回顾新假说的形成过程
2003年12月17日，突然一个灵感触发了压在我心里近2年一直悬而未解的肿瘤干细胞增殖机制问题，使我意识到非整倍体可能是肿瘤干细胞扩增的重要机制，而不是肿瘤发生后的一种表象或结果。该假说很快得到我校2003年博士学位论文课题资助。
2000年6月我开始查阅资料准备完成我的导师给我确定的硕士课题：RGS16与胶质瘤的关系。可能由于我的做事习惯总是将简单问题复杂化，该课题促使我开始大量查阅关于RGS16和G蛋白的文献，发现大多数文献是关于G蛋白的信号转导问题。当时关于G蛋白的研究已经非常深入和复杂，在该方面研究成果获得诺贝尔医学奖已经有好几次，但是我还是怀着满腔的热情去查阅这方面的文献，希望象门捷列夫通过绘制元素周期表来预测新的元素的存在一样通过绘制信号转导通路来发现或预测新的信号通路。后来证明我的想象基本正确。大约在2000年9月左右，当时与我们实验室合作的XX教授还在新加坡国立大学任教，他应XX邀请以访问学者身份到我们教研室访问。林教授在Nature杂志等著名杂志上发表过多篇文章，是一名年轻的生物学专家，我很高兴能够向他请教我实验方面的问题。我推测TNFalpha可能能够诱导RGS16表达，如果能够证明该推测，则会首次证明TNFalpha信号转导通路与G蛋白信号通路之间具有交叉反应。我的实验方法是用TNFalpha作用C6胶质瘤细胞后用免疫组织细胞化学方法检测RGS16的表达情况，但总是没有实验结果，我将这个想法告诉林教授后，他迟疑了一下，说这个实验很有意义，遗憾的是他并没有继续讨论这个问题而转向了其他话题。不过3个月后他在Biochem J.杂志上发表了 TNFalpha与RGS16的文章，（2000 Dec 15;352 Pt 3:747-53.），原来他早在这方面开始实验，而且他的实验方法要比我的实验方法复杂精确许多。这次经历虽然以失败告终，但是它使我相信自己的推测在一定程度上是正确的。因此只要有足够的事实证据和合理的逻辑推理，就可以大胆设想和推测许多悬而未决的科学问题。要做到这一点，首要的问题是必须非常清楚前人的研究进展，大量阅读文献可能是唯一出路。
为了完成硕士论文课题，我还必须清楚肿瘤发生的普遍机理和胶质瘤发生的特殊机理。由于教科书以及大量文献都是关于基因突变与肿瘤发生发展的关系，我也理所当然认为肿瘤的发生是基因突变的结果，虽然也看到信号转导，凋亡，细胞周期等与肿瘤关系的文献，但是它们都是基因突变学说的衍生学说，这些理论给我们绘制了美好的前景，但是我们自身总感到将要坠入不可知论的深渊。不管怎样，在2002年12月之前，信号转导理论是我的思维工具，我不得不用它来解释我的实验结果以及肿瘤的发生机理。
2001年末，我偶然看到通知申报国家自然科学基金的通知，经过几天考虑后决定写一份，但是写什么内容心里没有谱。虽然硕士期间一直跟踪G蛋白的研究，但是关于G蛋白的研究并不能激起我的兴趣，于是到图书馆随便查阅资料，幸运的是翻阅Nature杂志时，发现了一篇题为：Stem cells, cancer, and cancer stem cells.（2001;414(6859):105-11.）的文章。这是我第一次看到肿瘤干细胞（cancer stem cells）的概念，但是它很快吸引了我，直觉告诉我只要揭示肿瘤干细胞的秘密就等于打开了通往解决肿瘤根本问题的大门。在这篇文献的指导下，我开始查阅关于肿瘤干细胞的文献，奇怪的是大部分是上世纪70－80年代的文献，进入90年代后文献很少。为什么90年代之后没有人再研究这个问题？是不是肿瘤干细胞本身就不存在？或者其它理论代替了肿瘤干细胞学说，但是文献并没有说明这些问题。不过值得庆幸的是在查阅资料的过程中，偶然发现Sherley 的文献报道p53可以诱导永生化细胞从指数分裂方式转变为成体干细胞的线性分裂方式（Proc Natl Acad Sci U S A. 1995;92(1):136-40）。于是处于茫然之中的我决定应用基因突变学说解释肿瘤干细胞现象。因为教科书认为癌基因的激活和抑癌基因的失活是肿瘤发生的根本原因，因此我推测细胞不断分裂依赖癌基因信号的持续刺激，但是细胞的不断分裂不可避免激活抑癌基因，由于抑癌基因产物会导致细胞丧失增殖能力，因此细胞必须对癌基因产物和抑癌基因产物进行不对称分配，导致获得癌基因产物多的子代细胞成为肿瘤干细胞，相反则成为普通肿瘤细胞（这些细胞最终因为分化而丧失增殖能力）。该假说的文稿当时投到《科学通报》，第一次审稿批示为具有一定的创新性，给我很大的鼓励，但是很快第二次审稿批示为拒绝发表。
2002年末，又到了申请国家自然科学基金的时候。虽然在这一段时间我一直对自己的被拒绝发表的肿瘤干细胞假说念念不忘，但是不断地看到关于基因组不稳定与肿瘤发生关系的文献，促使我去查询这方面的资料。有一次我在随便翻阅一篇中文综述时，偶然看到肿瘤发生的非整倍体假说，虽然该综述只是简单的提及了一下，但是关于肿瘤发生还有其它假说对于我来说还是第一次碰到，好奇心促使我查阅其文献索引，更令我吃惊的是该文献的题目竟然是: Aneuploidy vs. gene mutation hypothesis of cancer: recent study claims mutation but is found to support aneuploidy.(Proc Natl Acad Sci U S A. 2000 ;97(7):3236-41.)。是谁竟然如此神勇挑战基因突变学说？Peter Duesberg,一个著名的病毒学家和典型的反传统主义的科学家，曾经因为宣称艾滋病的直接病因不是HIV感染而“名誉受损”，虽然至今他仍然坚持自己的观点。他是最早开始研究病毒癌基因的科学家之一，对癌基因学说有一定的贡献，但是1983年左右他开始质疑癌基因学说（Nature. 1983 ;304(5923):219-26.），于1997年提出肿瘤发生的新的非整倍体假说。原来非整倍体假说早在1890年由D. von Hansemann 提出， 1914年由T. Boveri完成，只是上个世纪70－80年代癌基因和抑癌基因时代的到来使许多研究人员逐渐放弃非整倍体假说，或者认为非整倍体只是基因突变和肿瘤已经发生后的结果，或者认为非整倍体与肿瘤关系不明确，其重要意义还没有被人们发现。遗憾的是现在的教科书很少和不再提及该假说。新的非整倍体假说的主要观点是：肿瘤发生的根源是非整倍体导致细胞内大量正常基因表达量和比例的失衡，而不是少数个别基因独立的突变。该假说不是继承或修正而是要否定基因突变假说，因此在肿瘤学界被认为是与基因突变学说并驾齐驱的一个假说。
非整倍体假说的发现使我对肿瘤研究的兴趣增加了许多，现在仍然记得那时阅读Duesberg的文章时的兴奋情景。我与很多同学讨论该假说，发现竟然没有人知道该假说。网上查询发现除了上述那篇中文综述提到该假说外，在所有中文杂志上竟然没有该假说的影子。要知道该假说发表于1997年，5年过去了中国的肿瘤学界对该假说竟然不知道或者没有理睬，包括曾益新主编的研究生教材《肿瘤学》第二版也没有提及该假说，可见基因突变学说的统治地位。我立刻决定编写一本关于该假说的书，为了尽快出版该书我四处寻求合作者，主要是我的同学，但是他们都没有时间来考虑该问题，后来我决定一个人来完成该书。在翻译Duesberg等人的文献过程中，我意识到只是宣扬该假说并不能解决根本问题，一个重要的问题是如果不熟悉基因突变学说的内容和历史演化过程，不可能使人相信非整倍体假说的科学性，于是在研究非整倍体假说的过程中同时开始搜集基因突变假说的文献。由于关于基因突变学说的文献浩如烟海，要穷尽这些文献几乎是不可能的事情。这时我发现自己已经将自身推到了一个自己编制的巨大“陷阱”的边缘，是前进还是放弃？博士毕业需要实验结果和发表文章，这些需要时间，同样，研究这些学说需要更多的时间，最快速度一整天也只能阅读6－8篇文献，并且不一定能够完全理解全文的意思，有时一篇文献需要阅读好几遍才能够理解其内在的含义，这样算来需要几年的时间才可能完成。经过几天考虑，我意识到科学研究的过程其实也就是人类对新事物和新规律认识的过程，走在最前面的只是少数科学家，因此只要能够找到这些著名科学家发表的文献，基本上就能够清楚该领域的研究历史和进展脉络，但是怎样才能够找到肿瘤研究领域的著名科学家呢？最后想到能够获得大奖的科学家一定是做出过杰出贡献的科学家，这样很快想到诺贝尔医学奖，随后找到与肿瘤研究相关的其它著名奖项，顺藤摸瓜很快就认识了许多著名的科学家，同时了解了他们的工作以及他们当初怎样开展自己的工作，在这过程中自己渐渐摸索到了科学的真实历程。由于找到了有效的方法，我干脆决定对肿瘤的研究更应当彻底一些，除了学习那些著名科学家的工作外，还决定对国际著名杂志如Nature, Science, Cancer research 等杂志上面发表过的关于肿瘤的综述进行全面分析。从2002年末到2003年8月历时近8个月的时间使我对肿瘤有了比较明确的概念，并且发现关于肿瘤的假说有很多，除了基因突变假说和非整倍体假说外，还有适应假说、肿瘤干细胞假说甚至还有认为基因突变是肿瘤发生的结果而不是原因的假说。各派假说林立，表明肿瘤的病因和发病机理并没有完全确立，促使我决定自己建立肿瘤发生机理的新假说。
其实在肿瘤发生机理的假说中，影响力比较大的主要有：基因突变假说，非整倍体假说，表遗传（epigenetic）改变假说。这是因为肿瘤细胞中总是存在基因突变，染色体结构和数目改变以及表遗传改变。关键问题是到底那种改变是肿瘤发生的启动改变，而其它改变只是后续结果，或者那种改变决定肿瘤的存在和演进。奇怪的是这些改变与肿瘤干细胞的关系几乎没有论述过。肿瘤的一个普遍现象是不论肿瘤组织还是肿瘤细胞系，能够维持它们存在的生长的只是占少数部分的肿瘤干细胞，其它肿瘤细胞最终会失去增殖能力而衰老死亡。该现象与正常组织中只是存在少数成体干细胞现象类似，但是肿瘤干细胞与成体干细胞是什么关系并不清楚，只是推测或部分证实肿瘤干细胞来源于成体干细胞，但成体干细胞怎样转变为肿瘤干细胞并不清楚，其实该问题就是肿瘤发生机理的翻版。肿瘤发生机理存在分歧和矛盾，因此成体干细胞如何转变为肿瘤干细胞的机理只能束之高阁，但是如果没有关于这方面的假说或理论指导，研究该过程将会变得非常艰难。
为了解释肿瘤干细胞现象，我通过分析基因突变、非整倍体和表遗传改变与肿瘤干细胞之间的关系，提出了肿瘤发生机理的新假说,该假说的主要观点如下：
1. 肿瘤持续不断生长的根本原因是肿瘤干细胞持续不断的扩增。
2. 大部分肿瘤干细胞来自成体干细胞。
3. 表遗传差别而不是基因突变可以解释成体干细胞和肿瘤干细胞在各自组织中只占少部分的现象，特定的表遗传决定细胞是否是干细胞或肿瘤干细胞。
4. 细胞表遗传差异产生主要是细胞不对称分裂的结果，决定干细胞发生不对称分裂的因素首先来自干细胞内部而不是来自细胞周围环境或其它普通的细胞，其本质可能是促进细胞分化的因素。
5. 干细胞总是倾向于发生不对称分裂是多细胞生物进化的结果。可以将多细胞生物个体看作是一个自限性系统（self-limted systems），所谓自限性系统是指某系统产生后其发生发展最终要达到到平衡状态，这是因为在其发生发展过程中，其内部促进系统发展的动力不可避免启动阻碍该系统发展的因素，阻力因素产生的目的是为了避免系统无限膨胀而最后崩溃，在系统产生早期动力因素大于阻力因素，之后阻力因素渐渐增加直到与动力因素平衡从而保持系统的相对稳定，该系统的消亡主要是因为动力因素丧失。多细胞生物在发育早期干细胞数目不断增加导致生物个体持续生长，之后由于不断发生分化干细胞扩增的能力越来越小，最后每次分裂一般只能产生一个干细胞，另一个细胞最终分化衰老死亡，这时增殖动力与分化动力（抗增殖动力）达到平衡，生物体内的细胞数量基本保持不变，维持生物个体的生存，当体内干细胞数量和质量因消耗而不能支撑机体的功能时，生物个体就发生衰老死亡。
6. 肿瘤干细胞和成体干细胞在功能上的最大差别是肿瘤干细胞可以很容易发生扩增，并且可以无限扩增；而成体干细胞很难扩增，并且扩增能力有限。是什么因素决定它们之间的差别？基因突变不能有效解释肿瘤干细胞现象，因此也不可能是决定这种差别的主要因素。表遗传差别虽然能够解释正常干细胞和肿瘤干细胞现象，但是却不能有效解释这种现象。
7. 非整倍体可能恰好能够解释肿瘤干细胞和成体干细胞在功能上差别的现象。体外培养的肿瘤细胞系中只有少数细胞是肿瘤干细胞，而其它大部分肿瘤细胞最终失去自我更新能力。体外环境对于每个肿瘤细胞来说都基本一样，因此可以排除环境因素的影响。由于其它肿瘤细胞只能由肿瘤干细胞产生，因此决定肿瘤干细胞自我更新功能的因素只可能来自肿瘤干细胞本身，与此对应的是决定大部分肿瘤细胞失去自我更新能力的因素（抗自我更新因素）也只可能来自肿瘤干细胞，显然只有这两种对立的因素在肿瘤干细胞分裂过程中不均匀分配给两个子代细胞，导致它们的表遗传发生差别，才可能解释肿瘤细胞系中只有部分细胞是肿瘤干细胞的现象。可以认为获得自我更新因素或/和失去具有抗自我更新因素的细胞成为肿瘤干细胞，相反，则成为普通的肿瘤细胞。但是，存在的问题是，如果肿瘤干细胞每次都不对称分配这两种因素，子代细胞只有一个细胞成为肿瘤干细胞，那么肿瘤干细胞的数目就不可能发生扩增，这样在细胞培养过程中由于普通肿瘤细胞数目扩增而肿瘤干细胞数目不发生扩增，最终因为细胞不断传代不断“稀释”肿瘤干细胞的数目而导致肿瘤细胞系的断代，但事实上建立的肿瘤细胞系是可以无限传代的，表明肿瘤干细胞的数目肯定也发生扩增。这样出现新的问题：在相同的体外培养条件下，什么时候肿瘤干细胞分裂时产生两个肿瘤干细胞，什么时候分裂时只产生一个肿瘤干细胞和一个普通的肿瘤细胞？什么因素决定这种并不确定的有丝分裂机制？非整倍体可能恰好能够解释上述现象，几乎所有的肿瘤细胞的核型都是非整倍体,非整倍体可以导致肿瘤干细胞有丝分裂紊乱，因此可能导致自我更新因素和抗自我更新因素分配紊乱，从而有时扩增肿瘤干细胞，有时不发生扩增，因此，非整倍体可能是肿瘤干细胞扩增的有效机制。
8. 成体干细胞具有永生化DNA链的染色体表遗传与其它没有永生化DNA链的染色体的表遗传修饰可能不同，因此具有永生化DNA链的染色体可能正是决定干细胞命运的一种自我更新因素，因此可能恰好被非整倍体利用从而成为肿瘤发生的有效工具，因为非整倍体本身可导致干细胞中永生化DNA链的扩增和有丝分裂紊乱从而可能导致肿瘤干细胞产生（如图1.C,D）。因此,肿瘤干细胞的不断扩增过程的实质是非整倍体导致肿瘤干细胞内永生化DNA链不断重建和扩增以及被分配紊乱的过程；肿瘤演进过程的实质是非整倍体程度增加导致永生化DNA链重建和扩增机会以及分配紊乱程度增加，从而导致肿瘤干细胞扩增机会增加的过程。
9. 基因突变在癌变中作用是什么？某些基因突变可能赋予肿瘤干细胞增殖的动力和增加子代肿瘤细胞成为肿瘤干细胞的机会；某些突变可能导致细胞基因组不稳定从而协助非整倍体导致含永生化DNA链的染色体分配紊乱和增加肿瘤干细胞扩增的机会；某些突变可能赋予基因组损伤的细胞仍具有存活的能力。
该假说可能比较幼稚甚至是错误的，但是如果它是正确的则可能改变我们对肿瘤的看法以及帮助我们轻而易举找到肿瘤干细胞。不管怎样，提出该假说的过程对我的科研思维能力进行了严格的考验，该经历可能对我今后的工作非常有益。
回顾这段经历总结出如下经验和体会：
1）科学研究的原动力是好奇心和兴趣爱好，科学研究的生命是不要停止提问题，科学研究的影响力由选择的课题决定，科学研究的灵魂是质疑和独立思考，科学研究的敌人是人云亦云亦步亦趋；
2）在某些情况下，科学研究对科研人员的情感素质要求高于智力素质，因为对于复杂艰巨的课题，首先需要研究人员有决心和意志去挑战它，之后才可能发挥自己的智力极限去完成它；
3）很多科学研究过程首先需要对未知领域进行分析和推测，然后寻找最佳的方法进行检验，由于人们对于未知领域的理解最大程度只能属于哲学范畴，因此科学研究的开始首先受到研究人员个人的哲学水平的影响，而且该影响可能直接关系到科研人员的课题选择水平，另外，对未知领域进行分析和推测还常常需要逻辑分析技巧；
4）科研课题选择是科研人员人生中首要重视的问题；
5）在科学研究过程中，与大家分享自己的新想法是促使该想法迅速成熟和促使自己进一步深刻该想法的有效途径；
6）国内和国外的科研水平存在相当的差距，其中一个重要原因可能是科研理论水平差距；
7）著名科学家的工作和方法具有普遍性特征，对不同领域的研究人员都具有启示作用；
8）进入新的领域会有意想不到的收获。
回顾这段经历我从内心里非常感激下列人员：
感谢我的导师XX对我的工作大力支持；感谢很多著名的科学家给我寄来在国内无法查到的他们的文献，他们是：Duesberg P, Prehn RT, Knudson AG, Hunter T, Hayflick L, Fidler IJ, Farber E, Weinberg RA, Balmain A, Old LJ, Klein G, Jones PA等等；感谢我们教研室XX博士从美国给我寄来在国内无法查到的一些重要文献；感谢XX博士从北京给我寄来在我校无法查到的一些重要文献；感谢西班牙肿瘤学家Miguel H. Bronchud无偿赠送我一本他主编的肿瘤学著作：Principles of Molecular Oncology（第二版）；感谢Jarle Breivik赠送我一本他的博士论文：on the Evolution of Cancer；感谢Robert A. Good赠送我一本他个人的论文集；感谢下列人员与我共同讨论肿瘤干细胞问题，他们是：XXXXXX等等。
