放療到底能不能殺死腫瘤?

揭秘放射治療殺死腫瘤的機制

作為癌症治療“三駕馬車”之一,放射治療的應用已非常廣泛。世界衛生組織公佈,70%以上的腫瘤需要放療,40%的腫瘤通過放療可以治愈。然而,在中國這個比例並沒有達到,我國腫瘤放療的普及率遠低於發達國家。

很多腫瘤患者聽到“放療”的第一反應是懷疑甚至排斥,有的人不相信放療可以治愈腫瘤。有的人被傳説中放療副作用“嚇”退,還有些人認為做放療太“麻煩”。為消除廣大患者的疑惑,本文將揭秘放射治療殺死腫瘤的機制。

放療是如何殺死癌細胞的?

放療主要是利用高能的放射線照射腫瘤,作用於癌細胞的DNA,使DNA損傷,進而殺死癌細胞。

為什麼損傷DNA就能殺死細胞呢?

因為DNA中儲存生物體賴以生存和繁衍的遺傳資訊,維護DNA分子的完整是細胞至關重要的任務。癌細胞中也有DNA,如果嚴重受損,將會影響癌細胞的複製和分裂,甚至發生細胞凋亡。

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放療為什麼需要做很多次?

既然放射線能損傷癌細胞的DNA,進而殺死癌細胞,為什麼要做很多次放療?這是因為DNA損傷後具有修復能力。

正常細胞中的DNA也會因外界環境和體內因素變化而改變或受損,而DNA的自我修復能在一定程度上保護其功能。例如,經常暴露在抽煙環境中,會使得DNA中鹼基對結構發生化學變質,但可通過專門的酶來修復這些損傷。紫外線照射下皮膚等器官的細胞也會受到一定損傷,這個損傷的修復較上述鹼基對修復更難,需要通過一組蛋白質修復小分隊移除一節DNA單鏈後,再將正確的鏈條補上。然而,高頻暴露的放射線下導致的損傷就更難修復,因為這些射線會使DNA骨架的單鏈或雙鏈直接斷裂,有的可通過同源重組和非同源性末端連接修復,有的將直接導致細胞死亡。

因此,放射線雖然能損傷癌細胞DNA,但DNA具有修復功能。由於DNA修復也需要時間,所以我們利用這個時間差設置了放療計劃,利用多次放射線的照射來徹底殺死腫瘤細胞。

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為什麼有些患者放療效果不理想?

雖然很多腫瘤患者從放療中獲益,但仍然有些患者治療效果並不好,有的患者還會出現耐受的情況。其中的原因還得從DNA 損傷後的修復來解釋。

細胞分裂過程由G0/G1期(DNA合成前期)、S期(DNA合成期)、G2期(NDA合成後期)和M期(分裂期)組成,並依次進入下個階段。正常細胞在DNA損傷後停滯在G1期,並啟動DNA損傷修復機制。但在腫瘤細胞中,G1/S檢查點調控因子往往失去作用,使得腫瘤細胞很容易進入S期。

最近發表于《科學》雜誌的重磅研究結果,進一步揭示了腫瘤細胞在放療後DNA修復的機制[1]。結果顯示,癌細胞的DNA被放射線破壞後,會招募一種核酸酶(CAD)到達損傷處,主動切斷特定位點的DNA,阻止其複製,而使分裂旺盛的癌細胞停留在G2期,從而獲得足夠的時間來修復放療帶來的DNA 損傷。

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這就解釋了一些腫瘤患者放療效果不好的原因,也為研究人員進一步提高放療有效性提供了思路,期待放療在腫瘤治療中更廣泛的應用,治愈更多的腫瘤患者。

參考文獻

[1] Larsen BD, Benada J, Yung PYK, Bell RAV, Pappas G, Urban V, Ahlskog JK, Kuo TT, Janscak P, Megeney LA et al. Cancer cells use self-inflicted DNA breaks to evade growth limits imposed by genotoxic stress. Science 2022, 376(6592):476-483.

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