癌症最初是由一个失控的单细胞发展而来的，其突变会引发激进的生长，不惜一切代价损害机体的健康。但是，如果癌细胞积累有害突变的速度快于它们被清除的速度，癌细胞群最终会不会灭绝呢?
癌细胞如何避免完全的基因崩溃?
为了弄清问题的核心，来自北京和台北的一组科学家希望通过研究最著名的人工培养癌细胞——海拉细胞，从突变的角度得到癌症易感性的新线索。
1951年，从宫颈癌患者亨利埃塔·拉克斯(Henrietta Lacks)身上分离出来的干细胞，成为第一个不朽的细胞系，帮助开发脊髓灰质炎疫苗，并成为任何体外药物开发或癌症研究的生物技术基础资源。
它们仍然为我们进一步了解癌症提供了充足的机会。
“在这项研究中，HeLa细胞并没有被用来揭示肿瘤发生的过程，而是主要用来解决潜在进化力量的模型，这需要强大到足以在实验室环境中进行测量。”我们通过监测来自一个共同祖先HeLa细胞群的克隆来检测单个HeLa细胞生长速度的变化，”通讯作者吕雪梅说。
他们首先建立了一个HeLa细胞系(E6)从一个祖先的细胞系。当E6种群规模达到5倍左右时;104个细胞(15~16个分裂)，培养出5个单细胞克隆。他们的团队对这些克隆进行了DNA测序，以便对突变进行分类。他们关注的是拷贝数变异(CNV)而不是单个DNA的变化，因为在短时间的培养实验中，单核苷酸突变率太慢，无法产生显著的序列变异。
“然后，我们通过对细胞生长的计算机模拟，估计了有害的突变率和每个突变的平均适应度下降，”作者王宏义(音)说。
总的来说，他们发现主要的突变会影响基因的拷贝数，平均每个细胞分裂会产生0.29个有害事件。每一项运动都会降低18%的健身率。
他们的结果表明，细胞生长的异质性可以在很短的时间内在癌细胞中产生，并且是遗传和基因决定的。
“我们的估计表明HeLa细胞减少了5% (0.29 * 0.18 ?5%)适合每一代人。我们的观察表明，人类细胞已经培养了足够长的时间，但仍然会以CNVs的形式产生有害的突变，而且这种突变的速度和强度都很高。对于这样的系统，突变熔毁可能是合理的。”
例如,当他们从B8孤立39细胞(一种快速增长的克隆)和40细胞E3(缓慢生长克隆),和监控他们的增长从单个细胞七天,大约23%的B8和50%的E3细胞死后七日内,将造成细胞损害隔离或遗传缺陷。
大多数具有生长速率的细胞系;0.6在2个月内死亡。总的来说，只有60%的B8和27%的E3细胞存活了两个月以上。
接下来，他们从每个单细胞中挑选出大约20个来自B8的克隆细胞，并计算它们的染色体数目。
这些染色体与正常人的46条染色体相差甚远。它们的染色体从38到113条不等，大多数(72%)细胞的染色体介于55到70条之间，这表明它们是三倍体。因此，尽管是单细胞起源，后代很快在20-30个细胞分裂内产生非整倍体，这再次说明癌细胞的细胞遗传学变化频繁。
尽管发生了大量的突变，生长速度降低，染色体数目不再代表正常人类，癌细胞仍能找到生存的方法。
那么HeLa细胞是如何存活的呢?
“高致病性突变率会让人觉得海拉细胞系可能早已灭绝，”卢说。
他们的模拟结果表明，虽然大多数细胞积累了有害突变，而且比原始细胞更糟，但仍有13.1%的细胞是无突变的。
“这些无突变的细胞可以避免种群灭绝。”
这也解释了为什么，即使化疗成功杀死了90%的癌细胞群，可能仍然不够。
这项新的研究不仅促进了对海拉细胞和肿瘤的进化的理解，而且也促进了对培养中多细胞生物细胞的理解。在未来的工作中，科学家们希望利用他们的癌细胞适应性和生长速度的发现，来了解癌细胞如何变得更容易受到最近检查点抑制剂药物突破的影响。
