基因突变理论为何成为癌症的金科玉律

(一)肿瘤基因突变学说的提出

19世纪末,奥地利修道士孟德尔(Gregor Johann Mendel)通过观察豌豆植株高矮的变化研究遗传学规律,孟德尔提出机体的遗传特征是由遗传单位决定的,之后人们把这种遗传单位称之为基因。以后人们借助显微镜发现细胞核内染色体在细胞分裂时被均等地分配到两个子细胞内,认识到细胞的染色体携带遗传信息。美国动物学家摩根(Thomos Hunt Morgan)成功证实遗传基因沿着染色体纵轴排列,并能确定特异基因在染色体上的确切位置。20世纪40年代,科学家确定了组成遗传基因的物质是脱氧核糖核酸(DNA),并确定DNA分子在体内是以螺旋状态存在,遗传信息由组成DNA分子的核苷酸顺序决定。

荷兰植物学家(Hhgo deVries)在研究月见草时观察到月见草的个别植株能发生可遗传的变异现象。Hhgo deVries认为,遗传基因的突变可能是生物进化演变的一种机制,用突变学说来解释月见草的个别植株发生可遗传的变异现象。19世纪末20世纪初,人们实验发现把癌细胞移植到同种属的健康宿主后,癌细胞能在新宿主体内长出新癌,新的癌细胞的全部特征与原来的癌细胞相似。取自新癌的癌细胞能继续移植给新宿主,如此周而复始永无休止。德国动物学家Theodor Boveri借用突变学说解释肿瘤细胞的起源,认为癌细胞是由于发生了基因突变而形成的新的物种,具有自主生长能力和可遗传的性质变化。随着对遗传基因研究的深入,搞清了细胞中的DNA是携带生物遗传信息的分子,因此,癌症被认为是基因发生突变的分子疾病。

关于正常细胞如何会变成肿瘤细胞,人们曾提出很多假说解释这一过程。但医学界对于基因突变理论是普遍接受和认可的。为何医学界对于肿瘤的基因突变理论会普遍接受并深信不疑成为肿瘤疾病的金科玉律呢?因为这个理论符合现代医学的生物医学模式的思维方式。

(二)现代医学的生物医学模式的思维方式

医学模式(medical model)是人类对健康与疾病的特点和本质的哲学概括。医学观念是人们对医学具体问题的看法,包括健康观、疾病观、治疗观、康复观、预防观。医学模式决定医学观念,不同的医学模式下有不同的医学观念。医学模式随着人们在医学实践和医学科学发展过程中对医学本质问题认识的逐渐深入而不断改变。人类医学史上前后经历过神灵医学模式、自然哲学医学模式、机械论医学模式,从文艺复兴时期到20世纪70年代以前的生物医学模式,和20世纪70年代以后提出社会-心理-生物医学模式。不同的医学模式下,人们对健康、疾病的观念不同,治疗手段也不同。

生物医学模式对健康与疾病的总体看法为健康与疾病是宿主、环境和病因三者之间的动态平衡关系。当宿主的抵抗力降低、环境变化、致病因子的致病能力增强时导致这种平衡破坏便发生疾病。生物医学模式的疾病观认为每一种疾病都可以从器官、细胞、生物大分子上找到可测量的形态和(或)化学变化,并确定其生物的和(或)物理的特定病因,从而采取相应的治疗手段。简单地说就是不论物理、化学和生物的任何病因使人体患病,都会在体内形成一个明确的病灶,对患者的治疗就是要清除这个病灶。

生物医学模式是在还原论哲学思想指导下的近现代实验医学实践基础上建立起来的。

还原论(reductionism)是一种主张把高级运动形式还原为低级运动形式的哲学观点。它认为现实生活中的每一种现象都可看成是更低级、更基本的现象的集合体或组成物,因而可以用低级运动形式的规律代替高级运动形式的规律。还原论的研究方法就是对研究对象不断进行分析,化复杂为简单,恢复其最原始的状态。用还原论方法研究医学问题,就是把生命运动形式归结为物理-化学运动形式,把人体还原到器官、组织、细胞和分子层次上认识生命现象和疾病。

近现代医学主要采用实验手段对医学问题进行研究,所以也称为实验医学。近代医学从文艺复兴时期开始至20世纪70年代经历了400年漫长的发展,建立起人体解剖学、生理学、病理解剖学、细胞学和细菌学,经过19世纪末和20世纪的临床医学和分子生物学的发展,形成近现代医学科学体系。生物医学模式的疾病观也在这一过程中逐渐地形成。

人体解剖学的建立。古罗马时期教会反对进行人体解剖,在16世纪前几乎没有人体解剖学,这个时代的解剖图谱几乎完全是按照对动物解剖绘制的。文艺复兴时期,人文主义者反对宗教迷信挑战教会,提出“我是人,人的一切我应该了解”的口号,人们开始对人体结构进行研究。首先开始进行人体解剖的是意大利艺术家达·芬奇,达·芬奇对人体解剖学有执著追求,立志把观察结果写成解剖学教科书,终未如愿。最终由比利时学者维萨里完成,1538年维萨里出版了一本《解剖记录》,1543年出版的《人体的结构》是第一部完整的人体解剖学教科书。

生理学的建立。哈维利用活体解剖的方法精确地计算出每分钟心排血量和每小时心排血量,他明确指出,生物体内的血液是循环地推动而且不息地运动的,推动血液循环是心脏运动及收缩的惟一目的。哈维于1628年发表的《心血运动论》标志血液循环理论的建立。由于哈维发现血液循环,而把生理学确立为一门科学(恩格斯)。

病理解剖学的建立。18世纪人体解剖学已发展的十分完善,凡肉眼能看到的正常器官几乎解剖无遗。通过大量尸体解剖,解剖学家和外科医生注意到疾病过程中器官的异常变化,开始了病理解剖学的研究。为病理解剖学的建立作出杰出贡献的是意大利的莫干尼。莫干尼是解剖学教授也是临床医生,他的许多患者死后都是由他亲自解剖。莫干尼在他的《论疾病的位置和原因》一书中指出所有疾病的发生都有一定的定位,认为脏器的变化是疾病的真正原因。他把尸检发现的“病灶”与临床症状联系起来,寻找发生疾病的原因。18世纪的病理解剖学在器官层次上对疾病的病理形态进行了详细的描述。

细胞学的建立。19世纪出现的显微镜为医学研究打开了一扇通向微观世界的大门,1839年生物学家施旺(Schwann TH)发表了《关于动植物结构和生物相似性的显微研究》,阐述了动物和植物的组织都是由细胞构成,建立了细胞学说。德国病理学家微尔啸(Virchow)从细胞水平开展病理学研究提出细胞病理学概念。在他的《细胞病理学》中把人体比作一个国家,人体细胞就是这个国家的公民。他认为细胞形态改变和功能障碍是一切疾病的基础。

细菌学的建立。19世纪法国的巴斯德用实验证实了物质变质与微生物的关系,发明了巴氏消毒法,研制成功减弱炭疽杆菌毒力的疫苗和狂犬疫苗,创立了经典免疫学的雏形。德国的科赫发明出把细菌干燥在玻璃片上的方法、给细菌拍照的方法和将细菌鞭毛进行染色的方法,其重要的贡献是发现了结核杆菌。这些促使人们对致病细菌进行广泛的研究。

19世纪解剖学、麻醉法和无菌术的进步奠定了现代外科学的基础。20世纪抗生素的发现和应用使药物学和治疗学取得巨大进步。

分子生物学的建立。20世纪20-30年代开始分子生物学研究,20世纪50年代取得飞跃的发展。现在分子生物学已渗透到生物学和医学的各个领域。发展出一系列新兴学科,如神经分子生物学、发育分子生物学、免疫系统分子生物学、分子药理学、分子遗传学、分子病理学等。

近现代医学的发展使人们从器官、组织、细胞和分子水平上对人体构造有了深刻的了解,搞清了许多生命现象的生理过程和病理过程,促进医学研究从定性研究到定量研究。

生物医学模式的疾病观随着医学研究的深入不断深化,大体病理解剖学认为解剖结构的异常就是疾病的原因,细胞病理学认为细胞的形态改变和功能障碍是一切疾病的基础,分子生物学认为,分子形态的改变和功能障碍是一切疾病的基础。生物医学模式的疾病观认为每一种疾病都可以从器官、细胞、生物大分子上找到可测量的形态和(或)化学变化,并确定其生物的和(或)物理的特定病因,从而采取相应的治疗手段。

生物医学模式的健康观认为对疾病的治疗是保证健康的重要手段。临床医学围绕“病灶”展开诊疗工作,诊断学的任务是寻找“病灶”并确定“病灶”的性质和原因,治疗学的任务是清除“病灶”。

用生物医学模式疾病观考察癌症,癌症是分子疾病。癌症患者的共同特征都有癌肿,具有器官和组织上可测量的形态变化。癌肿是由形态、功能、代谢诸方面不同于机体正常成熟细胞的异常细胞构成,具有细胞层次上可测量的形态和(或)化学变化。癌细胞中的遗传基因表型与正常成熟细胞内的遗传基因表型有很大差异,具有生物大分子层次上可测量的形态和(或)化学变化。所以说癌症就是遗传分子发生异常改变的疾病。治疗方法就是彻底清除癌细胞这一“病灶”,或者寄希望于最终发明出能够修复发生变异的遗传分子的方法。

这就是为什么关于癌症的基因突变学说一经提出就能吸引众多支持者的原因。虽然关于肿瘤的许多现象用这一理论解释不了,有许多人不赞成甚至反对这个学说,如1959年美国的病理学家诺贝尔奖金获得者Peyton Rous指出“体细胞突变假说提不出什么证据,把这一理论引入肿瘤研究中,结果只能是成事不足,败事有余,最后必发展成扼杀许多希望和努力的宿命论”。但大多数人仍将基因突变理论视为绝对正确、不容置疑的,所以在生物医学模式下基因突变理论是指导肿瘤问题研究的主流观点。