随机过程和表观遗传学如何解释为什么肿瘤细胞会变形 转移和抵抗治疗

癌症通常被视为一种由基因突变引起的疾病，导致细胞不受控制地分裂并侵入身体的其他部位。但在某些情况下，细胞从其起源扩散实际上是一个正常的过程。胚胎在怀孕早期钻入子宫。免疫细胞从淋巴结扩散到感染部位，以攻击入侵的细菌。生殖细胞迁移到人类早期发育过程中性腺的位置。

癌症不是一种统一的疾病。相反，癌症是一种表型可塑性疾病，这意味着肿瘤细胞可以从一种形式或功能转变为另一种形式或功能。这包括恢复到不太成熟的状态并失去其正常功能，这可能导致治疗耐药性，或完全改变其细胞类型，从而促进转移。

除了癌症中DNA的直接变化外，癌症进展的一个关键驱动因素是DNA被激活的地点和时间。如果你的DNA包含拼写单个基因的“单词”，那么表观遗传学就是你基因组的“语法”，告诉这些基因在给定组织中是应该打开还是关闭它们。尽管体内所有组织都具有几乎完全相同的DNA序列，但由于化学和结构修饰会改变哪些基因被激活以及如何激活，它们都可以执行不同的功能。这种“表观基因组”可能会受到饮食等环境暴露的影响，这为研究人员如何理解健康驱动因素增加了一个维度，而不仅仅是从父母那里继承的DNA密码。

我是一名癌症研究人员，我在约翰霍普金斯大学的实验室研究正常组织之间的差异如何由表观遗传密码控制，以及该密码如何在癌症中被破坏。在我们最近发表的评论中，耶鲁大学的同事Andre Levchenko和我描述了一种通过将表观遗传学与数学相结合来理解癌症可塑性的新方法。具体来说，我们提出了随机性的概念如何阐明为什么癌症会转移并对治疗产生抗药性。

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