癌症及其治疗三妹工作单位：师学院化学与生命科学学院文摘 20世纪末, 癌症成为导致人类死亡的主要疾病之一。
癌症是一种基因疾病。
本文在对原癌基因、癌基因与癌症了解的基础上，回顾了对癌症的治疗方法，尤其介绍了利用基因技术对抗癌症的研究工作。
关键词癌基因；癌症治疗方法；前景迄今为止, 癌症仍是人类健康的头号杀手。
据卫生部统计, 2005 年中国城市居民第一位的死因即为恶性肿瘤, 接近死亡总数的四分之一。
以美国医疗支出来看, 癌症的花费占了1 070亿美元[1] ,由此可见癌症肆意的程度以及对人们癌症治疗的重视。
尽管现代医学能够对不少癌症作出早期诊断并延长患者存活期, 但要彻底征服癌症尚待时日。
本文将在对原癌基因、癌基因与癌症了解的基础上，回顾对癌症治疗的方法，尤其介绍了利用基因技术对抗癌症的研究工作。
并对癌症治疗的前景作出了展望。
1．原癌基因、癌基因与癌症癌症十分善于伪装自己，把它混同于一般的正常细胞。
正如敌人装扮成老百姓。
你难以识别它，也就不能有效地消灭它。
甚至有时在对它进行攻击时，还会伤及无辜百姓和自己人。
但是，所有的癌症都是从基因突变开始发生的。
所以了解癌症基因是征服癌症的第一步[2]。
1. 1 原癌基因(p ro to- oncogene) 与癌基因(oncogene)[3]原癌基因主要是指能促进细胞分裂的基因群影. 正常情况下, 这些基因的表达受到抑制,只有在环境或其他因子影响下发生DNA 扩增、重排或调控序列改变而被“激活”成为癌基因时, 才会使细胞生长分化失去控制, 导致持续分裂和癌变. 例如, 已经证实各种脊椎动物染色体DNA 上都有与Rou s 肉瘤病毒中的V - src 基因相类似的DNA 序列. 而V - src 基因可以编码产生被称为P60src的蛋白质, 并加速细胞的癌变. 到目前为止, 已经发现了数十种原癌基因,证明细胞癌变的分子基础就是基因, 即DNA 的改变和不正常活动导致细胞癌变.一系列实验表明, 原癌基因能够被外源DNA 的插入、DNA 片段移位和扩增等活化. 通过活化, 原癌基因获得了一个新的转录启动子, 基因表达效率因此提高. 如某些鸟类血细胞癌中的m yc 和erbB 原癌基因, 正常时并不活化. 一旦整合上鸟类白血病原病毒DNA 片段, 后者即为原癌基因提供启动子, 使之活化成致癌基因, 经表达后细胞发生癌变.1. 2 抑癌基因[3]实际上在脊椎动物中还存在抑癌基因, 它们的产物能够抑制细胞的恶性增殖, 因此又称为隐性癌基因. 当抑癌基因的表达受抑制时, 则原癌基因表达增强, 最终引起细胞癌变. 研究较清楚的抑癌基因有P53 基因和Rb 基因. 其中P53 的抑癌作用可能是通过其蛋白与DNA 的结合而实现的. 这种结合既影响DNA 复制又影响基因表达. 在人类某些肿瘤细胞中可观察到P53等位基因的缺失, 推测可能是由于P53 基因的保守序列区有某一位点的突变, 导致了P53 基因产物结构与功能的改变, 失去抑癌活性, 影响了肿瘤的发生.1. 3 细胞的癌变[3]从分子生物学角度看, 细胞的癌变并不是由单一因素引起的, 它可能是正常细胞中的原癌基因受到环境和其它因子的作用, 活化成为显性的癌基因, 癌基因与隐性的抑癌基因经过多阶段的协同作用而形成的过程. 这一过程可以是病毒感染细胞后, 在病毒启动子和增强子作用下高效表达过量合成基因产物, 从而促使细胞无限制生长增殖的过程; 也可以是非病毒因子(如放射线、化学试剂亚硝酸、烷化剂等) 诱导细胞转化, 改变细胞原有遗传信息, 使细胞发生恶性转化的过程. 一般认为在一种肿瘤中起主要作用的几乎不可能是两种以上的癌基因, 但很可能涉及两个以上的抑癌基因的突变.2 .癌症的治疗方法20 世纪的癌症治疗主要以外科手术、放射线治疗及化学治疗为主[4] , 但常规治疗治愈率低, 复发率和病死率高, 预后差[5] , 造成治疗效果不理想, 疾病无法有效根治等情形。
自50 年代以来, 分子生物学的飞速发展, 尤其是癌基因的发现, 染色体畸变与致癌基因表达相互关系的揭示以及这两方面研究的深入, 人们开始从分子水平去探索癌症发病机制和治疗的可能, 基因治疗应运而生了。
2.1 外科手术( Surgery)利用手术将固性肿瘤摘除( Lumpectomy) , 而肿瘤的摘除须于癌症的早期, 癌细胞尚未转移时进行。
随着手术技巧和手术后治疗方案完善, 治疗癌症的效果越来越好, 手术的安全性日益提高。
所以目前仍是外科治疗癌症的主要手段。
但是大多数的癌症未早期发现, 如胰腺癌、肝癌、肺癌、食管癌等, 而且某些部位的癌症手术非常困难, 如头颈癌及脑瘤等。
手术切除通常无法完全清除癌细胞, 术后的复发可能性及因手术导致的癌细胞转移可能性也极高。
2.2 放射治疗(Radiotherapy)利用放射线同位素如60Co, 以照射的方式, 对癌细胞的基因造成破坏, 使细胞死亡。
如今放射线疗法发展很快, 甚至对某些癌症而言, 采用放射线疗法的生存率要高于手术疗法。
所以, 放射线治疗可以成为根治治疗的选择疗法之一, 它和手术被同等认可[6]。
因为放射线同时也会对正常的细胞造成伤害, 所以目前以研发利用单株抗体结合放射线同位素或癌症化学药物, 直接攻击癌细胞, 避免正常细胞遭受伤害[7]。
放射线治疗的最大优点, 是在保存脏器的形态和机能的情况下, 以达到治疗目的。
但是放疗效果的差异非常显著[8]。
放射性疗法只对早期或对放射线感受性强烈的癌症才有效。
2.3 化学药物治疗(Chemotherapy)肿瘤的发生发展与细胞调亡有关, 已经证明多种化疗药物是通过诱导其调亡而发挥作用的[9]。
每类药物都有其相应的作用靶点, 这些药物靶点大多数是控制细胞增殖过程的关键酶, 化疗药物通过对关键酶的作用, 阻碍癌细胞的增殖, 以达到治疗的目的[10]。
化学疗法如同放射线疗法, 对某些正常细胞如毛囊细胞或骨髓细胞等生长快速的细胞会大幅造成伤害, 导致免疫系统受损、脱发及呕吐等可能严重危及生命的不良反应。
传统癌症化学药物的研发是利用化学有机合成小分子药物, 配合药物筛选技术取得具有潜力的候选药物, 然而寻找到具有上市潜力的药物机率实在太低。
目前以寻找极地( 深海、南北极)的生物体提取小分子化合物, 配合组合化学(Combinational chemistry) 技术来提高寻找潜力药物的机率。
2.4 基因治疗法上世纪50 年代以来医学科学有了飞跃的发展,癌症治疗的进展也是卓有成效, 迄今为止, 发达国家癌症治愈率为45%～50%, 但亦有一半以上的癌症不能被治愈, 发展中国家癌症治愈率更低[11]。
癌症已经公认是一种分子疾病, 所有癌细胞都来自单克隆细胞, 癌症的诊断和治疗最终必须从分子水平加以解决[12]。
上世纪中、下叶, 科学家们相继发现不少直接与癌症发生相关的“癌基因”与“抑癌基因”, 为人类揭开癌症发生、发展之谜及癌症的防治开辟了崭新的途径。
许多癌症的发生是由于癌基因的激活而过度表达, 或是抑癌基因表达受抑制、突变、丢失、失活所造成[13]。
癌基因疗法就是针对性地去除引起细胞恶性转化的主要癌症基因( 激活基因)的表达, 或是增强抑癌基因的功能。
即如何封闭被激活癌基因的表达, 如何恢复抑癌基因的功能。
其常见方法如下：2.4.1 导入抑癌基因的基因治疗正常的细胞癌变过程可以归纳为一系列正常基因的突变或异常表达或异常失活. 两个基因中只要有一个有功能就可以抑制正常细胞的癌变过程,而在癌症患者中常常两个抑癌基因都缺失或突变. 因而将正常肿瘤抑制基因导入细胞中来代替由于缺失或突变而失去功能的基因,以抑制肿瘤细胞的发生、生长,逆转其恶性表型是当前癌症基因治疗的热点. 目前用于基因治疗的抑癌基因主要有:p53 ,p21 ,p16 ,Rb ,p27等,详细介绍如下.2．4.2 针对癌基因的反义疗法正常细胞中都有原癌基因存在,在正常情况下它们是受到严格精细调控的,但是一旦两个等位基因中的一个发生了突变,就可能导致肿瘤的发生. 在反义疗法中癌基因通常被选作靶基因,通过适当的方法导入癌基因的反义DNA 或RNA ,使之与癌基因结合,阻断癌基因的转录和翻译,使癌基因的产物大大减小,从而抑制肿瘤细胞的生长. 在体外实验中,反义疗法能抑制肿瘤细胞系的生长. 目前已批准了一例反义疗法方案,即将k - ras 的反义基因转入带有k - ras 基因的非小细胞肺癌的肿瘤细胞中. 在肺癌中,k - ras 基因是最常被激活的基因,通常使第12 位密码子突变,偶尔也可见第13 ,16 ,63 位密码子突变[14] . 癌细胞k- ras 过量表达通过反义基因的整合可在遗传水平阻断,这类反义基因的转录物可特异地与癌基因RNA结合使其丧失产生蛋白质的能力. 体外和体实验均表明,当一种反义k - ras 载体被整合与k - ras 过量表达的肺癌细胞,其致癌性降低了[15 ] .2.4.3 “自杀”基因自杀基因(suicide genes) 又称前药敏感基因(prodrug sensitive genes) 是基因治疗中新发展的一种目的基因,它是将自杀基因导入肿瘤细胞,而将无毒药物前体在肿瘤细胞代为毒性产物,进而杀死肿瘤细胞. 目前发现的自杀基因有多种,包括HSK- tk、VZV - tk、细胞色素P - 450 基因、CD、GPT 等,其中广为研究并应用于肿瘤治疗的有tk 和CD 这两种基因.tk 所编码的胸苷激酶的主要功能是催化胸苷的磷酸化,并转化为磷酸胸苷(dTMP) . 在癌症治疗中,常用的tk 来自于单纯疱疹病毒(HSK- tk) 和水痘带状疱疹病毒(VZV - tk) . HSV - tk 基因编码胸苷激酶该酶可将核苷类似物(NA) 代为二磷酸化物,后者在细胞酶的作用下成为有毒性的三磷酸化物而发挥抗肿瘤作用,该基因编码区共1128 个核苷酸,编码376 个氨基酸. 病毒源性的tk 基因与哺乳动物细胞的tk 基因生化性质有较大差异,细胞TK所催化的反应特异性较强,只能催化氧胸苷( TdR) 磷酸化为脱氧胸苷酸,而HSV- tk 除有此功能外,还能催化抗病毒核苷类似物ACV ,GCV ,BDvdU 的磷酸化,这些前药不能在细胞TK的作用下磷酸化,因而其本身对细胞无毒或毒性很低,但HSV - tk 基因导入细胞并表达后,生成特定的酶,这些酶将这些前药三磷酸化,转换成毒性产物,阻断核酸代途径,导致细胞死亡[16] .2.4.4 导入细胞因子进行基因治疗将编码细胞因子的基因通过合适的载体导入肿瘤细胞并在其中表达,可以增强机体的免疫力. 目前的研究表明导入细胞因子基因后个体不仅能够产生针对于原发肿瘤细胞的免疫应答,而且还能诱导产生针对转移肿瘤细胞的系统应答. 目前已经投入使用的细胞因子基因包括IL - 2 、IL - 4 、IL - 6 、IL - 7 、TNF、IFN - ? 和GM - CSF 等,其中使用最广的是IL - 2 和LAK细胞联合使用在治疗人黑色素瘤和肾癌方面有一定疗效[17] .2.4.5 转入耐药基因的治疗转入多种药物的耐药基因MHCI 的目的是为了提高造血细胞及其他细胞对放疗、化疗及其他抗癌药物的耐受性. 这类基因主要有MHCI 类抗原基因和MDR1 基因. 肿瘤细胞一般都不表达MHCI 类抗原,能够逃避免疫对其的识别,因此导入MHCI 类抗原基因后,可以提高人类免疫系统对肿瘤细胞的识别能力,从而诱导产生针对肿瘤细胞的免疫反应,达到杀伤肿瘤细胞的目的. 有人已经将MHC HL - AB - 27 通过脂质介导转入了黑色素细胞瘤,临床实验表明有一定的疗效;MDR1 基因编码的是一种称为P - 糖蛋白的穿膜蛋白,它可以将对正常细胞的有毒害作用的药物作用的药物泵出细胞,从而保护正常的细胞免受药物的杀伤,增强患者对放、化疗的耐受能力. 目前导入MDR1 基因进行基因治疗的方法在动物实验中已经取得较好的效果[17] .关于癌症的基因治疗的方案还有很多,目前已经批准的基因治疗方案各自的疗效差别也较大. 但这些方法或多或少都取得了一定的治疗效果,也为从根本上治疗癌症提供了更大的希望.前景科学家对基因工程的研究逐渐成熟, 癌症治疗药物的研发将以基因药物为主流, 虽然目前尚无此类药物成功开发上市, 但是从统计资料来看, 癌症的基因治疗将会领先其它遗传性疾病的基因治疗。