因基本都是激活的原癌基因。這類DNA平時不大輕易現身，可是如果細胞生長的環境發生劇烈改變，比如有抗腫瘤藥物或者遭受放射線時，就會(hui) 刺激它們(men) 產(chan) 生。腫瘤細胞一旦生成染色體(ti) 外DNA，就像汽車掛上了爬坡擋，縱使前方險象迭生，仍能保證瘋狂加速上坡，促使腫瘤細胞增殖。

更麻煩的是，在同一個(ge) 腫瘤內(nei) 部，一部分腫瘤細胞產(chan) 生染色體(ti) 外DNA多，而另一部分產(chan) 生得少，或者幾乎不產(chan) 生，這導致腫瘤內(nei) 部的細胞魚龍混雜，開車快慢不一，處理起來比較棘手。所以，如果有辦法選擇性地抑製與(yu) 消除染色體(ti) 外DNA，也許可以一定程度上抑製腫瘤細胞的生長。

電子顯微鏡與(yu) 熒光顯微鏡下的染色體(ti) 外DNA。| 來源：BOUNDLESS BIO/TheScientist

DNA療法：癌症治療的新思路

盡管我們(men) 人體(ti) 內(nei) 有一道道屏障，幫助清除潛在的腫瘤細胞，科學家們(men) 也研製出了無數功能強大的抗腫瘤藥物，但很多情況下，腫瘤細胞似乎總能想到應對之道——即使99%的腫瘤細胞都被消滅了，剩下的那一丁點兒(er) 細胞也總能韜光養(yang) 晦，伺機東(dong) 山再起，導致腫瘤的複發跟轉移。

從(cong) 這一點來說，腫瘤細胞堪稱細胞界的水熊蟲，生命力異常頑強。
在傳(chuan) 統上，抗腫瘤藥物殺滅腫瘤細胞，是利用腫瘤細胞分裂周期較短、正常細胞分類周期較長的特點。分裂周期短的腫瘤細胞對藥物相對更敏感，正常細胞受到的傷(shang) 害則要小一些。因此，隻要把握好用藥量和時間間隔，就能保證幹掉大部分腫瘤細胞，而隻影響一部分正常細胞，比如化療期間掉頭發或者肝髒、骨髓的功能受到損害。

可是，腫瘤細胞是如此狡猾，藥物有時候對它們(men) 完全束手無策。比如，化療藥物對抗腫瘤細胞，其實就像交警逮超速車輛一樣。腫瘤細胞一個(ge) 不留神踩了油門，分裂加速，立刻就被銬了起來。令人頭疼的是，總有一些腫瘤細胞非常雞賊，不光不加速，還狂踩刹車，碰到大坡不掛爬坡檔，直接掉頭，專(zhuan) 業(ye) 點來說，是進入“休眠狀態”。

結果就是，一個(ge) 惡性腫瘤內(nei) 部的細胞個(ge) 個(ge) 脾氣都不一樣，有的好開快車，有的開慢車，有的幹脆不開車，想用同一套規章製度管理，確實不好整。

遊離腫瘤DNA和染色體(ti) 外DNA則為(wei) 我們(men) 提供了對抗腫瘤的新思路。通過檢測血液中的遊離腫瘤DNA，可以對腫瘤細胞的生物特性有進一步認識，搞清楚腫瘤內(nei) 部各種細胞的脾氣，推測哪種藥物可能會(hui) 有效，從(cong) 而選擇個(ge) 體(ti) 化的治療方法。

另一方麵，通過定向瞄準、精準打擊染色體(ti) 外DNA，理論上可以對腫瘤細胞進行管教，讓大家的脾氣趨於(yu) 一致，從(cong) 而更好地控製腫瘤。

惡性腫瘤內(nei) 的細胞個(ge) 個(ge) 脾氣不一樣，遊離腫瘤DNA和染色體(ti) 外DNA提供了對抗腫瘤的新思路。｜Science

事實上，我們(men) 除了對染色體(ti) 和線粒體(ti) DNA比較了解，至今仍然在嚐試分離各種其他來源的DNA，並嚐試理解這些DNA的來路、去路，它們(men) 的作用及可能的應用。

我們(men) 向來認為(wei) 染色體(ti) DNA含有一切與(yu) 個(ge) 體(ti) 生長發育相關(guan) 的的信息，但隨著生物科學的爆炸式進展，教科書(shu) 上的每一條星空体育官网入口网站都有機會(hui) 被改寫(xie) 。身體(ti) 裏無處不在的DNA，可能讓我們(men) 對DNA世界有更廣闊的認知。

參考鏈

[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Circulating_free_DNA

[2]https://academic.oup.com/clinchem/article/66/6/754/5848613

[3]

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