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《科学24小时》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

旨在向全国广大群众,特别是具有中等文化程度的广大青年,普及科学技术知识,繁荣科普创作,启迪思想,...

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谁是潜藏的“致癌真凶”(上)

2016-03-18 10:05:11

 

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悄然间,癌症已经成为了人类健康的三大杀手之一。据统计,大约每6个去世的人中就有一个死于癌症。癌症就像是一团驱之不散的死亡乌云。早期检测也许是了解并对抗这种疾病的关键,但是问题在于如何能在上万亿个人体细胞中找到这些癌细胞呢?导致人类罹患癌症的罪魁祸首又是什么物质呢?

 

20 世纪,科学家在临床医学方面创造了一系列有目共睹的奇迹:不但了解和掌握了许多危及人类生命的严重传染病和营养缺乏疾病的确切病因及预防方法,而且还可以将它们彻底治愈,甚至连传说中的“换心术”,也已经通过“人体器官移植”变成了现实……但是与此同时,人类却又面临着癌症日益严峻的挑战。据统计,20 世纪的100 年中,全世界死于地震的人数约为260 万。而仅2012 年这一年,就有820 余万人被癌症夺去了生命。

实际上,癌症的历史由来已久,它几乎是与生命伴行的幽灵。远在殷墟出土的甲骨文上就有“瘤”的记载。明代的《医学正传》更是对乳腺癌作了具体描述:乳癌始有核,肿结如鳖……若成疮之后,则如岩穴之凹。中国古代医书一般将恶性肿瘤称为“岩”,其意为“坚硬如石的肿块”,故将乳腺癌形象地称为“乳岩”。

古埃及医学家虽然也早在公元前1500 年就记录了有关肿瘤的症状,但是真正发现癌症并予以科学描述的,当推享有“西方医学之父”声誉的希波克拉底。这位古希腊医学家首先将这类难治的疾病定名为癌(cancer)。Cancer 是从希腊文“Karkinos”(螃蟹)引申而来的。希波克拉底选用这一词,很可能是用来描绘癌细胞在人体内横行无忌的狰狞面目。

但是,由于古代生产力水平低下,医疗保健知识缺乏,加上各种急性传染病的肆虐,人类的寿命普遍较短,因此癌症在疾病死亡谱上并不占据主要地位。直到18 世纪,人类才开始认识到癌症的严重危害,开始从根本上着手,努力探究癌症的病因……

 

清扫工祸起烟囱 煤焦油被控“罪魁”

1775 年,英国有一位叫波特的医生通过大量的观察发现,伦敦街头清扫烟囱的工人,阴囊癌的发病率奇高。他认为这些工人经常赤裸着身体工作,平时又难得洗澡,浑身上下,特别是腹股沟部位常积满油烟污垢。这种油垢很可能就是致癌的诱因。波特的论文发表后,“一石激起千层浪”,许多科学报刊陆续报道转载。之后,科学家又陆续发现,焦油、润滑油等也都具有致癌作用,人们开始认识到癌症的发生与环境因素有关。

1855 年,德国病理学家魏尔啸最早在显微镜下研究了癌组织,并根据他收集到的大量癌症病人的尸检报告,提出了著名的“刺激发生说”。他指出:“所有疾病,包括癌症,归根到底都是细胞的疾病。”他发现癌症多发于溃疡和裂伤边缘,认为慢性刺激是癌症产生的诱因之一。确实,越来越多的证据表明,某些环境特别容易诱发癌症。1895年,德国科学家发现,从事苯胺染料作业的工人,皮肤癌和膀胱癌的发病率特别高。后据进一步的研究表明,具有很强致癌性的物质,是这种染料的中间产物——萘胺。

世界上最早用实验方法证明可以人工制造癌变,从而确认煤焦油为致癌物的是两位日本科学家山极胜三和市川厚一。山极胜三早年曾留学德国,是魏尔啸的学生。1916 年,他回国后与青年助手市川厚一一起开始用兔子做实验。他们每周两次将煤焦油涂抹在137 只兔子的耳朵上。150 天之后,他们发现,在大多数存活的兔子体内形成了肿瘤。360 天以后,其中7 只兔子的病情进一步发展成癌症,还有2 只发生了淋巴转移。

应该着重指出的是,当时世界上许多学者都开始认识到,煤焦油之类的化学物质,很可能就是导致人类罹患癌症的罪魁祸首。为此,他们都聚集在魏尔啸“刺激发生说”的大旗下,分别进行各种动物实验。仅煤焦油一项实验,就有上百位研究人员,每天把其中的某种成分,刷到老鼠、兔子和狗的皮肤上。可惜的是,他们都缺乏耐心和毅力,往往涂刷到7080 天还未见效果,就撒手不干了。当成功女神向山极胜三及其助手微笑时,这些学者只能感叹自己功亏一篑了!

1955 年,科学家们成功地从油烟和沥青中,分离出一种强致癌物质——34-苯并芘。至今,它仍是实验室里最常用的化学致癌剂之一。半个世纪过去了,人们已经发现的致癌物质有黄曲霉素、β-萘胺、氯乙烯、亚硝胺等1000 多种。

那么,除了化学因素外,还有没有其他的致癌物质呢?

 

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思爱妻丝虫“蒙冤” 误颁奖悬案百年

1907 年,一位日后将成为诺贝尔奖历史上颇有争议的人物——丹麦医学家菲比格登场了。由于菲比格的爱妻芬妮罹患癌症英年早逝,因而他从德国柏林大学留学归国后,决心遵照导师、现代细菌学奠基人柯赫的思路,抓住这个“凶手”。

 

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菲比格在观察一只老鼠的胃癌切片时,发现在肿瘤的中心部位,有一种后来被鉴定为旋尾线虫的寄生虫。不久后,他接连在另外3 只老鼠的胃癌切片中也发现了这种小虫。他在欣喜之余,一个劲儿地解剖老鼠,可是在此后解剖的1200 只老鼠胃中,竟连一条旋尾线虫也没有找到。菲比格虽然大失所望,但仍没气馁。

后经他进一步研究表明,这种线虫从卵孵化为成虫后,先是在老鼠的粪便中存活,然后才寄生在以粪便为食的蟑螂体内,最后再被老鼠摄取。菲比格认为,蟑螂可能充当了这种线虫的中间宿主。于是,他到处搜寻,终于在哥本哈根的一家糖厂中,找到一种美洲蟑螂,而从该厂捕获的老鼠体内,竟发现有9 只胃里存在广泛的乳头状瘤。后来,他又用这种美洲蟑螂喂养了57 只实验鼠,结果竟有54 只老鼠体内出现了这种线虫,其中37 只的胃组织中具有上皮增生和乳头状瘤病变,其中的7 只更形成了很大的乳头状瘤。于是,1913 年,菲比格撰写论文将他的结论公之于世:长23 毫米、宽0.2毫米的旋尾线虫钻入老鼠的胃壁后,就会致癌。而由旋尾线虫引起的胃癌可以移植到其他老鼠身上。这表明,癌症是由旋尾线虫代谢产物的机械刺激和化学刺激所引起的。1926 年,菲比格凭借这一研究成果,被认为是“第一个成功揭开了癌症病因面纱一角的人”,荣获了当年的诺贝尔生理学或医学奖。为此,哥本哈根大学还特意为他建立了世界上第一个癌症研究中心。

 

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遗憾的是,除了菲比格之外,没有任何一位科学家能够复制他的实验。现代医学的发展更无法证实旋尾线虫是导致癌症的病因。于是,舆论对这次授奖议论纷纷。挪威诺贝尔委员会一位负责人在1972 年公开承认:“菲比格的发现遭到一系列反对。”美国的朱克曼在《科学界的精英》一书中更直言不讳地写道:“菲比格的获奖是诺贝尔奖最明显的错误之一。”日本的《科学朝日》于1978 年刊登专文,也认为这是“一件不幸的选择”。苏联的《医学大百科全书》(第二版)进一步对这个误判作了具体分析:菲比格观察到的实际上并非癌变病灶,而是细胞增生,而导致这种增生的原因是旋尾线虫寄生所造成的维生素缺乏。

公正地说,虽然菲比格的研究结论及其此后的获奖颇受科学家们的诟病,但是他通过动物实验,特别是以老鼠为模型来探究肿瘤形成机制的方法和其坚持不懈的科研精神,对后人还是有所启迪的。

如果旋尾线虫不是致癌的原因,那么其他生物体与癌症之间有无因果关系呢?

 

遭冷遇鸡瘤病毒 获殊荣英雄迟暮

1909 年的一天,美国长岛一位家禽饲养者,带着一只右胸明显长有肉瘤的病鸡,找到了洛克菲勒医学研究所的劳斯博士。农民担心病鸡患上了霍乱之类的传染病,但是劳斯根据活检的结果,却确认它长的是一种恶性肿瘤。于是,他把一小块肿瘤移植到另一只同种母鸡身上,结果兴奋地发现,那只母鸡也长出了肉瘤。接着,劳斯又把肿瘤研磨成极细的均匀液体,通过一个硅过滤网(其网孔小到可把所有的癌细胞和细菌都挡住)制成无细胞滤液。一群健康的小鸡被接种这种滤液后,也都长出了同样的肉瘤。劳斯通过实验进一步证明,鸡的骨骼、软骨或血管的肿瘤,也可以通过这种滤液传代。其中的致瘤因子后来被命名为“劳氏肉瘤病毒”。

但是,1911 年,当劳斯将这一研究成果发表在《实验医学杂志》上后,并未得到医学界的认可。这是由于按照传统医学的观点,绝大多数癌症既不会传染,也非感染引起的。更重要的是,继劳斯之后,许多科学家采用类似方法在小白鼠和大鼠身上做肿瘤传代试验,结果都失败了,其中包括劳斯本人此后所做的实验也都以失败告终。于是,劳斯不得不中断了这一研究课题。

 

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1933 年,兔子乳头状瘤病毒的发现,重新点燃了劳斯的探究之火。他和比尔德等几位科学家的试验表明,这种病毒产生的良性乳头状瘤,与兔子皮肤上涂抹柏油后引起的肿瘤相似,只是形态特征存在差异。劳斯进一步提出了“肿瘤病毒学说”,认为正常细胞的癌变并不是突然发生的,而是经过了若干个变化阶段。第一阶段是“肿瘤进展”期,潜在的癌细胞是处于“休眠状态”。以后的阶段则是由于病毒、化学致癌剂或激素将其“唤醒”,因而进入了具有侵袭力的状态。

 

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直到20 世纪50 年代,劳斯的“肿瘤病毒学说”才开始受到医学界的重视。这是由于随着微生物遗传学的发展,科学家们有了新的发现:一方面,某些肿瘤病毒能将自己的部分遗传物质,注入细胞内而不杀死细胞。这样,受“感染”的细胞就获得了一种复制肿瘤病毒的能力,结果将正常细胞转化为肿瘤细胞。另一方面,鸡肉瘤病毒在复制时不能合成外壳,是无法在哺乳动物体内产生有感染力子代病毒的主要原因。于是,科学家格罗斯改用一种白血病病毒,终于诱发了小白鼠的恶性淋巴瘤和白血病。特别令人注目的是,鸡肉瘤病毒在一定条件下也可促使多种哺乳动物产生癌变。

到了20 世纪60 年代中期,科学家已发现的致癌病毒多达128种。贝拉尔更是利用电子显微镜,直接观察到了当年劳斯实验滤液中的病毒颗粒。此外,他还证实,正常细胞在试管内与肿瘤病毒即便接触很短一段时间,也可转变为癌细胞。

1966 年,挪威诺贝尔委员会终于作出明智决定:授予劳斯诺贝尔生理学或医学奖,以表彰他在55 年前,开创性地“发现了第一个可引起动物实体肿瘤的病毒”。此时,劳斯已87 岁高龄。

但是,那些不含病毒的细胞,又是怎样转化为癌细胞的呢?







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