我們的細胞本身攜帶有抑制其復制的自動程序，即使是面對擾亂其存活的信號時也是如此。如果腫瘤上一個癌細胞要生長，這種程序就必須要打斷。
細胞時鐘
正常的細胞都具有記錄它們分裂和生長次數(shù)的功能，大部分細胞的分裂次數(shù)是有限的，這叫做“海弗利克極限”。在分裂40-60次之后，細胞的生長速度會下降直至終止，這時細胞就進入衰老期，但是依然存活。有些細胞進入衰老期后還能繼續(xù)分裂，但是它們會經歷另一個轉折點——染色體的融合，以及大規(guī)模的細胞凋亡。
細胞是怎樣計算分裂次數(shù)的呢？它怎么知道何時停止？答案在端粒中。端粒是DNA復制的地方，并且發(fā)揮著保護染色體不被分解或是與其他染色體融合的作用。如果沒有端粒，細胞每分裂一次染色體都會變短，基因信息就會丟失。端粒就像飛船的隔熱罩，保護飛船，承擔損傷。每次細胞分裂，端粒的DNA都會丟失50-100個核苷酸，最終就失去了保護染色體末端DNA的作用。這時，DNA的損傷應激反應會被激活，細胞進入了衰老期。當染色體開始融合的時候，細胞凋亡的過程就開始了。
末端復制問題
為什么染色體末端會變短？首先我們要弄清DNA復制的機制。一個細胞分裂前要復制DNA，DNA的兩條分子鏈具有方向性，它的兩端被稱為3'端和5'端，這種方向性很重要，因為DNA復制需要DNA聚合酶的作用，這種酶只能在從5'端到3'端的方向上起作用，因此，在一條分子鏈上復制是簡單的，另一條3'端到5'端方向的分子鏈則只能一個片段一個片段地復制。但是末端復制是一個問題。RNA片段可以解決復制的開始階段，但是無法復制分子鏈的末端，因此，每次復制都會損失染色體末端的一個DNA片段。端粒作為一次性使用的緩沖器保存了這些寶貴的基因信息。當端粒耗盡時，細胞就停止分裂了。
實驗中發(fā)現(xiàn)有極其少的細胞表現(xiàn)出無限復制的能力，很多癌細胞也有這樣的特征，比如著名的希臘細胞。
端粒的保存
癌細胞打破了細胞內部對無限復制的限制。所有的癌細胞都可以不消耗端粒。90%的癌細胞有一種端粒酶，可以在染色體末端上增加端粒DNA。很多引發(fā)癌癥的蛋白質會增加端粒酶的產生，同時很多種癌癥會阻止抑制端粒酶的蛋白質的產生。另外10%的癌細胞依靠端粒延長替代機制來延長端粒。
有趣的是，氧化應激也影響端粒的長度。DNA可以自行修復氧化應激帶來的損傷，但是這種機制對端粒DNA無效。這也解釋了端粒變短的速度問題。由于末端復制問題，每次細胞分裂損失的端粒DNA的理論估計數(shù)量大概為20對，但實際上卻是50-100對，這種差異證明了氧化應激的重要影響。細胞進入衰老期可能也是一種應激反應，是為了減少暴露在DNA損傷風險中的細胞的增長。
無限分裂是癌細胞的一個明確的特征。它們通過毀掉細胞時鐘來實現(xiàn)永生。有害變異的積累需要時間，這也就是為什么癌癥多發(fā)于老年人中。癌細胞通過保存端粒實現(xiàn)的永生是腫瘤發(fā)展中的重要階段。
