Eric J. Topol埃里克·托普:心脏病学家,移动医疗研究者,基因组学教授,加州斯克里普斯转化科学研究所主任。著有《颠覆医疗》《未来医疗》。
我们从小就被误导了。从前的小学科学课堂上说,我们的DnA序列一半来自母亲,一半来自父亲。但这种说法忽略了一个重要的问题,那就是所谓的新生突变。这些突变都是自然而然发生的,这很重要。
直到2012年,我们才能够做到对家庭成员甚至是单精子细胞的整个人类基因组进行测序,目的是为了直接检测这些基因中新生突变发生的频率。在我们最原始的DnA(生殖细胞系)里,每人都会有大约80~100次的基因改变,这些基因不存在于我们父母的DnA当中,但变化的原因是由于其卵子和精子基因的不稳定。一般来说,大约15~20次的“错误”源于我们的母亲,30~60次来自父亲。而且,我们对父亲的“生物钟”也有了新的认识:父亲越是衰老,其精子DnA就越不稳定,而且越来越多的证据表明这种不稳定与自闭症和精神分裂症的关系极大。
虽然新的突变很少发生在特定的个体身上——或许只有极小的一部分,大概还不到你基因组的0.001%——但这些突变带来危害的可能性却是极大的。这就是为什么它们没能受到进化论中自然选择的影响。然而新生突变也可能带来好的效果,极有可能是“以毒攻毒”。在有严重智力障碍和其他神经疾病儿童的新生突变研究中,我们已经看到了它的作用。
因此,为了回应“我们应该忧虑什么”这个主题,我认为应该忧虑在人类的生殖细胞DnA,也就是我们的体细胞(身体细胞)DnA中,基因组的不稳定性正在呈上升趋势。我们看到越来越多的癌症新发病例,这些病例表明DNA在复制过程中出现了错误,属于典型的基因组不稳定现象。因父亲衰老而呈现的DnA不稳定性已成为一种普遍现象,这或许有助于揭示自闭症发病率增加的部分原因,这种不稳定已经变得极为重要。迄今为止,我们仅仅知道一些容易作出诊断的病症,比如像精神分裂症和严重的认知障碍与基因组不稳定性存在着某种关系。在其他条件下,比如轻度认知障碍或糖尿病易感性,这样的突变所带来的不易察觉的影响又会是怎样的呢?我们真正需要考虑的问题是,为什么基因组的不稳定性随着年龄而增长,为什么患癌人数年年增长,为什么7种主要类型癌症的发病率明显提高,并且是随年龄的增长而提高的?
我认为,基因组不稳定性的重要原因是环境的影响。例如,不断增加的辐射接触就是主要原因。除了来自大气层中温室气体的热辐射,或运用电离辐射的医学成像中产生的热辐射,其他辐射都是人为造成的。在我们暴露于其中的环境里,可能至今还有许多尚未弄清的环境因素影响,例如,人类的天然DnA与肠道微生物基因谱的相互影响,还有我们把自己暴露给那些无处不在的病毒,正是这些病毒加剧了基因组的不稳定性。
虽然基因测序技术和解析学取得了巨大进步,我们现在已经理解了新生突变的发生频率,但对导致突变发生的首要原因却没有起码的了解,对可能导致人类退化的最不易察觉的影响也没有基本的认识。让人深感不安的是在人类上万年的进化中,日益增强的基因组不稳定的征兆,正在相对短暂的时间内不断涌现。
解决这个问题可能需要很长时间,但现在我们可以在成千上万的民众和他们的子孙中,通过开展新生突变和环境相互影响的深入研究,做些力所能及的事情。并不是说我们要阻止人类所有的新生突变,而是有一天,或许能发现一种方法预防或筛选出有害的新生突变,进而培养那些有利于人类的。可能有些人认为,这是一种不符合自然规律的选择,但现在正是需要它来扭转局势的时候。
注:本文作者埃里克·托普的《未来医疗》已由湛庐文化策划,浙江人民出版社于2016年出版。