国外癌症基础研究的主要进展黎彬[摘要] 随着人类基因组计划的完成，加快了癌症分子水平研究的发展，本文对最近国外癌症分子水平的主要研究进展进行了分析。

阐述了癌细胞作为侵袭性细胞所具有的6大特性。

细胞癌变过程中关键的癌基因和抑癌基因如何发挥作用以及对抗癌治疗的影响。

现代癌症基础研究的发展能够为癌的诊断和治疗提供更多途径以及更新的发展思路。

通过癌症的基础研究为现代癌症治疗医学带来创新科学思维和行而有效的科学方法。

1．有发展前景的分子细胞学通路著名癌基因研究专家温伯格曾在世界权威杂志《细胞》上指出，细胞具备六大特性才能成为侵袭性细胞，这六大特性也就是癌症的恶性特征：1. 细胞必须发生突变，也就是说它们必须经过遗传性质的变异； 2. 癌细胞必须有它们自己的生长信号途径而不依赖于外界的信号; 3. 它们必须摆脱一种称为“细胞凋亡”的生理学死亡过程，即它们再也不受细胞内原有的“生命程序”的安排而成为“永生不死”; 4. 它们还会发展出无限增殖的能力，例如正常细胞大约可分裂70次，而成为恶性者便能永久分裂下去。

这是因为正常细胞每分裂一次，它们染色体末端一种称为“端粒”的保护帽便会缩短一些，并且随着分裂次数的增加，保护帽这种结构将丧失殆尽。

其结果就是染色体得不到保护，导致细胞死亡。

然而癌细胞可“开发”出一种端粒酶，它可以重建癌细胞的端粒，因此染色体不会随细胞的分裂而变短，于是细胞便获得无限分裂的能力; 5. 实体瘤如肝癌、胃癌必须建立起它们自身的血管网络系统以便得到足够的氧气与营养的供应，科学家们将这一复杂的机制称为“血管形成作用”。

一般说来该过程需要许多特异生长因子，如血管内皮生长因子等的参与; 6. 癌症的组成细胞能够从主体肿瘤中脱离并进入血流或淋巴系统，它们可随着血流或淋巴液到达远处组织并在那里生长。

这一过程称为肿瘤的转移，9／10的患者都死于这种过程。

细胞癌变要有许多正常事件发生错误才会发生，因此在整个生命过程中癌症事实上是少见的，但是随着癌症的进展，突变在逐渐累积。

儿童白血病是因较少的细胞突变引起。

首先应从癌基因所产生的蛋白质开始。

当癌基因被激活时，它便会促进细胞的生长和分裂。

ras 是1982年克隆出来的一种人类癌基因，大约在30％的人类癌症中是有突变的，也就是说它一直处于“开启”状态，不断地释放出生长信号，使得细胞疯狂地增殖。

与ras情况相似的还有另外一种基因，即突变了的P53基因。

在正常情况下，P53可产生一种抑制细胞生长的蛋白质，但是如果P53突变或是丢失，它便失去了这种抑制作用。

不幸的是，P53基因所产生的蛋白质不能成为很好的抗癌药物，因为它们在体内会很快被破坏。

因此，科学家们目前正试图在肿瘤抑制基因（如正常的P53）失活时，立即阻断分子信号途径中的关键蛋白，从而防止细胞进一步恶化。

其机理在于，与癌症发生有关的许多基因都与数种信号途径相互作用，例如P53可以促进细胞凋亡以及激活DNA修复，还可能抑制血管形成。

不过，ras的发现并未促使它在临床上广泛应用，有数家医药公司曾以ras为药靶生产癌细胞抑制剂，可惜临床试验的结果总是不理想。

然而最早克隆出ras的西班牙肿瘤专家巴巴希德却没有放弃，迄今他所建立的肿瘤标本库已收集了2000份标本，另外还筹办了拥有10万只小鼠的标准动物房。

不少科学家往往只对识别基因感兴趣，但是巴巴希德却主张“将我们获得的知识服务于患者”。

巴巴希德对编码酪氨酸的癌基因最感兴趣，他认识到小分子物质可以阻断特异性的酶靶，并研究制备出十几个酪氨酸激酶抑制剂用于临床试验。

2．发现p53抑制肿瘤的新途径发表在2004年2月《科学》上的一篇报告指出，美国过敏与免疫学研究所的研究人员发现，当肿瘤抑制蛋白p53不仅存在于细胞核内时能抑制肿瘤细胞，存在于细胞核外的液体中时还能诱导癌细胞凋亡。

当p53存在于肿瘤细胞的细胞质中时，能激活Bax－－一种促进细胞死亡的Bcl-2同类蛋白。

被p53激活的Bax能破坏细胞线粒体引起细胞死亡。

大多数肿瘤细胞中都存在p53蛋白，p53被视作基因组卫士。

科学家早就知道p53是在细胞核内通过调控关键细胞过程如细胞周期调控、细胞死亡和DNA修复等发挥抑制肿瘤作用，但这次是首次发现p53在细胞质中也能发挥抑制肿瘤的功能。

这一发现可以帮助科学家更好地了解肿瘤细胞是如何被破坏的，有助于未来各种癌症治疗方法的开发[1]。

3．静默的基因DNA甲基化的现象约翰霍普金斯大学医学院Bert V ogelstein教授在4月的《自然》月刊上发表了新的研究结果，在大肠癌细胞株HCT116中，抑癌基因受到DNA甲基化的影响而失去表达。

如果将细胞内负责DNA甲基化的酶DNMT1与DNMT3b一同剔除(knockout)，p16、p21等抑癌基因才能表现抑制癌细胞生长。

如果只剔除DNMT1或DNMT3b其中一个，对癌细胞的生长与甲基化的程度并没有影响。

这个结果与之前老鼠的动物实验结果不同，只需要移除老鼠的DNMT1就可达到去甲基化(demethylation)与抑制癌细胞生长。

这项结果说明了虽然目前发现与癌症有关的基因数以百计，然而并不是累积所有的基因突变才会产生癌症。

细胞只要累积几个关键的基因突变，再加上非基因层次的改变(epigenetic effect)，如DNA甲基化的现象，就可以促进癌细胞的快速生长。

透过DNA甲基化(methylation)的效果，癌细胞不用一一突变每个抑癌基因(tumor suppressor gene)就可以关闭所有抑癌基因的表达，达成促进癌细胞生长的目的。

DNA甲基化是细胞关闭基因表现的一种方式，例如细胞可以藉由甲基化程度的高低来调控具组织专一性(tissue specificity)基因的表现；当甲基化程度越高，基因就越「静默」(silence)，反之则否[2]。

4．研究发现一个新肿瘤抑制基因麻萨诸塞综合医院的研究人员在3月的《自然》月刊上报告[3]，识别出一个新肿瘤抑制基因，该基因在一种致命脑瘤--神经胶质瘤中几乎丧失活性。

该基因编码的蛋白质ING的水平似乎与肿瘤侵袭性强度相对应，蛋白水平越低，神经胶质瘤恶性程度越高。

，研究人员还描述了ING4是如何抑制向肿瘤提供营养的新血管生长。

ING（INhibitor of tumor Growth，肿瘤生长抑制因子）是肿瘤抑制基因p53活动所必需的一个蛋白家族。

由麻萨诸塞综合医院放射肿瘤学部Steele实验室的Igor Garkavtsev博士领导的研究小组搜索了一个基因数据库，目的是识别出与早先识别出的ING1结构类似的基因。

研究小组首先检查了50个处于各种恶性级别的肿瘤样本，寻找ING4基因表达的证据。

他们发现低等级肿瘤中的ING4基因表达水平比正常细胞低2到3倍，高等级神经胶质瘤中的ING4表达水平甚至比正常细胞低6倍。

另外一次比较脑瘤组织样本与附近正常组织样本的类似检查还发现正常组织内ING4含量丰富，而肿瘤组织内的ING4 水平显著减少。

为研究该蛋白对血管发生的影响，研究人员创造出ING4表达水平比对照肿瘤或高或低的肿瘤细胞系。

这些细胞系中的细胞以及正常肿瘤都被植入脑窗（Cranial Window）中，脑窗是老鼠头盖部分嵌入的透明窗，可以观察头部的血管生长。

ING4表达受抑制的细胞植入后，生长速度远远快于正常的对照肿瘤，并发展出更复杂的血管网络。

而过量表达ING4的细胞植入后，肿瘤生长速度和血管生长速度都放慢。

进一步用高级成像技术检查证实ING4的抑制与更成熟、更复杂的血管网络伴随出现，而过量表达则显著抑制血管发育。

另一组实验表明，ING4 抑制一种称为NF-kappa B的蛋白活动，NF-kappa B已知能刺激在多种癌症中过量表达的基因。

ING4抑制因子的丧失引起对NF-kappa-B敏感的基因－－干扰素8(Il-8)基因的过量表达，而已知Il-8能刺激血管发生。

了解神经胶质瘤支持血管生长的机制有望发现潜在的新药靶点，包括恢复ING4 功能，通过NF-kappa B抑制Il-8生产、或者阻断肿瘤细胞对Il-8敏感性的药物等。

5．肿瘤抑制基因drs：一种新的凋亡途径日本Shiga大学医学院的研究人员报告[4]，最初分离Drs基因是作为抑制v-src转化过程。

drs 基因mRNA表达在一种人类癌细胞系和组织中明显下调，这表明drs 基因可作为肿瘤抑制基因。

在本研究中，研究人员发现Drs蛋白的异常表达导致人类癌细胞系凋亡。

应用删除突变的drs基因分析揭示，C末端区以及3个一致重复的N末端区都出现凋亡。

Caspase-12、Caspase –9以及Caspase-3都继续被drs激活，Caspase--3,和Caspase-9的抑制剂都抑制drs 引起的凋亡。

在凋亡过程中没有看到因drs引起线粒体细胞色素C释放到细胞质去，这表明线粒体途径不是drs介导的凋亡，而且，研究人员发现，Drs蛋白能与定位在内质网的凋亡蛋白ASY/Nogo-B/RTN-x(S)结合，并且这些基因共同表达增加了凋亡的效果。

这项研究结果提示，由ASY/Nogo-B/RTN-x(S) 、caspase-12、caspase-9以及caspase-3介导的Drs 基因引起凋亡的新途径。

6．日本科学家证实细胞移动的关键机理发表在《自然》杂志上的报告[5]，东京大学医学科学研究所竹绳忠臣教授领导的研究小组通过实验证实，一种名为“W A VE2”的蛋白质对动物体内细胞的移动有关键作用。

当细胞移动时，先向前进方向伸出像蜒蚰触角一样的“丝状伪足”，接着前部伸展出“叶状伪足”，后部蛋白质纤维收缩，带动整个细胞前进。

此前研究人员曾发现，一种名为“N-WASP”的蛋白质与“丝状伪足”形成有关，而“W A VE2”蛋白质与“叶状伪足”形成相关。

日本研究人员此次证明，实验鼠如果缺少“W A VE2”蛋白质，它们的细胞血管形成就会出现异常，并死于胎儿期。

他们用转基因技术培育出不能合成这种蛋白质的实验鼠，鼠胎仅存活10.5天就出血死亡。

研究结果表明，虽然鼠胎长出了血管，但由于缺少上述蛋白质，细胞不能形成“叶状伪足”，也无法移动，因此血管不能发育而导致大出血。

7．研究发现癌细胞幸存的又一通路发表在《基因与发育》杂志上的报告，宾夕法尼亚大学Abramson家族癌症研究所的研究人员发现一种关键的酶－－Pim-2，使得癌细胞能够逃脱免疫系统的监控幸存下来。

这一发现即将标志着科学家在了解癌细胞在形成肿瘤前，为什么能够对抗机体的天然免疫系统、在机体中存活方面取得了重要突破。

这个发现还回答了一个悬了20年之久的关于Pim-2的功能的谜题。

Pim-2在许多肿瘤中以高浓度存在，但迄今也未查明其究竟有什么作用；现在这篇研究将Pim-2与另一得到细致研究的癌细胞幸存通路－－Akt酶通路等同起来。