许靖华_地质科学_癌症的起源和防治

书书书　２０１６年１０月地　质　科　学ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＬＯＧＹ　５１（４）：１—２编者的话本期发表了许靖华和Ｒ．Ｂ．Ｅｃｋｈａｒｄｔ的论文“癌症的起源和防治”。读者一定会心存疑问，ｗｈｙ？为什么《地质科学》要发表研究癌症的论文？许靖华先生是国际著名的科学家，在地质学、海洋学、地球物理学、环境科学等领域建树颇丰，曾任国际沉积学会主席、国际海洋地质学委员会主席、欧洲地球物理学会主席。他的成就使他成为美国科学院院士、地中海科学院院士和中国科学院名誉教授。许靖华先生的研究领域和著作涉及自然科学、哲学历史、社会人生、东西方文化等诸多方面。用许靖华先生自己的话说，他不是一个专家，而是一个问题解决家！爱因斯坦曾在１９３６年举行的“美国高等教育３００周年纪念会”上讲，从学校毕业出来的人，应该是一个和谐的人，而不是一个专家。许靖华先生作为一个和谐的人，看到世界上每年有数百万人死于癌症而感到痛心，看到致癌理论研究和治癌方法研究进展缓慢而感到焦虑。正如在他在“癌症的起源和防治”中所说，“我们现在需要新方法和新理论”。为此，他数年前就开始关注癌症研究，并投入精力。Ｅｃｋｈａｒｄｔ先生是美国著名的人类学家、古生物学家，在癌症研究中与许靖华先生志同道合。通俗地说，他们都是癌症业余研究者。谁又敢说业余研究一定达不到专业水平呢？奠定地层学三大定律之一“地层层序律”的史丹诺（Ｎ．Ｓｔｅｎｏ）是一位丹麦医生，业余爱好地质旅行。首次提出大陆漂移理论的魏格纳（Ａ．Ｌ．Ｗｅｇｅｎｅｒ）是一位德国气象学家，业余爱好地质探险。我国著名的文学家、现代文学奠基人鲁迅先生早在１９０３年就编著出版了《中国地质略论》，并与顾琅一起编著出版了《中国矿产志》（１９０６）。要解决问题，关键在于是否能够把握问题的症结所在和找到解题的正确方向与思路，并无专业／业余之分。现代医学研究已经表明肿瘤内存在缺氧微环境和厌氧细胞，并提出了厌氧氨氧化细菌的氨氧化代谢模式（Ｍｕｌｄｅｒｅｔａｌ．，１９９５；ＧａｔｅｎｂｙａｎｄＧｉｌｌｉｅｓ，２００４）和癌症是一种代谢性疾病的认识（Ｃｈｒｉｓｔｏｆｆｅｒｓｏｎ，２０１４）。癌症基因研究甚至已经提出，内共生作用使厌氧氨氧化菌的基因进入真核细胞的基因组（Ｍａｒｇｕｌｉｓ，１９７０）。地质学家可能对医学陌生，但对地球演化史决不陌生。地史上多次发生的灾变事件导致大量物种灭绝，不断变化的地球环境对物种起源具有巨大影响。许靖华先生熟知地球早期演化中大气由无氧状态到氧气革命的２６亿年演变历史和厌氧菌与好氧菌的争斗取代历史。基因组实验（Ｆｕｅｒｓｔ，２００４；Ｋｒｅｍｅｒ，２００８）启发许靖华和Ｅｃｋｈａｒｄｔ推测，肿瘤细胞和现代厌氧氨氧化菌有一个共同的祖先。Ｍａｒｇｕｌｉｓ（１９７０）关于寄生和宿主的内共生学说使他们坚信，在２０亿年前的“氧气革命”期间，癌基因组与原核生物基因组因共生起源而融合。后来，宿主演变成真核生物，而寄生的细菌基因组则演化成为真核生物内的癌干细胞基因组。他们假设，一旦“休眠”的癌干细胞受亚硝酸盐影响而被激活，将导致癌症。依据这一工作假说，他们提出并实施了把癌症视为亚硝酸盐中毒症进行治疗的方案。或许正是由于许靖华和Ｅｃｋｈａｒｄｔ的论文是以推测的形式提出了他们的新认识，挑战地　质　科　学２０１６年既存的癌症研究理论，而支持性证据又只有统计资料和一些实验资料，以及零星的临床医疗案例，导致该文曾分别被一些刊物拒稿，迟迟不得发表。本刊编辑部收到该稿后，启动了常规审稿程序。几位审稿人的意见相左，或肯定，或否定，或认为：很难说该观点错误，正如很难说该观点正确一样。“还有太多需要夯实的不同层面的证据：分子的、细胞的、动物的、人的，而每一个层面都将涉及不可估量的实验体系……”。编辑部以这些宝贵意见为依据，对该稿做了综合评估：尽管审稿意见难以统一，但该稿立论有据，论证逻辑，是从地球演化角度探讨癌症起源和防治的勇敢尝试。本刊一贯支持多学科交叉研究，鼓励公开质疑精神，因此，决定刊发该稿。对于读者心中的ｗｈｙ，本刊的回答是，ｗｈｙｎｏｔ？该稿用英文写成，由台湾大学卢佳遇教授翻译，并由四川外国语大学徐文欣和张宇琪做进一步译校，中国科学院北京基因组研究所陈科对译文进行了审核。在此谨向他们表示衷心感谢。《地质科学》责任主编　　　　　　　　　　　　　　　　　２０１６年９月５日２书书书　２０１６年１０月地　质　科　学ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＬＯＧＹ　５１（４）：１０１５—１０３９ＤＯＩ：１０．１２０１７／ｄｚｋｘ．２０１６．０４５癌症的起源和防治许靖华１，２，３　ＲｏｂｅｒｔＢ．Ｅｃｋｈａｒｄｔ１，４（１．Ｓｕｌａｎ癌症研究所黑斯尔米尔英国　ＧＵ２７３ＰＴ；２．中国科学院地质与地球物理研究所北京　１０００２９；３．河南大学环境与健康工程中心河南开封　４７５００１；４．宾夕法尼亚州立大学帕克分校斯泰特科利奇美国　ＰＡ１６８０２）摘　要　癌细胞与正常的人体细胞不同。根据体细胞突变理论（ＳＭＴ），癌细胞是基因突变的结果。该理论还采用达尔文主义的基本原理，假设癌细胞生长是自然选择下“适者生存”的结果。与此相反，我们采用Ｍａｒｇｕｌｉｓ的演化理论来解释癌症的起源，并提出癌细胞由遗传而来：癌基因组起源于寄生在原核生物宿主中的细菌；在大约２０亿年前的“氧气革命”期间，癌基因组与原核生物基因组因内共生作用而融合；后来宿主演化成为真核生物（原生生物、真菌、植物和动物），每种真核生物都具有其独特的基因组；经过同样的时间间隔，原寄生细菌基因组则演化成为真核生物内的癌干细胞基因组。当前ＳＭＴ假设人类基因组的突变导致癌症，但该理论无法识别编码肿瘤生长的基因组序列，也无法解释：突变为何会造成癌细胞失控性生长及复制？癌症为何是一种代谢性疾病？癌症死亡率为何与亚硝酸盐污染有关？中国用不含亚硝酸盐的公共供水源的试验为何竟可以拯救许多癌症患者的生命？ＳＭＴ没能充分回答许多“神秘”的癌症问题。相反，我们提出的生物演化理论可以回答这些相关事实，包括那些ＳＭＴ不能充分解释的问题。我们的理论根据是：癌基因组图谱（ＴＣＧＡ）的科学家未能在正常的人类基因组序列中发现突变或未突变的癌基因组。是癌基因组编码了癌细胞的生长及复制和一种不同的代谢模式。我们的理论假设，癌症起源于“休眠中”的癌干细胞因为受亚硝酸盐的影响而被激活，其中一个癌基因组编码了厌氧或缺氧的代谢模式，为癌细胞的生长及复制提供能量和生物量，其他基因组则编码了癌细胞的失控性生长及复制和其他癌症特征。亚硝酸盐以１０－９级别的浓度干扰人体正常的代谢和复制等机能。事实说明，亚硝酸盐可被定义为一种毒药。识别慢性中毒的困难可以用孟加拉国公共供水造成的砷中毒作为例证。癌症应被视为由亚硝酸盐中毒引起的疾病来进行治疗是一个假说，它可以解释为什么当中国部分地区的正常公共供水改用标准化深井水（ＳＤＷＷ）时，癌症死亡率可以减半。这个假说需要另一个假设来解释亚硝酸盐中毒并不影响所有饮用公共供水的人，而只影响其中一部分人。我们必须假设癌症的产生是由于干细胞，其中包括一个癌干细胞，被召唤去以修复细胞的损伤。将这些打破常规的假说放在一起，很多专家认为我们的生物演化理论是天方夜谭而不予理会。实际上，这个假说已由中国过去的ＳＤＷＷ实验所证实。一些医院的试验也证实，若癌症晚期患者每天饮用不含亚硝酸盐的水，癌症可以被治愈。我们对癌症晚期不可治愈这一论断提出质疑，并假定癌症是慢性亚硝酸盐中毒所致。我们呼吁其他科学家进行实验和临床试验来验证这一假说，使至少一半的晚期癌症患者，当他们的饮用水供应源不含亚硝酸盐时，可以被治愈。与此同时，我们应该将过去半个世纪以来献身医学的科学家们的成果，整合为一个“新的体系”。关键词　癌　癌基因组　演化　肿瘤细胞　缺氧　厌氧氨氧化代谢　供水　亚硝酸盐中毒　派特扫描　癌症治疗中图分类号：Ｐ５２，Ｒ７３０，Ｑ１１１文献标识码：Ａ文章编号：０５６３－５０２０（２０１６）０４－１０１５－２５　许靖华，男，１９２９年６月生，教授，美国科学院院士，地质学专业。Ｅｍａｉｌ：[e-mail]２０１６－０５－１０收稿，２０１６－０７－２７改回。地　质　科　学２０１６年１　体细胞突变理论存在缺陷癌症到了晚期被认为是不治之症，死亡的阴影笼罩着每位患者。在美国，每年１７０万癌症患者中，约６０万人死亡（Ｎａｚａｒｙａｎ，２０１４）。２０１５年，中国４３０万新增的癌症患者中，２００万人死亡（Ｃｈｅｎｅｔａｌ．，２０１６）。据世界卫生组织统计，全世界每年有１４００万新增癌症病例，逾８００万人死亡（Ｎａｚａｒｙａｎ，２０１４）。体细胞突变理论（ＳＭＴ）是目前唯一提出致癌原因的科学理论。恶性肿瘤受多种因素影响，如接触放射线、吸入烟草的烟雾或其他污染物、感染病毒或饮食不均衡等。该理论认为这些外界因素会导致特定的致癌或抑癌基因发生突变。当基因的一部分丢失（删除），当染色体的一部分被重排（易位），或当正常的ＤＮＡ序列出现缺陷，细胞就会产生癌变（Ｋｎｕｄｓｏｎ，１９７１；Ｃａｉｒｎｓ，１９７５；Ｎｏｗｅｌｌ，１９７６）。但ＳＭＴ在很多方面存在缺陷：它没有明确哪个基因突变会导致哪种癌症；为什么辐射、吸烟和环境污染等会引发癌症，进而导致肿瘤细胞出现失控性地生长和复制。癌基因组图谱（ＴＣＧＡ）项目自２００５年启动以来就被寄予厚望，期望通过比较正常的与不同类型癌症的ＤＮＡ序列，确定导致癌症的确切突变。有人还希望对所有突变进行编目，找出那些引发突变疾病的“驱动者”，从而发明治愈该病的药物。过去十年中，２２０００多例癌细胞的基因序列编码已被确定。ＴＣＧＡ的科学家发现了逾３００万个被认为是由突变产生的基因序列（Ｌａｎｄａｕ，２０１５），靶向治疗一度被寄予希望，然而ＴＣＧＡ未能交出一份癌症驱动基因的目录。Ｌａｗｒｅｎｃｅｅｔａｌ．（２０１４）分析了２１种肿瘤类型和４７４２个体细胞的癌症突变，发现大规模的基因组分析可以在这些肿瘤类型中识别几乎所有已知的癌基因。但是，他们的分析也“发现了３３个以前未知却有显着突变的基因，包括与增殖、凋亡、基因组稳定性、染色质调节、逃避免疫、ＲＮＡ加工和蛋白质稳态等有关的基因”。其他研究者也得到了相似的结果（Ａｌｅｘａｎｄｒｏｖｅｔａｌ．，２０１５；ＭａｒｔｉｎｃｏｒｅｎａａｎｄＣａｍｐｂｅｌｌ，２０１５）。癌细胞中出现哪些基因组突变，这是一个随机事件。虽然癌基因组的数量很庞大，但每个癌症所拥有的基因组却不尽相同。癌基因组不是由体细胞突变所带来的微小变化（Ｄｕｅｓｂｅｒｇｅｔａｌ．，２０１１；Ｃｈｒｉｓｔｏｆｆｅｒｓｏｎ，２０１４；Ｌｅｄｆｏｒｄ，２０１５）。ＴＣＧＡ项目被一些人认为是个“昂贵的失望”（Ｌｅｄｆｏｒｄ，２０１５）。之所以失望，是因为他们采用了错误的理论：认为癌症是由人类基因组的体细胞突变引起的。癌基因组与人类基因组千差万别，因此这些差异不可能由人类基因组突变所引起。癌基因组就是癌基因组，而不是人类基因组的突变。肿瘤生长不是通过人类基因组的体细胞突变编码的，而是通过癌干细胞，由癌的遗传基因组进行编码的。癌基因组千差万别，但它们类似于细菌的基因组。带有癌基因组的肿瘤细胞，实际上可以被认为是寄生菌（Ｄｕｅｓｂｅｒｇｅｔａｌ．，２０１１）。但事实并非如此，因为癌细胞也是人体的一部分。幽门螺杆菌是一种寄生菌，过半数的胃癌患者受该细菌感染。我们不知道癌症和寄生菌之间的确切关系，但我们研究认为它们一旦受到饮用水中的亚硝酸盐滋养就会大肆发展。癌基因组不可能是智人物种出现后在短时间内演变形成的。在真核生物漫长的演６１０１４期许靖华等：癌症的起源和防治化历史中，它们一直都存在，并且有一个共同的祖先。它们的两个主要区别分别是代谢模式和繁殖方法不同。人类基因组能进行氧化磷酸化（ＯＸＰＨＯＳ）这种真核生物常见的代谢模式，而癌基因组的特点是它们能在缺氧环境和厌氧细胞内部的厌氧氨氧化过程中编码有氧糖酵解。然而，癌症的最大特征是其失控性生长和复制。ＳＭＴ的一个假设提出，人类基因组的基因突变让突变体变得更加优越，适应性变强，这些突变体可以以