肿瘤信息学_(美)徐鹰，(美)崔娟，(美)D. 普特著_9787030475558

本书提出一整套全新的框架来研究肿瘤，即将肿瘤的发生、发展、转移、及转移后的爆炸性发展作为一个进化过程来研究。本书通过对各类组学大数据的分析，研究、探讨了细胞癌变及癌变后发展不同阶段所面临的不同进化压力，以及肿瘤细胞如何通过利用人体自身的各种应急反应机制，来减弱这些压力。不同于以往的肿瘤学书籍、本书采用更加整体论的研究方式，深入地探讨了肿瘤微环境及肿瘤细胞代谢、基因突变的选择及表观基因组的修饰的复杂关系，及这些关系如何决定肿瘤进化的走向。

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2010年，普利策奖得主慕克吉（Mukhejee）在其获奖作品《疾病之王：癌症传记》中曾经提及：人类历史上对癌症最早的记载可追溯至约4500年前，即公元前2500年。杰出的埃及医生伊姆霍特普（Imhotep）清晰而简洁地记述了一例乳腺癌病例。两千多年以后（约公元前400年），希腊医生希波克拉底（Hippocrates）将此疾病命名为karkinos（希腊语螃蟹之意，与巨蟹座同词），并逐渐演化为现在的癌症（cancer）一词。大约五、六个世纪后（公元130-200年），受希波克拉底学派影响的希腊医生克劳迪亚斯·盖伦（Claudius Galen）将癌症的病因归结为黑色胆汁过多（该学派认为人体是由四种体液组成：血液、黏液、黄胆汁和黑胆汁）。又经过了上千年，维萨里（Vesalius，16世纪）和贝利（Baillie，18世纪）才推翻了黑胆汁假说。这也间接地推动了外科医生们开始切除实体肿瘤（实际上无畏的外科医生们在此之前就已经开始对癌症患者进行外科手术治疗，但罕有历经磨难与感染的患者能存活下来）。直到19～20世纪，随着麻醉学的发展、抗生素的广泛应用，以及洁净的手术环境的出现，才快速推动了外科手术的发展（后来又出现了放射疗法，俗称“放疗”），使之逐渐成为治疗癌症的主要手段，并且沿用至今。直到20世纪中叶，化学疗法（俗称“化疗”）和激素疗法才作为外科手术治疗和“放疗”的补充或替代手段开始应用。
　　随着癌症治疗手段的进步，生物医学研究者们也开始努力探寻对癌症本质更深层次的认识，探索更有效的方法来阻止癌症的恶化甚至实现彻底根治。在过去的几十年中，人们提出了大量关于驱动和促进癌症发生、发展以及转移的现代生物学理论，并用于指导癌症研究。这些理论中，也包括了OttoWarburg提出的极具洞察力的理论。他认为，导致癌症的根本原因在于能量代谢方式的改变。他在20世纪60年代还曾指出：“癌症……具有无数的继发性因素，但是……只有一个根本性原因，即机体正常细胞的有氧呼吸被糖酵解所取代。”@40年前，两组杰出的科学家分别发现了第1个原癌基因和抑癌基因，自此之后，癌症研究界的主流观点逐渐开始将癌症当成一类基因组疾病。
　　随着多种组学数据源的快速扩张，如基因组、表观遗传组、转录组、代谢组和药理组学数据等，过去的20多年里，我们在对癌症的理解方面已经取得了成就，尤其是在理解微环境和免疫系统如何促进肿瘤发生发展等方面。然而，即使是有了这些长足的进步，仍有大量复杂的问题有待解答。本书的作者们深信，针对解答这些问题所需要的信息可能早已存在于目前的组学数据中，并且仍有大量类似的数据实际上并没有得到充分地挖掘和利用。我们认为，出现这种情况的原因之一在于，计算癌症生物学家作为一个群体，尚未学会以独立的方式来思考癌症信息学，而只有这种独立的思考方式才能使他们充分利用隐含在组学数据中的全部信息。目前，计算癌症生物学研究几乎都在遵循着类似于实验性研究者的思维方式，即一种高度还原论的思想。遗憾的是，有关癌症的很多根本问题之间，在本质上是彼此紧密关联且不可分割的。例如，很多癌症研究没有考虑到相关的细胞外基质和免疫应答，而这二者都与癌症密不可分。如今，面对着现有的组学数据，以一种崭新而全面的思维方式来解析势在必行，这样才能使人们对癌症生物学的理解提高到一个新的水平；换言之，我们可以在更复杂的背景下研究癌症。
　　本书目的是从信息学角度对癌症生物学进行宏观描述，同时示范如何挖掘组学数据来获得新的视角和新的理解，从而能更广泛并更本质地对癌症的生物学问题加以探讨和解答。纵观全书，作者力图逐步确立以下述及的主要观点：①癌症，就其本质而言，是病变细胞在微环境压力不断增加且越加难以应对的条件下得以存活的持续进化过程，而微环境本身是与病变细胞共同进化的；②细胞增殖是癌症克服生存压力得以存活的一种方式；③进化中的细胞必须克服的主要挑战来自于周围的组织，所以癌症更主要是组织水平的问题，而不仅仅是细胞水平的问题；④对具体癌症而言，其生存通路的选择，往往不取决于功能异常的基因或基因突变，而在很大程度上取决于人类基因组中那些规模较大的编码序列，且其功能原本另有他用；⑤癌细胞的不同亚群为启动存活通路创造了条件；⑥在散发癌症中，基因突变的主要功能意义可能在于以更高的效率延续性替代了现有的功能；与之相对的是，在遗传性癌症中，基因突变主要起到了驱动性作用，但从某种角度看又不同于现有文献中所定义的驱动性突变：⑦原发癌和转移癌的细胞增殖在本质上是不同的，前者主要用来克服生存压力，而后者则是细胞应对压力过程中衍生的副产品，这就提示，在治疗转移癌和原发癌的策略上应该有根本性的差异。
　　在全书的每一章，作者都坚持在进化的背景下探讨癌症的不同主题，并以如下的方式提出问题，例如：进化中的病变细胞所处的微环境为其带来了何种压力？不断进化的细胞又是如何适应相关压力的呢？此外，我们努力利用实例来演示从现有组学数据中提取所需信息的过程，既包括如何提出问题，也包括了如何利用“假说驱动”的数据挖掘方法来解决这些问题。例如：原发癌和转移癌的主要驱动力之间的区别是什么？通过寻找所有转移癌的共同上调基因，并与相应原发癌的共同上调基因进行比较，进而利用通路的富集分析结果进行探讨。

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