对称与非对称干细胞分裂：一种对抗癌症的适应机制？

传统观点认为，干细胞的一个核心特征是其进行非对称分裂的能力。诱导性遗传标记技术的最新进展提供了充分证据，表明对称干细胞分裂在成年哺乳动物稳态中起着重要作用。众所周知，这两种细胞分裂类型在干细胞按需扩展的灵活性方面存在差异。相反，对称和非对称分裂对突变积累的影响仍知之甚少。本文研究了一个更新组织的随机模型，并在突变产生的背景下探讨了组织架构的优化问题。具体而言，我们研究了肿瘤抑制基因失活的过程，该过程通常作为两个连续“打击”的序列发生，是致癌作用中最常见的模式之一。我们比较了对比了对称、非对称（以及混合）干细胞分裂，重点关注双打击突变产生的速率。结果表明，对称分裂细胞产生此类突变的速率显著低于非对称分裂细胞。无论单打击（中间）突变是有害、中性还是有利，该结果均成立。此外，该结果也独立于致癌双打击突变是仅产生于干细胞中还是也产生于更分化的细胞中。我们认为，哺乳动物中的对称干细胞分裂可能是一种有助于延缓癌症发生的适应机制。我们进一步研究了组织中干细胞最佳比例的问题，并量化了非干细胞在突变产生中的贡献。我们的工作为解释哺乳动物细胞中对称干细胞分裂模式似乎非常普遍这一观察结果提供了一个假设。