癌症十大特征
癌症十大特征(The Hallmarks of Cancer)是肿瘤生物学的核心理论框架,由 Douglas Hanahan 和 Robert A. Weinberg 于 2000 年首次提出(6个特征),并于 2011 年扩充为经典的“十大特征”。该理论旨在将复杂的癌症生物学机制归纳为一组共同的逻辑原则,解释了正常细胞如何逐步演变为恶性肿瘤。这十大特征包括:持续的增殖信号、逃避生长抑制、抵抗细胞死亡、启用复制永生、诱导血管生成、激活侵袭和转移、重编程能量代谢、逃避免疫破坏,以及两个“赋能特征”:基因组不稳定和促肿瘤炎症。这一框架是现代抗肿瘤药物研发(如靶向药、免疫治疗)的理论基石。
核心图谱:十大特征详解 (2011版)
这十个能力并非孤立存在,而是相互交织,共同赋予了癌细胞恶性生长的能力。我们可以将其分为“细胞生长”、“系统互作”和“赋能特征”三类。
| 特征 (Hallmark) | 生物学机制 | 对应药物策略 (举例) |
|---|---|---|
| 1. 持续增殖信号 (Sustaining Proliferative Signaling) |
癌细胞通过自分泌或突变,使 EGFR, RAS, PI3K 等通路持续激活,无需外部指令即可分裂。 | EGFR抑制剂 (奥希替尼) BRAF抑制剂 (维莫非尼) |
| 2. 逃避生长抑制 (Evading Growth Suppressors) |
使 TP53 (基因组卫士) 或 RB1 等抑癌基因失活,无视“停止分裂”的指令。 | CDK4/6抑制剂 (阿贝西利) 恢复细胞周期控制。 |
| 3. 抵抗细胞死亡 (Resisting Cell Death) |
上调 BCL-2 等抗凋亡蛋白,逃避 细胞凋亡 (Apoptosis)。 | BCL-2抑制剂 (维奈克拉) |
| 4. 启用复制永生 (Enabling Replicative Immortality) |
激活 端粒酶 (Telomerase),防止端粒缩短,突破 海弗里克极限。 | 端粒酶抑制剂 (研发中) |
| 5. 诱导血管生成 (Inducing Angiogenesis) |
分泌 VEGF,诱导新生血管形成,为肿瘤提供氧气和营养(“修路”)。 | 贝伐珠单抗 (Anti-VEGF) |
| 6. 激活侵袭转移 (Activating Invasion & Metastasis) |
发生 上皮间质转化 (EMT),下调 E-cadherin,获得移动能力。 | MET 抑制剂 (针对部分机制) |
| 7. 能量代谢重编程 (Reprogramming Energy Metabolism) |
即使在有氧环境下也优先进行糖酵解(Warburg效应),以快速合成生物大分子。 | 代谢抑制剂 / 饮食干预 |
| 8. 逃避免疫破坏 (Evading Immune Destruction) |
表达 PD-L1,招募 Tregs,形成抑制性微环境。 | 免疫检查点抑制剂 (PD-1/L1 Ab) |
| 9. 基因组不稳定 (Genome Instability) |
DNA 修复缺陷(如 BRCA 突变),加速突变积累,促进进化。 | PARP抑制剂 (利用合成致死) |
| 10. 促肿瘤炎症 (Tumor-Promoting Inflammation) |
利用免疫细胞分泌生长因子、酶和活性氧,助长肿瘤生长。 | 抗炎药物 / 靶向 IL-1β |
演进:2022 新维度 (New Dimensions)
Hallmarks of Cancer: Version 3.0
随着科学的进步,Douglas Hanahan 在 2022 年提出了四个新兴的特征,完善了我们对癌症复杂性的理解。
2022年新增的四个特征
- 解锁表型可塑性 (Unlocking Phenotypic Plasticity):
癌细胞不仅能发生遗传突变,还能通过去分化(Dedifferentiation)或转分化(Transdifferentiation)在不同细胞状态间切换,这是产生耐药性的关键机制(如前列腺癌从腺癌转为神经内分泌癌)。 - 非突变表观遗传重编程 (Nonmutational Epigenetic Reprogramming):
无需 DNA 序列改变,通过 DNA 甲基化或组蛋白修饰的改变来调控基因表达,驱动肿瘤发生。 - 多态性微生物组 (Polymorphic Microbiomes):
肠道和其他组织的微生物组 (Microbiome) 直接影响肿瘤的发生、炎症状态以及对免疫治疗的反应(如 Akk菌 与 PD-1 疗效正相关)。 - 衰老细胞 (Senescent Cells):
衰老细胞虽然停止分裂,但会分泌 SASP(衰老相关分泌表型)因子,改变微环境,促进邻近肿瘤细胞的生长。
学术参考文献与权威点评
[1] Hanahan D, Weinberg RA. (2000). The Hallmarks of Cancer. Cell. 2000;100(1):57-70.
[学术点评]:开山之作。该论文是 Cell 杂志历史上引用率最高的论文之一,首次提出了癌症的六大基本能力,结束了癌症研究碎片化的时代。
[2] Hanahan D, Weinberg RA. (2011). Hallmarks of Cancer: The Next Generation. Cell. 2011;144(5):646-674.
[学术点评]:经典定型。引入了“能量代谢重编程”和“逃避免疫破坏”两个新兴特征,以及“基因组不稳定”和“促肿瘤炎症”两个赋能特征,形成了广泛引用的“十大特征”图谱。
[3] Hanahan D. (2022). Hallmarks of Cancer: New Dimensions. Cancer Discovery. 2022;12(1):31-46.
[学术点评]:最新演进。Douglas Hanahan 独作更新,增加了表观遗传、微生物组等四个新维度,反映了过去十年肿瘤生物学在复杂性和系统性方面的巨大进展。