《自然》重磅！你的細胞每分裂8次，就可能發生一次癌變災難！

你的每一個正常細胞在分裂時，都有高達13.3%的概率發生一場“染色體級”的災難性事故，而當守護基因p53缺失時，這個概率會瞬間飆升至30.4%——人類科學家剛剛第一次親眼捕捉到了癌癥誕生的“至暗時刻”。

這是一個困擾了人類整整一個世紀的謎題。

早在100多年前，德國科學家西奧多·博韋里（Theodor Boveri）就曾預言：癌癥的根源，在于染色體的混亂。我們都知道晚期癌細胞的基因組像是一個被炸得面目全非的戰場，充滿了斷裂、缺失和錯誤的重組。但是，究竟是哪一次“蝴蝶扇動翅膀”，引發了最初的那場海嘯？

過去，我們只能看到“車禍現場”（成型的腫瘤），卻從未見過“撞車瞬間”（第一個突變細胞的誕生）。因為在成千上萬個健康細胞中，想要精準揪出那個正在犯錯的細胞，比在大海里撈針還難。

直到今天，這個黑匣子被打開了。

2025年10月29日，歐洲分子生物學實驗室（EMBL）的 Jan Korbel 團隊與海德堡大學等多家頂尖機構在頂級期刊《自然》（Nature）上發表了一項里程碑式的研究。他們開發了一套名為MAGIC的黑科技系統，讓AI學會了玩“激光捉迷藏”，第一次量化了人類細胞癌變的“起跑線”。

你可以想象一下，你站在北京早高峰的國貿橋上，要在幾萬輛車流中，瞬間識別出哪一輛車的剎車片即將斷裂，并給它貼上一個紅色標簽。

這就是 MAGIC 系統（Machine-learning-assisted Genomics and Imaging Convergence）在做的事情。

這是一個全自動的“獵手”。它結合了高精度的活細胞成像和人工智能。研究人員發現，細胞分裂出錯時，經常會拋出一個小小的、充滿了基因碎片的“微核”（Micronucleus）。這就像是細胞分裂時掉落的“零件包”，是染色體不穩定的鐵證。

AI 全天候盯著顯微鏡下的細胞，一旦發現哪個細胞長出了“微核”，它就會立刻指揮顯微鏡發射一道激光。注意，這不是要殺死細胞，而是給它打上“光標簽”（利用光轉化染料，讓細胞變色）。

隨后，這些被標記的“肇事細胞”會被單獨抓取出來，進行單細胞測序。于是，一場關于基因組崩潰的“高清錄像”便呈現在了科學家面前。

數據出來的那一刻，所有人都屏住了呼吸。

在看起來完全正常的、非癌變的人類細胞（如MCF10A乳腺上皮細胞）中，染色體異常的基線突變率竟然高達13.3%。這意味著，你的細胞每分裂8次，可能就有一次在“玩火”。

而當科學家敲除了著名的抑癌基因p53（被稱為基因組的守護者）后，這個數字瞬間翻倍，達到了30.4%

這項研究第一次讓我們意識到，我們的身體并不像教科書里寫的那樣精密運轉，它更像是一個充滿了錯誤和修補的草臺班子。但正是因為免疫系統和細胞凋亡機制的存在，這些高達13.3%的錯誤才沒有每一個都演變成癌癥。

MAGIC 系統不僅計算了概率，還通過“基因剪刀”CRISPR技術，人為在染色體上制造斷口，以此觀察染色體究竟是怎么“瘋”的。

結果發現，斷裂的位置決定了命運

1. 斷在中間（著絲粒附近）：容易形成等臂染色體。這就像兩個人背靠背粘在了一起，形成了一個穩定的、但完全錯誤的怪胎染色體。這種情況在很多腫瘤中非常常見。
2. 斷在兩頭（染色體臂）：容易引發染色體破碎（Chromothripsis）。你可以理解為這條染色體被扔進了碎紙機，然后又被一個拙劣的工匠胡亂拼貼了回去。

在過去的研究中，我們看到的晚期腫瘤往往擁有多余的染色體（比如三體）。但 MAGIC 系統捕捉到的“第一現場”顯示，在混亂發生的最初瞬間，染色體“丟失”的概率遠高于“獲得”。

為什么？因為那個被稱為“微核”的零件包，往往是個陷阱。斷裂的染色體片段被關進微核后，不僅沒有被保護，反而因為復制缺陷被粉碎，或者在細胞分裂時直接被“扔掉”。

這意味著，癌癥進化的早期，可能是一個“做減法”的過程，通過丟失關鍵的基因（比如抑癌基因），細胞才獲得了瘋長的資格。

這項研究之所以震撼，不僅在于它開發了 MAGIC 這樣炫酷的“AI+激光”工具，更在于它讓我們對生命的脆弱與堅韌有了新的理解。

我們每一個人的身體里，每一天都在發生著無數次微小的“基因車禍”。13.3%的錯誤率聽起來驚心動魄，但我們依然健康地活著。這本身，就是進化的奇跡。

而現在，科學家們終于拿到了這一過程的“黑匣子數據”。看清了癌癥起跑的樣子，我們離在起跑線上絆倒它，也許就不遠了。

參考文獻：

Cosenza, M.R., Gaiatto, A., Uysal, B.E. et al. Origins of chromosome instability unveiled by coupled imaging and genomics.Nature(2025).

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09632-5