數學家眼中的癌症         楊宏義

           --得癌症,只是運氣不好          

                                                 

 

Cristian Tomasetti 2010 年在馬利蘭大學獲得應用數學博士學位,後在哈佛大學做博士後研究,2013年任職於Johns Hopkins 醫學院,世界上認識他的人並不多,2015年他在科學 (Science) 雜誌發表了一篇文章" Variation in cancer risk among tissues can be explained by the number of stem cell divisions" ( 幹細胞的分裂次數, 決定了癌症的風險),科學雜誌的特約作家 Jenifer Couzin - Frankel, 把這題目解釋得更貼切 ------"得癌症,只是運氣不好"

 

   突然他躍上了BBCCNNNew York Times....等全世界最重要的媒體,CNN連線訪問他, 請他對這篇文章做進一步的闡釋。很多一輩子專攻癌症原因及預防的專家,簡直恨死他了,既然癌症只是運氣不好,那麼我們還研究什麼?

  

   Tomasetti 的論文是有幾分道理的。人一生得各種癌症的風險,肺癌---6.9%,甲狀腺癌---1.08%,腦癌及神經系統癌---0.6%,骨盆腔癌---0.03%,喉頭軟骨癌---0.00072%,這些差異有一部份可歸咎於抽菸、酗酒、紫外線、或人類乳突病毒感染,但這只適用於強烈暴露在這些因子的族群。消化道各器官的癌症風險,食道---0.51%,胃---0.86%,小腸---0.2%,大腸---4.82%,高達有24倍的差異,究竟怎麼用飲食習慣來解釋? 小腸癌的風險只有腦癌風險的1/3,雖然小腸比腦有更大的機會暴露在環境的突變劑 (Mutagens) 中,這怎麼回事? 5-10% 的癌症有遺傳的因子,具有APC基因的遺傳性大腸瘜肉症,易得大腸癌及小腸癌,但為什麼這些人得大腸癌比小腸癌的風險大很多?

  

   人體組織內的細胞,大多已部份分化或完全分化,生命周期很短,不至於變成癌症,只有位居少數的幹細胞不斷更新、分裂,幹細胞內的染色體每複製109個核苷酸,有一個會發生錯誤,一生當中幹細胞分裂的次數愈多,則突變產生癌症的機率愈大。作者從美國的資料庫內尋找所有資訊,發現幹細胞分裂的次數與一生中癌症的風險有非常高的正關係。下表為此文部分重要的數據。

 

                                                    幹細胞分裂次數          癌症風險

 

皮膚基底癌細胞                         3.55 x 1012                      30%

大腸癌(非家族遺傳性)              1.168 x 1012             4.8%

皮膚黑色素癌                              7.638 x 1011             2.03%

肝癌 (C 型肝炎相關)              2.709 x 1011             0.71%

慢性淋巴性白血病                     1.299 x 1011             0.52%

急性骨髓性白血病                     1.299 X 1011             0.41%

肺癌 (抽菸)                                   9.272 X 109               8.1%

肺癌 (不抽菸)                              9.272 X 109               0.45%

食道癌                                           1.203 X 109               0.1938%

甲狀腺髓質癌                              5.85 X 107               0.0324%

骨癌                                                2.926 X 107               0.035%

 

   Tomasetti進一步把環境及遺傳因子列入校正,將31種癌症分成綠色及藍色兩類,綠色的大都是機率造成的 (運氣不好,細胞分裂時突變的),如:小腸癌、十二指腸癌、骨癌、甲狀腺髓質癌、急性骨髓性白血病、食道癌、肝癌 (C型肝炎相關)、膽囊癌,、皮膚黑色素癌.....,藍色的則與環境、感染或遺傳有關,但細胞分裂時運氣不好也很重要,如 : 遺傳性大腸瘜肉症大腸癌、皮膚基底癌、肺癌 (抽菸)、頭頸癌 (乳突病毒16)、肝癌 ( C型肝炎相關) .......

 

   20151 Tomasetti 發表這篇論文以來,至今天518號,在Science 雜誌本身已有39篇評論、9 篇信件對此文章提出質疑或肯定,其他知名的雜誌也有50 篇引用此文。Tomasetti 一夕之間成為名人,可是致力於預防癌症發生的公共衛生專家可要哭了: 「如果這麼多的癌症只是機率造成的,人們需要的將只是祈禱,而不是節制飲食、改善環境,那我們存在的價值在那裏呢?

 

 

 

參考文獻

 

   Cristian Tomasetti, and Bert Bogelstein, Variation in cancer risk among tissues can be explained by the number of stem cell division. Science 347, 78-81 (2015)

 

 

 

 

 

 

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