Hallmarks of Cancer: The Next Generation
间隔10年，第二版的肿瘤总体论发表在Cell杂志，与上一版相比，在保留肿瘤六个获得性特征的前提下，引入了四个新的特征，分别是：能量代谢异常（Deregulating cellular energetics）、免疫逃逸（Avoiding immune destruction）、基因组不稳定（Genome instability and mutation）、促瘤炎症（Tumor-promoting inflammation）。基因组不稳定、促瘤炎症是肿瘤细胞的获得增殖、侵袭、转移一系列能力的主要机制，其中，基因组不稳定及突变与肿瘤细胞恶性程度的关系最为密切，染色体的缺失、重复、倒位，基因碱基对组成或者排序的改变，启动或加剧了肿瘤的发生、进展。促瘤炎症与免疫逃逸又是同一系统，不同表现的两类特征。炎症，是机体机体对于刺激的一种防御反应，也是一把双刃剑，通过免疫反应杀伤肿瘤细胞的过程中，也加速了肿瘤细胞的恶性程度进展。例如核因子κB(NF-κB)信号通路、Toll样受体介导的信号转导通路。在做肿瘤增殖实验时，为肿瘤细胞系添加培养基是为了更好的观察肿瘤细胞增殖能力的改变。在人体时，肿瘤细胞同样为自己营造了富营养环境，实现克隆增值。能量代谢异常，就是肿瘤细胞施展的手段之一。
一、持续的增殖信号（Sustaining Proliferative Signaling）
正常细胞需要生长信号的刺激来控制细胞周期的进程（cell cycle），并且在细胞分裂和死亡之间保精确的动态平衡。大部分细胞生长信号通路由胞外的生长因子及跨膜受体酪氨酸激酶介导。相比来说，癌细胞对胞外信号、跨膜受体、胞内信号的异常调节，使自身获得了对增殖的自控能力，不仅自己分泌生长因子，形成正反馈调节环，而且高表达相关受体增加信号转导效率。这部分的机制研究，最复杂的不过是癌细胞接受生长信号后，胞内信号转导的异常改变。查阅近年的肿瘤基础研究，国自然的热点，也不过是本综述总结的三点机制: 体细胞突变激活下游通路，下调增殖的负反馈失灵，增殖信号过强引起衰老。
体细胞突变激活下游通路
体细胞突变是指除性细胞外的体细胞发生的突变。不会造成后代的遗传改变，却可以引起当代某些细胞的遗传结构发生改变。RNA测序是实现了检测人体组织细胞突变的手段。2019年，发表于Science的一项研究[1]发现人体正常组织中存在一系列体细胞突变，包括癌细胞的基因突变，其中皮肤、食道粘膜和肺组织中的体细胞突变负荷高于其他组织。体细胞突变可以在个体的一生中逐渐累积。突变可以分为3大类型：点突变（point mutation）、染色体突变(chromosomal mutation)和基因组突变(genomic mutation)。其中以点突变最为常见和重要，包括转换(transition)、颠换（transversion）、插入(insertion)和缺失(deletion)几种类型，前两种属于碱基置换(basesubstitution)，后两种属于移码突变(frame shift mutation) 。胞内突变的积累，即可引起一些列的信号通路异常，如MAPK信号通路，MAPK是信号从细胞表面传导到细胞核内部的重要传递者。丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）是一组能被不同的细胞外刺激，如细胞因子、神经递质、激素、细胞应激及细胞黏附等激活的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶。所有的真核细胞都能表达MAPK。MAPK通路的基本组成是一种从酵母到人类都保守的三级激酶模式，包括MAPK激酶激酶（MAP kinase kinase kinase，MKKK）、MAPK激酶（MAP kinase kinase，MKK）和MAPK，这三种激酶能依次激活，共同调节着细胞的生长、分化、对环境的应激适应、炎症反应等多种重要的细胞生理/病理过程。MAPK链由3类蛋白激酶MAP3K-MAP2K-MAPK组成,通过依次磷酸化将上游信号传递至下游应答分子。MAPK属于CMGC（CDK/MAPK/GSK3/CLK）激酶组。与MAPKs亲缘关系最近的蛋白是细胞周期蛋白依赖性激酶（CDKs）。
以RAS-RAF路径为例解读，生长因子growth factors 与跨膜受体结合引起胞内GRB2与SOS结合，刺激RAS蛋白释放ATP，下游Raf级联激活MAPKKK-MAPKK-MAPK，达到促进转录的调控作用。在肿瘤细胞，则不需要胞外生长因子刺激，突变引起Raf构象改变，自启动MAPK级联激活，促进转录（figure1）。
PI3K是一种胞内磷脂酰肌醇激酶， PI3K本身具有丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)激酶的活性，也具有磷脂酰肌醇激酶的活性。受到胞膜上酪氨酸激酶和G蛋白偶联受体的信号后，PI3K的p85调节亚基即被募集到临近质膜的部位，随即产生第二信使PIP3，PIP3与细胞内含有PH结构域的信号蛋白AKT和 PDK1 (phosphoinositide dependent kinase-1) 结合，PDK1 激活后磷酸化AKT蛋白的Ser308 区域，最后活化AKT。活化的AKT通过磷酸化多种酶、激酶和转录因子等下游因子，进而调节细胞的功能（figure 2）。肿瘤细胞内的PI3K催化亚基突变后，不依赖胞外信号，自身激活产生第二信使，持续激活下游Akt通路，促进肿瘤细胞增殖。
下调增殖的负反馈失灵
正常细胞内存在一些负反馈调节机制，抑制过度的增殖信号。而癌细胞通过改变负反馈调节环路来达到对抑制生长的信号钝化。
原癌基因Ras，Ras蛋白为膜结合型的GTP/GDP结合蛋白，接受胞外生长因子刺激后传递细胞生长、分化信号。GTP→GDP释放ATP过程是受负反馈调节的，而当Ras基因突变后，Ras持续激活MAPK通路，刺激细胞生长。PTEN为抑癌基因，又称为MMAC1和TEP1。PTEN蛋白可通过拮抗酪氨酸激酶等磷酸化酶的活性，而抑制肿瘤的发生发展。PTEN功能缺失会放大PI3K信号途径功效，促进实体瘤的生成。
增殖信号过强引起的衰老
细胞衰老是指细胞生长永远阻滞于细胞周期的G1期，出现形态、生化及表观遗传的变化特性。由致癌基因诱导的衰老可能是对癌症的一种先天性防御[2]。癌基因因突变而失活，失去了促进肿瘤细胞衰老的作用，例如对于正常细胞，c-Myc可抑制细胞衰老，失活促进癌细胞衰老。RAS，MYC，RAF蛋白的表达可以抑制细胞生长，增殖，促进细胞衰老。失活的RAS，MYC，RAF基因则无法组织肿瘤细胞的无限增殖。
二、逃避生长机制（Evading Growth Suppressors）
抑癌基因的缺失
Rb是一种抑癌基因。Rb基因（Rb gene）在许多不同的癌肿里处于突变状态，这种基因的蛋白质产物是一种转录因子，其可控制驱使细胞进入分裂过程的重要基因表达。另外，在所有恶性肿瘤中，50%以上会出现p53基因的突变，由这种基因编码的蛋白质也是一种转录因子，其控制着细胞周期的启动。RB蛋白抑制细胞增殖的机理是由于它能和转录因子E2F结合，E2F能激活与DNA复制有关的酶的基因转录。当p105RB与E2F结合后，使E2F丧失活性。突变后的RB失去正常功能，癌细胞得以持续增殖。
P53正常功能（阻滞细胞周期、维持基因组稳定、抑制肿瘤血管生成）的丧失，最主要的方式是基因突变，通过肿瘤中大量的突变体分析，证实大部分突变是位于4个突变热点之一的错义突变。这4个突变热点是aa129～146、 171～179、234～260、270～287。p53基因失去活性的细胞也失去了自我监视，自我修复的功能，逐步转变为癌细胞[3]。
肿瘤接触抑制减弱（NF2、LKB1）
肿瘤细胞规避接触抑制的机制可能与NF2基因相关，NF2编码产生细胞膜和细胞骨架蛋白merlin蛋白，与E-Cad和EGFR偶联，使EGFR信号通路不能持续激活，表现为接触抑制。但是在肿瘤细胞中，NF2发生突变，merlin蛋白功能缺失，减弱了接触抑制的作用[4]，仍然可以在生长信号刺激下进行增殖。
LKB1(Liver kinase B1)基因或称STK 11，位于19号染色体。LKB1 在人体多种组织中广泛表达，以幼肝，睾丸，小肠和骨骼肌最多。LKB1基因的体细胞突变广泛地存在于多种恶性肿瘤中, 因此,LKB1被普遍认为是抑癌基因。LKB1基因的编码产物LKB1蛋白是一种丝氨酸/苏氨酸激酶。LKB1的直接底物包括AMPK(AMP-activated protein kinase)和十二种AMPK激酶。LKB1增强AMPK的磷酸化水平，从而使AMPK激活。LKB1可以通过激活AMPK来抑制真核细胞生长正调节因子mTORC1(mammalian target of rapamycin complex 1)的活性，而mTORC1可促进细胞生长和细胞周期的进程。在许多肿瘤细胞中，mTORC1的活性都被异常激活。此外，LKB1基因可以拮抗MYC的促有丝分裂效应，维持表皮完整。肿瘤细胞中LKB1基因突变同样使其丧失拮抗MYC的促分裂效能，抑制细胞增殖的作用减弱[5]。
逃避抑制
TGFβ通路被破坏
转化生长因子-β（TGF-β）信号通路在成熟有机体和发育中的胚胎中都参与了许多细胞过程，这些过程包括细胞生长，细胞分化，细胞凋亡，细胞动态平衡等其它细胞功能。尽管TGF-β调控许多细胞过程，这些过程相对来说都比较简单。信号转导开始时，TGFB超家族配体与TGF-βII型受体结合。II型受体是一种丝氨酸/苏氨酸激酶受体，它催化了I型受体的磷酸化，每种配体与一种特定的II型受体相结合。I型受体再磷酸化受体调控的SMAD蛋白（R-SMAD），这些蛋白再与coSMAD结合。R-SMAD/coSMAD复合体作为转录因子在细胞核内聚集，参与目标基因表达的调控。研究发现，TGFβ在正常细胞发挥的功能主要有，抑制增殖，诱导凋亡，激活自噬，抑制血管生成等作用，进而维持正常细胞的稳态。而在肿瘤细胞中，TGFβ突变后参与了肿瘤细胞的免疫逃逸，促肿瘤细胞生长，参与上皮间质转化（EMT）。TGFβ是一把双刃剑，肿瘤早期的抑制作用，晚期的促进作用[6]。
三、抵抗细胞死亡（Resisting Cell Death）
上版只列出肿瘤细胞抑制凋亡的机制，2010版增加了细胞自噬和坏死促炎。细胞凋亡（apoptosis）指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。
凋亡是多基因严格控制的过程。如Bcl-2家族、caspase家族、癌基因如C-myc、抑癌基因P53等， 细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段，接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→蛋白水解酶的活化（Caspase）→进入连续反应过程。常见的凋亡受体配体组合主要有传递生存信号的IGF1-IGF1R和IL3-IL3R，传递死亡信号的FAS-FASR和TNFα-TNFαR。凋亡效应为caspase-8/9系统。 细胞凋亡的膜受体通路指细胞在感受到相应的信号刺激后，胞内一系列控制开关的开启或关闭。不同的外界因素启动凋亡的方式不同，所引起的信号转导也不相同，目前对细胞凋亡过程中的信号传递系统的认识尚欠缺，比较清楚的通路主要有，膜受体通路和细胞色素C通路。
对于膜受体通路，外界因素为启动剂，传递凋亡信号，引起细胞凋亡，以Fas -FasL为例，Fas是一种跨膜蛋白，属于肿瘤坏死因子受体超家族成员，它与FasL结合可以启动凋亡信号的转导引起细胞凋亡。TNF诱导的细胞凋亡途径与此类似。细胞色素C释放和Caspases激活的生物化学途径
线粒体是细胞凋亡调控中心，线粒体的细胞色素C释放和Caspases激活的生物化学途径指的是，细胞色素C从线粒体释放是细胞凋亡的关键步骤。释放到细胞浆的细胞色素C在dATP存在的条件下能与凋亡相关因子1（Apaf-1）结合，使其形成多聚体，并促使caspase-9与其结合形成凋亡小体，caspase-9被激活，激活的caspase-9级联激活其它的caspase，从而诱导细胞凋亡。尽管凋亡过程的详细机制尚不完全清楚，但是已经确定Caspase在凋亡过程中是必不可少的，细胞凋亡的过程实际上是Caspase不可逆有限水解底物的级联放大反应过程，参与细胞凋亡的包括caspase2,3,6,7,8,9.10。
而p53基因可以促进凋亡蛋白Bax的表达，促进细胞的凋亡过程，当p53基因发生突变，抑制凋亡的机制也同样受损，导致肿瘤细胞具备了抗凋亡的潜能。
细胞自噬
20世纪60年代，当时研究者们首次观察到，细胞会胞内成分包裹在膜中形成囊状结构，并运输到一个负责回收利用的小隔间（名叫“溶酶体”）里，从而降解这些成分。借此实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。直到20世纪90年代早期，大隅良典做了一系列精妙的实验。在实验中，他利用面包酵母鉴定出了第一批对自噬至关重要的基因。他对这些基因所编码的蛋白质的功能进行了研究。结果显示，自噬过程是由大量蛋白质和蛋白质复合物所控制的。每种蛋白质负责调控自噬体启动与形成的不同阶段。细胞自噬主要有三种形式：微自噬（microautophagy)、巨自噬（macroautophagy）和分子伴侣介导的自噬 (Chaperone-mediated autophagy，CMA）。
通常情况下，自噬可通过加快细胞代谢循环、协助细胞适应环境达成促进细胞存活的效果，凋亡则会导致细胞死亡（此类死亡被称为type I cell death），但吃了细胞内大部分细胞器和细胞质的自噬小体也会导致细胞死亡，即type II cell death。起到枢纽作用的是mTOR（哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白），它它整合了来自不同细胞稳态传感器的信号。雷帕霉素、细胞外氨基酸、生长因子、饥饿、细胞内钙离子（这个和内质网应激相关）等均是通过mTOR影响自噬。
自噬与凋亡存在共同通路，即PI3K/AKT/mTOR。正常细胞接受生长信号时，会激活PI3K/AKT通路，抑制自噬和凋亡，正向促进细胞周期。而在饥饿状态下，PI3K通路受阻，从而诱导凋亡和自噬。 另外一个与自噬相关的明星分子为Beclin1，Beclin1与BH3持续结合，抑制自噬的发生，在营养缺乏的情况下，Beclin1与BH3解聚，从而触发凋亡。
坏死促炎
肿瘤细胞除了抵抗凋亡和自噬，坏死促炎是另外一个抵抗死亡的机制[7]。与自噬不同，肿瘤细胞坏死后，释放细胞因子至肿瘤微环境中，细胞因子招募免疫细胞清楚坏死组织，但是免疫抑制细胞也能促进肿瘤细胞的转移，增强侵袭能力。换句话说，肿瘤细胞可能通过坏死促炎，利用免疫抑制细胞来为自身设置屏障。
四、无限复制（Enabling Replicative Immortality）
端粒维持机制
癌细胞要增殖到肉眼可见的程度，无限增殖的能力必不可少。正常细胞遵循海夫里克界限，有一定的寿命。肿瘤细胞改变端粒和端粒酶的正常功能，达到无限分裂的目的。较上一版的综述，2010版中增加了两个新机制，分别是端粒酶延迟激活和端粒酶的新功能。
端粒酶的延迟激活机制指的是，在肿瘤初期，癌细胞不具备，高表达端粒酶的能力，端粒转移酶的缺失危象，而短暂的端粒酶缺失会加速细胞癌变的进程[8]。 癌变后的细胞，端粒酶再次激活修复端粒，使癌细胞获得无限增殖能力。
端粒酶具备一些的新功能，以往，端粒酶的功能就是延长和维持端粒，保护遗传信息的完整性。近年来研究发现，端粒酶的表达可以被WNT通路上调，首先，wnt蛋白与细胞表面受体结合，抑制下游的Axin/GSK/APC复合物，使得βcatenin在胞内增加。Βcatenin进入细胞核后，可以与转录因子结合，促进端粒酶的表达，进而促进细胞增殖。
五、血管新生（Inducing Angiogenesis）
肿瘤的恶性增殖及侵袭转移十分依赖于血管新生，获得更多的营养供给。旧版主要讨论了抗血管新生因子和促血管新生因子以及血管新生开关在癌灶新生血管方面的作用。在抗、促血管新生的过程之间出现了调节失衡，以VEGF、FGF为代表的促血管因子增加，以TSP-1为代表的抗血管因子减少。新版综述，在此之上主要探讨了内源性抑制剂，周皮细胞、骨髓衍生细胞对于血管新生的影响。
发现内源性抑制抵抗血管生成因子大约十几种，研究较深入的为TSP-1，是用凝血酶刺激后的血小板细胞膜中分离的一种膜蛋白，能够与以CD36为代表的多种细胞膜表面受体结合，导致胞内非酪氨酸受体依赖的磷酸酶激化，进而执行血管新生的功能。在转基因小鼠内过度表达TSP-1，肿瘤生长就会收到抑制。这提示TSP-1可能是机体抗肿瘤血管新生的内源性屏障[9]。
周皮细胞促进血管新生，周细胞（pericyte）又称Rouget细胞和壁细胞，是一种包围全身毛细血管和静脉中的内皮细胞的细胞，可以收缩。周细胞嵌入毛细血管内皮细胞的基膜中，通过物理接触和旁分泌信号与内皮细胞进行细胞通讯，监视和稳定内皮细胞的成熟过程。某些周细胞可以调控内皮细胞增殖分化，进而调控血管生成。例如，微脉管周细胞，这种周细胞由于缺乏肌动蛋白可能不能收缩，这些细胞通过间隙连接与内皮细胞进行联系，调控内皮细胞增殖或者选择性的抑制，如果没有这一调控，血管增生以及血管畸形就会发生。肿瘤的血管新生与周细胞同样存在紧密联系[10]。VEGF等促血管新生因子打破成熟血管稳态，解离毛细血管内皮细胞依附的周细胞，肿瘤血管以出芽式新生，在细胞因子的作用下，招募周皮细胞，形成新的血管。
骨髓衍生细胞主要包括 巨噬、中性粒、肥大、骨髓祖细胞等，在细胞因子的作用下，能在肿瘤组织周围浸润，触发肿瘤血管新生的开关，维持与肿瘤组织相关的血管持续生成[11]。
总之，肿瘤血管新生的涉及了促/抗新生机制之间的调节失衡，内源性抑制剂可以抗血管新生，周皮细胞和骨髓衍生细胞起到促血管新生的作用。
六、侵袭转移（Activating invasion & metastasis）
新版增加了侵袭转移的新特征，上皮细胞-间充质转化（EMT），是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程。其主要的特征有细胞黏附分子(如E-钙黏蛋白)表达的减少、细胞角蛋白细胞骨架转化为波形蛋白（Vimentin）为主的细胞骨架及形态上具有间充质细胞的特征等。通过EMT，上皮细胞失去了细胞极性，失去与基底膜的连接等上皮表型，获得了较高的迁移与侵袭、抗凋亡和降解细胞外基质的能力等间质表型。
EMT是上皮细胞来源的恶性肿瘤细胞获得迁移和侵袭能力的重要生物学过程。肿瘤细胞经历EMT失去细胞极性，所表达的表达标志物也相应改变，典型的有E-cad表达降低，N-cad和twist升高[12]。阐明调控恶性肿瘤细胞发生EMT过程的分子机制，明确其在恶性肿瘤的发生、发展、转移中的病理意义，并探索基于EMT关键分子的诊断方法及靶向EMT关键分子的治疗手段是肿瘤转移中EMT机制研究的关键科学问题。
基质细胞也参与肿瘤转移，间充质干细胞(MSC)是属于中胚层的一类多能干细胞，主要存在于结缔组织和器官间质中，以骨髓组织中含量最为丰富，由于骨髓是其主要来源，因此统称为骨髓间充质干细胞。骨髓间充质干细胞具有强大的增殖能力和多向分化潜能，在适宜的体内或体外环境下具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞、基质细胞等多种细胞的能力。具有免疫调节功能，通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制T细胞的增殖及其免疫反应 ，从而发挥免疫重建的功能。在肿瘤细胞的刺激下，间充质干细胞MSC分泌细胞因子CCL5，作用于癌细胞促进转移[13]。另外，肿瘤相关巨噬细胞TAM能分泌基质降解酶，促进癌细胞局部浸润。TAM还能分泌表皮生长因子EGF刺激癌细胞生长，增殖，同时癌细胞产生CSF-1激活巨噬细胞。总之，肿瘤与肿瘤组织的基质细胞交互作用能够促进肿瘤发生侵袭转移。
侵袭生长的可塑性，间质表型上皮样转化，MET是EMT的反转，恢复上皮表型、重获黏附能力、利于肿瘤归巢、形成新的转移。当肿瘤细胞发生EMT后，细胞间粘附降低，运动和侵袭能力增强，利于肿瘤细胞脱离原发病灶，进入周围血管或淋巴管系统，成为肿瘤远处转移的前提。上述过程的逆过程叫做MET，是在微环境影响下，已经发生EMT转变的肿瘤细胞逆转恢复上皮表型，重获粘附能力，利于肿瘤细胞的“归巢”和增殖，形成转移灶[14]，并将肿瘤转移大致分为9个步骤：
1. 原发肿瘤侵袭正常组织；
2. 癌细胞通过EMT获得转移能力；
3. 发生EMT的细胞可能发生微小残留病灶；
4. 残留的病灶可能局部复发；
5. 发生EMT的细胞从基底膜渗出，进入血管或淋巴管；
6. 形成循环肿瘤细胞；
7. 侵袭性的肿瘤细胞在血管内壁上增殖生长形成血管内肿瘤，肿瘤细胞也能通过外渗作用跨越内皮性血管进入结缔组织；
8）侵袭性肿瘤细胞在细胞外基质当中形成新的微小转移；
9）侵袭性肿瘤细胞拨散到远端发生MET，形成新的转移灶。
侵袭影响癌症有多种类型，常见的侵袭类型有EMT、collective整体侵袭、amoeboid invasion阿米巴样侵袭。Collective转移性强，amoeboid invasion变形性强，有利于癌细胞在基质中滑行[15]。
上述为新版总结的六个特征，包括激活增殖，逃避抑制，抵抗死亡，无限增生，侵袭转移，也是旧版提出的六大特征，在此基础上，新版更新了部分内容。作者将肿瘤细胞内的信号通路比喻为电路板，主要涉及肿瘤特征的通路有Wnt、NF-κB、PI3K、MAPK等，2010版，作者将这些通路按肿瘤的获得性特征进行分类。下图显示，灰色与细胞运动有关的通路，绿色代表增殖，蓝色代表细胞活性，红色代表细胞分化。这些信号通路相互连接，成网。
七、基因组不稳定和突变（Genome Instability and Mutation）
基因组不稳定和突变也就是突变，是第七个获得性特征，又称为促因特征。肿瘤细胞侵袭，转移等获得性特征，是基于促因特征发展而来的。通常，正常细胞存在较低的突变负荷，机体可以通过免疫监视，修复等机制维持基因组的稳定。大量的基因突变导致癌细胞获得了侵袭的特征。清除DNA损伤，修复基因组的机制称为基因组守护者，p53基因就是其中之一[16]。p53通过调节细胞周期调控细胞增殖及凋亡，p53高表达可以阻断细胞增殖，当细胞损伤无法修复时，p53会引发细胞凋亡。癌细胞存在p53基因突变，失去了监视和修复的功能。
端粒在维持基因组稳定性发挥重要作用，一方面端粒和端粒酶赋予癌细胞无限增殖的能力，另一方面，如果端粒DNA丢失，就会出现染色体不稳定性，出现染色体丢失的现象，在细胞周期中，细胞每分裂一次端粒DNA就会丢失一部分，一旦端粒耗尽，染色体的稳定性就无法保证。此时P53基因激活，促使细胞衰老，进行自我代谢。如果p53突变，功能丧失，染色体继续复制就会出现断裂等，最终导致恶性细胞的恶性增殖[17]。
八、促进肿瘤的炎症（Tumor-Promoting Inflammation）
促瘤炎症与突变一样，也是促瘤特征，所以也具备促进侵袭转移、血管新生等特征的出现。炎症反应除了可以清除坏死组织及肿瘤，但是炎症过程中释放的分子可以促进肿瘤进展，例如，免疫细胞可以释放生长因子，细胞外降解酶等细胞因子，激活相关癌症相关的通路，促进血管新生和侵袭转移。此外炎症还能释放EMT信号，产生以活性氧ROS代表的化学物质，进一步促进肿瘤细胞的侵袭转移。肿瘤早期的炎症比较明显，促进癌症演化。
九、能量代谢异常（Deregulating Cellular Energetics）
糖代谢有2种途径，线粒体氧化磷酸化和糖酵解。正常哺乳动物细胞在有氧条件下，糖酵解被抑制（Pasteur Effect）。然而，1920年，德国生化学家Warburg发现，肝癌细胞的糖酵解活性较正常肝细胞活跃。提出，在氧气充足下，恶性肿瘤细胞糖酵解同样活跃，这种有氧糖酵解的代谢特征称为瓦博格效应，表现为葡萄糖摄取率高，糖酵解活跃，代谢产物乳酸含量高。肿瘤细胞在增殖过程中，耗糖却不高效产能，瓦博格效应很好的解释了这个现象。在有氧的条件下，癌细胞从有氧化磷酸化转变为氧糖酵解转变[18]。葡萄糖摄取越多，乳酸产生越多。
葡萄糖转运体(GLUT)是一类调控细胞外葡萄糖进入细胞内的跨膜蛋白家族，参与糖代谢，炎性反应和免疫应答等过程。机体细胞的葡萄糖转运受GLUT1的调控[19]，癌细胞上调了GLUT1能够促进大量葡萄糖进入癌细胞，显著提高摄取和利用，为糖酵解提供原材料。此外原癌基因RAS、MYC、P53突变会影响糖代谢过程中的关键分子表达，影响癌细胞的代谢异常。例如Ras突变后，能激活PI3K-AKT通路，进而调节GLUT1的表达。肿瘤细胞在低氧条件下也会激活糖酵解途径。不同的细胞亚群在能量代谢的水平上各有不同，具备自身的特点。根据瓦博格效应，有些细胞亚群依靠糖酵解产能，另一部分可以利用三羧酸循环产能。
10、免疫逃逸（Avoiding Immune Destruction）
肿瘤细胞的最后一个获得性特征，免疫逃逸。2002年，经过系统的梳理和总结，由Schreiber 等首次提出肿瘤免疫编辑理论，并将其分为免疫清除、免疫平衡、免疫逃逸三个阶段。该学说认为机体的免疫系统能够识别、监视并最终“清除”绝大多数的恶变细胞；但可能会有少数恶变细胞躲过清除而进入“平衡”期，此期间免疫系统和恶变细胞相互塑造但机体并不表现出临床症状，平衡期在极端情况下甚至可涵盖机体整个生命过程；但恶变肿瘤细胞的主动作用一旦打破这种平衡状态，肿瘤细胞将实现成功“逃逸”导致免疫系统丧失对肿瘤细胞生长的控制。
免疫编辑和免疫抑制在肿瘤免疫逃逸过程中发挥重要作用。研究发现免疫缺陷小鼠的肿瘤发生免疫逃逸的概率更高，产生速度也更快。CD8+T细胞和CD4+辅助T细胞，NK细胞功能缺陷的小鼠，成瘤性更强。对于NK和T细胞联合缺陷的小鼠，更容易导致肿瘤的发生。移植瘤的实验显示，对于同系宿主来源于免疫缺陷的小鼠体内的癌细胞通常很难引发二次肿瘤，然而来自免疫系统正常的小鼠的癌细胞，能够表现出与原宿主同样的成瘤活性，这主要是因为免疫编辑的出现。机体通过免疫编辑控制肿瘤生长及重塑免疫原性，这个过程主要包括清除、平衡、逃逸三个阶段。也成为3E学说[20]。在免疫逃逸阶段，弱免疫原性的癌细胞增殖占比增加，生成肉眼可见的实体肿瘤。
肿瘤细胞还可能通过抑制宿主的免疫系统。例如，癌细胞可以释放以TGF-β为代表的免疫抑制因子，进而抑制CTLs和NK细胞的功能。另外肿瘤微环境中存在免疫抑制细胞，如调节性T细胞和MDSC，都可以抑制T细胞作用，促进免疫逃逸。
研究发现肿瘤细胞的生长讯号部分起源于基质成分。基质细胞释放促生长因子，这就是异种细胞通讯促进肿瘤细胞增殖的观点。2010版的综述，作者将这种现象归纳为肿瘤微环境，包括肿瘤干细胞CSC，内皮细胞EC，周皮细胞PC，炎症细胞IC，肿瘤相关成纤维细胞CAF。传统观点认为肿瘤细胞是由体细胞突变产生，但是无法解释肿瘤细胞无限复制的获得性特征，肿瘤细胞生长增殖与干细胞的特性十分相似。肿瘤干细胞的提出，为肿瘤临床治疗开拓了新领域。
总结
近年来，肿瘤的靶向治疗进展迅速，应用于临床的靶向药物，大多与肿瘤的十大特征相呼应，如VEGF抑制抗血管制剂。至此两版的hallarkers of cancer解读完毕，2021版的综述并没有关注肿瘤的新特征，而是关于EMT的进展研究。相信阅读这两版的综述，大家已经能对肿瘤领域近十年的研究热点有了一些概览，两版综述提出的各个特征下的明星分子，也是活跃于国自然项目。为了让大家对肿瘤基础文章有总结性的认识，后续的解读，主要涉及明星通路，明星分子。有了这些内容做背景，和大家聊起生信科研不是更专业嘛？
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