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所有癌症都具有十個基本原則，也稱為癌症的標誌。您可以在此處閱讀前六個標誌。第七個標誌被定義為基因組不穩定性和突變。
癌細胞進化
並非所有癌細胞都是相同的。它們各不相同，相互競爭，適者生存，將其基因傳遞給子細胞，子細胞繼續變化、競爭和生存。如果這聽起來很熟悉，那是因為事實如此；癌細胞進化。在我們身體這個複雜的生態系統中，癌細胞會發生突變，並在改變和適應環境時面臨選擇壓力。不斷進化的癌細胞必須勝過周圍的正常細胞，躲避免疫細胞的攻擊，逃脫導致細胞自我毀滅的凋亡機制，腐化和拉攏原本忠誠的周圍細胞，並遷移到身體的遠處。
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有時，當稱為基因的核苷酸序列發生突變時，這些突變不會被糾正。這種情況並不經常發生（每個核苷酸只有千億分之一到萬億分之一的機會被錯誤複製），但是每次細胞分裂並將DNA副本傳遞給其子細胞時，出錯的機會就會增加。一個平均基因包含約1,700個核苷酸。在人類平均壽命期間，會發生超過一億億次的細胞分裂。因此，平均基因是大約一億到一百億次突變的家園，這些突變分佈在其在每個細胞中的副本中。如果這些突變中只有一個增加了其細胞的進化適應性，那麼該突變將擴充套件到許多細胞中，從而增加了後續突變將建立在第一個突變之上的可能性。
我們知道癌症的發生是因為我們可以看到突變的逐步積累。如果癌細胞獲得了一種突變，使其能夠比周圍沒有該突變的細胞生長得更快，或存活更長時間併產生更多後代，那麼該癌細胞就具有選擇優勢。它的後代會更健康；它們將超越並支配區域性組織環境。這些群體遺傳學和進化生物學的原理描述了腫瘤形成的過程，並且是理解癌細胞如何對藥物治療產生抗性的關鍵；它們進化出了抗性。
突變 101
突變使癌細胞能夠在我們體內開始瘋狂生長。但是什麼是突變，它們是如何發生的？在遺傳學中，突變是生物體DNA序列的變化。構成我們DNA的核苷酸字母A、T、C和G可能會被刪除或替換，並且DNA分子中可能會發生單鏈或雙鏈斷裂。我們DNA的完整片段也可能被刪除或與其他片段交換。這些變化可能是自發發生的，也可能是由於暴露於誘變劑（例如有害化學物質或輻射）引起的。我們的新陳代謝活動會一直引起突變；氧氣這種幫助我們生存的重要分子，在被我們的細胞代謝時也會產生危險的DNA損傷自由基。在陽光明媚的海灘上度過一天可能會將數千個突變引入我們的DNA中。事實上，突變是不可避免的；每次我們的細胞分裂時，不完善的DNA複製過程都會將臨時錯誤引入我們的DNA中。據估計，所有這些過程每天可能導致每個細胞數千個單獨的分子損傷。我們的基因組監視系統和DNA修復機制一定做得非常出色：基於這些突變率，癌症應該從我們受孕的那一刻起就發生。
什麼是我們的基因組監視系統？如果細胞要生存，所有不同的突變都必須得到修復。通常，這種修復涉及切除並重新合成DNA的受損部分。儘管有許多不同型別的DNA修復，但所有這些修復都非常重要，以至於參與其中的蛋白質可以在從最卑微的細菌到我們自身細胞的所有生物中找到。
DNA修復機制
DNA修復的美妙之處在於DNA的結構：雙螺旋在其兩條鏈中的每一條鏈中都攜帶所有遺傳資訊的兩個單獨副本。當一條鏈受損時，另一條鏈用作模板，以將序列恢復到受損鏈。但是，當雙螺旋的兩條鏈都斷裂時，沒有留下模板鏈進行修復，細胞可能會使用兩種不同的替代機制之一來解決斷裂。第一種稱為非同源末端連線（NHEJ），是一種快速而粗略的修復斷裂的方法；簡而言之，就是將兩個斷裂的末端連線在一起，通常會在連線部位丟失一個或兩個核苷酸字母。儘管這種丟失會導致DNA序列的永久性改變，但與持續存在的雙鏈斷裂相比，它對細胞的危害較小。而且，由於我們基因組中實際上很少有編碼蛋白質的部分，因此由此產生的突變在統計學上不太可能產生太大的後果。與容易出錯的NHEJ機制相反，同源重組DNA修復利用了每個細胞都包含每個雙螺旋的兩個副本（即每個細胞都具有每個染色體的兩個副本）這一事實。在這種情況下，修復機制能夠將核苷酸序列資訊從完整的雙螺旋轉移到斷裂的雙螺旋。重組蛋白識別兩個雙螺旋之間相似的區域，並將這些區域連線在一起。然後，DNA複製蛋白使用完整的螺旋作為模板來修復斷裂的螺旋。
分子守護者：BRCA1和BRCA2
癌症中最著名的兩種蛋白質BRCA1和BRCA2在DNA修復中起著核心作用。這些蛋白質移動到DNA損傷部位，並募集其他蛋白質來啟動DNA修復複合物。當BRCA1或BRCA2由於突變而缺失時，這些DNA修復複合物不會在DNA損傷後形成。因此，缺少BRCA1或BRCA2的細胞對損傷DNA的試劑（例如紫外線和各種化學致癌物）高度敏感。例如，患有異常BRCA1或BRCA2基因的女性患乳腺癌的風險極高，患卵巢癌的風險也很高。因此，許多有乳腺癌和卵巢癌家族史的女性都會接受基因檢測。如果她們的基因檢測結果為陽性，則可以選擇進行預防性乳房切除術。女演員安吉麗娜·朱莉的BRCA1突變檢測呈陽性，並選擇接受預防性雙乳房切除術，最近將這個問題推到了聚光燈下。雖然她引發的宣傳備受爭議，但朱莉將她患乳腺癌的風險從87%降低到不足5%。
除了對DNA修復至關重要外，BRCA1和BRCA2還參與細胞週期控制。視網膜母細胞瘤蛋白（可檢測受損DNA）充當細胞週期程序的制動器。一旦它們檢測到受損的DNA，BRCA1和BRCA2對於啟用這些細胞週期檢查點至關重要。BRCA1還啟用P53，P53是一種關鍵蛋白，參與啟用細胞凋亡以響應無法修復的DNA損傷。BRCA1和BRCA2蛋白的這些重要作用突顯了它們在DNA修復中的作用，強調了它們在我們基因組監視系統中作為分子守護者的功能。
堆疊牌組
當我們的基因組監視系統受到損害時，突變率會增加（類似於噹噹地執法部門不便時，無政府狀態會爆發）。突變的影響仍然是隨機的，但是當基因組監視系統受到損害時，癌細胞可以堆疊牌組以支援它們，從而確保未來的突變更頻繁地發生。當癌細胞進化時，會選擇能夠克服癌症標誌所代表的十種抗癌防禦機制的突變。Ras中的突變使癌細胞能夠獨立於生長因子。視網膜母細胞瘤中的突變消除了制動，允許不受控制的細胞分裂。P53突變使細胞能夠逃避細胞死亡。所有這些突變最初都是由直接的DNA損傷產生的，其次是由於增加更多突變機率的基因中的突變（即DNA修復中的突變）而產生的。因此，隨著癌細胞的持續進化，並且選擇了具有特定突變的細胞，也選擇了攜帶基因突變的細胞，這些基因通常在維持基因組穩定性方面發揮作用。不同腫瘤型別之間的基因組差異很大，但幾乎所有腫瘤都存在DNA修復缺陷。因此，基因組不穩定性和突變對於腫瘤進展至關重要。