ABCC4与人类肿瘤
文章编号 ：１００４－０３７４（２０１１）０１－００１３－０６
收稿日期：2010-06-25；修回日期：2010-08-17基金项目：国家自然科学基金项目(30721001,30973373, 30772507)；国际科技合作与交流专项(2008DFA31130)
＊通讯作者：E-mail: zhaoxh@https://www.wendangku.net/doc/f815698843.html,
ＡＢＣＣ４与人类肿瘤
石 妮，赵晓航＊
(中国医学科学院/北京协和医学院肿瘤研究所，分子肿瘤学国家重点实验室，北京100021)
摘 要：ABCC4(ATP-binding cassette transporter family class C4, ABCC4)是ABC 蛋白家族成员，主要参
与转运机体物质代谢中产生的有机阴离子和一些异型生物质等生物学功能。近年研究发现某些人类肿瘤存在Abcc4基因的拷贝数变异，主要表现为Abcc4基因拷贝数增加和ABCC4蛋白过表达，这些改变与肿瘤发生发展、耐药，以及治疗疗效具有相关性。该文综述了Abcc4基因的拷贝数变异和异常表达与肿瘤生物学特性的关系，探讨ABCC4在肿瘤发生发展中的作用机制。关键词：A B C 转运蛋白家族4；拷贝数变异；肿瘤抗药性中图分类号：R979.1；Q356 文献标识码：A
ATP-binding cassette transporter family class C4 and human cancer
SHI Ni, ZHAO Xiao-Hang*
(State Key Laboratory of Molecular Oncology, Cancer Institute of Chinese Academy of Medical Sciences & Peking
Union Medical College, Beijing 100021, China)
Abstract: ATP-binding cassette transporter family class C4 (ABCC4) is known as a member of the ATP-binding cassette transporter super-family, involved in the active transport of endogenous anions and xenobiotic, which is not normally produced or expected to be present in human, such as antibiotics. Recently it has been found that the copy number variations of Abcc4 gene and overexpression of ABCC4 protein in many kinds of human cancers, which might involved in tumorigenesis, progress and chemotherapeutic response. This review will focus on the ectopic expression of Abcc4 in human cancer and the potential role of ABCC4 in tumorigenesis and progress.
Key words: ATP-binding cassette transporter family class C4; copy number variation; chemotherapeutic resistance
ABC 转运蛋白(ATP-binding cassette trasporter)是机体最大的跨膜蛋白家族之一，具有主动跨膜运输多种物质的功能[1]。1976年，Juliano 和Ling [2]最早在秋水仙素抗性细胞中发现了高表达的ABC 家族成员P-糖蛋白，推测P-糖蛋白可能与细胞产生耐药性相关。目前ABC 转运蛋白家族包含12个亚家族，其中ABCC 家族蛋白具有影响药物在细胞内累积的作用，与肿瘤细胞产生化疗药物耐受性相关。ABCC 家族含有9个成员，其中ABC 转运蛋白家族4(ATP-binding cassette transporter family class C4, ABCC4)是ABC 转运蛋白家族成员，又称为多药耐药相关蛋白4(multidrug resistance-associated protein 4, MRP4)。
１ ＡＢＣＣ４基本结构
ABCC 家族蛋白通常具有两个核苷酸结合结构域(nucleotide-binding domain, NBD)和至少两个跨膜结构域(membrane spanning domain, MSD)。NBD 包含两个保守的Walker A 和Walker B 结构域，其中Walker A 是磷酸结合环；Walker B 能与核苷酸相关
14生命科学第２３卷
的镁结合，在Wakler B上还有一个保守的C区，又称signature区，是ABC家族蛋白区别于一般ATP结合蛋白，如激酶，的标志区(图1)[3]。MSD包含6个跨膜α螺旋，主要参与底物识别、转运和释放。
ABCC4蛋白能主动转运有机阴离子[4]，如阴离子的药物、与谷胱苷肽共轭的药物、硫酸盐、葡糖醛酸盐、环核苷酸类等[5]。Abcc4基因定位于染色体13q32，长312 kb，含有31个外显子，编码1 325个氨基酸[6]。ABCC4的结构在ABCC家族中具有一定的特异性，它缺失N端的一个跨膜结构域，只有两个跨膜结构域，形成MSD1-NBD1-MSD2-NBD2的结构，是ABC家族中结构最简单的蛋白[7]。
早期的研究认为ABCC4只在很少的组织中有较低水平的表达[8]，但近年发现ABCC4广泛分布于脑、肾脏、肝脏、红细胞、血小板、肾上腺、胰腺和肠等组织中[9]。在有极性的细胞中ABCC4表达具有两元性[10]，如在前列腺管状腺泡细胞、干细胞、脉络丛上皮细胞中ABCC4定位于基底膜外侧；在肾脏近曲小管和脑毛细血管上皮中位于顶膜；在结肠上皮中既定位于基底膜外侧也定位于顶膜。ABCC4在这些细胞中的极性分布具有功能意义，即为了更好地行使转运子的功能。此外，在小鼠中观察到ABCC4的表达还具有性别差异，雌鼠ABCC4表达水平较高[11]，但尚未在人类观察到这种性别差异。
ABCC家族蛋白能向胞外转运多种结构不同的内源性和外源性有机阴离子，ABCC家族蛋白的这种特性赋予细胞耐受细胞毒性复合物，保护重要组织免受异型生物质(xenobiotic)侵害的功能[7]，同时也影响细胞中药物的代谢，从而产生抗药性。因此，A B C C家族蛋白又称为多药耐药相关蛋白。ABCC4抗药性主要涉及抗逆转录病毒类药物[12]、抗生素类药物[13]、心血管疾病药物、自身免疫疾病类药物[14]，以及抗肿瘤药物等。
２ ＡＢＣＣ４与肿瘤
２．１ Ａｂｃｃ４拷贝数变异
基因组中存在染色体数目和结构的变异，拷贝数变异影响基因的表达和表型改变。Sethi等[15]用多重连接探针扩增(multiplex ligation-dependent probe amplification, MLPA)技术分析了27例未经治疗的头颈鳞癌和10例健康对照唾液DNA的Abcc4基因拷贝数变异，结果发现头颈鳞癌中Abcc4的拷贝数变异频率为27.7%，超过设定阈值20%，可能与肿瘤的发生发展相关。
Pasello等[16]采用MLPA技术分析了33例未经治疗的食管腺癌拷贝数变化，发现6p、8q、13q、17q、20q的重复和4q、5q、15q、18q的缺失与患者生存率显著相关。存活率小于20个月的病例伴有Abcc4扩增，扩增频率为23%～35%。
Toujani等[17]用高通量比较基因组杂交(high reso-lution CGH array)技术分析了13例伯基特淋巴瘤临床样本和15种细胞系，发现在伯基特淋巴瘤中存在Abcc4基因拷贝数变异。13号染色体的扩增频率很高，主要的3个最小关键区域(minimal c ritic al regions)位于13q31.3q32.1、13q32.2和13q33.1q34。Abcc4是13q31.3q32.1区域中重要的肿瘤相关基因，在多种伯基特淋巴瘤细胞中伴有扩增，
13q31.1q32.1图１ ＡＢＣＣ４蛋白结构示意图［３］
15第１期石 妮，等：AB CC4与人类肿瘤
区域扩增与Abcc4转录水平表达上调一致。
Yasui等[18]比较了顺铂耐药肿瘤细胞KK47/ cDDP10和顺铂敏感肿瘤细胞的Abcc4拷贝数，发现前者Abcc4拷贝数增加。Abcc4基因在肿瘤中拷贝数的变化可能与肿瘤的发生发展及耐药性相关。２．２ ＡＢＣＣ４表达异常
Dong等[19]通过生物信息学数据库挖掘，发现与正常前列腺组织相比，Abcc4基因在雄激素诱导的前列腺癌组织中高表达。Abcc4的表达能被甲亚磺酸(methylseleninic acid, MSA)抑制，其抑制作用与雄激素受体相关，Abcc4可能参与雄激素受体信号通路。 Cai等[20]也发现Abcc4在前列腺癌中的表达受雄激素的调控，抑制Abcc4能增强细胞对氨甲喋呤的敏感性。Ho等[21]发现与正常前列腺组织相比，ABCC4蛋白和mRNA在前列腺癌组织中表达升高。原位杂交和免疫组织化学染色分析发现，与正常前列腺组织和14种人体正常组织相比，经根治性前列腺切除术或尿道前列腺切除术的前列腺癌患者和前列腺癌骨转移患者中ABCC4表达升高，术前接受雄激素消融治疗者Abc c4表达较未经雄激素治疗者高。同时在前列腺癌LNCaP细胞中，经免疫印迹和启动子分析提示Abcc4表达受雄激素受体调节。
Bronger等[22]分析了ABCC4在播散型星形细胞瘤、恶性星形细胞瘤、胶质母细胞瘤、少突胶质细胞瘤、恶性少突胶质细胞瘤、寡星状细胞瘤等人神经胶质瘤中的表达。冰冻组织样本的RT-PCR、免疫荧光染色和免疫印迹分析显示，ABCC4在内皮细胞、星形细胞、神经胶质瘤细胞中表达，ABCC4的表达与星型细胞的分化表型相关。Norris等[23]通过RT-PCR分析了52例不同分期的神经母细胞瘤，发现肿瘤样本都表达Abcc4，并伴有N-myc癌基因异常扩增，在预后差的病例中更为突出。N-myc是神经母细胞瘤中常见的高表达癌基因，提示联合检查Abcc4和N-myc可作为神经母细胞瘤早期诊断的标志。Hendig等[24]用TaqMan低密度芯片分析了人视网膜母细胞瘤Y79细胞中ABC家族蛋白的表达，发现Y79细胞高表达Abcc4等31种ABC家族蛋白基因。
Heimerl等[25]分析了系列恶性黑色素瘤细胞中ABC家族蛋白基因的表达，发现与正常人表皮黑色素细胞NHEM P2和NHEM P3相比，9种人类恶性黑色素瘤细胞和5种具有转移潜能的黑色素瘤细胞中Abcc4高表达。另外，在直肠癌和结肠癌细胞中Abcc4表达也是增强的[26]。
转录因子Kruppel样因子9(kruppel-like factor 9,KLF9)是子宫内膜发育相关的重要调节因子，在子宫内膜肿瘤形成过程中受到抑制。Simmen等[27]对比了KLF9表达上调和下调细胞的差异基因表达谱，鉴定了KLF9调控的信号网络，其中下调KLF9可以诱导Abcc4的表达，提示Abcc4参与子宫内膜癌的发生发展过程。Radilova等[28]通过shRNA方法沉默宫颈癌细胞中环加氧酶1(cyclooxygenase-1, COX-1)后，发现下调COX-1诱导Abcc4表达。Kawai等[29]发现在胡椒基丁醚(piperonyl butoxide, PBO)诱导的小鼠肝癌模型中Abcc4表达上调。PBO代谢产生活性氧，诱导细胞内氧化应激引发DNA损伤，氧化应激重要调节因子——核因子相关因子-2(NF-E2-re-lated factor 2, Nrf2)在PBO诱导的小鼠肝癌模型中表达升高，研究表明Nrf2能调控Abcc4，因而推测Abcc4表达增高可能参与了肝癌的发生发展过程。２．３ ＡＢＣＣ４与肿瘤耐药
对化疗药物产生抗药性是肿瘤治疗中的主要问题之一，近年研究发现ABCC4可能参与肿瘤对化疗药物的抵抗。H a g ma n n等[30]对比了胰腺癌细胞Capan-1、Capan-2、PANC-1、AsPC-1、BxPC-3、MiaPaCa-2、PaCa-4和正常胰腺导管上皮，以及永生化胰腺细胞RLT-PSC中ABCC家族的表达水平，同时也比较了胰腺癌Capan-1细胞的5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil, 5-FU)敏感和耐药株，最后发现5-FU耐药细胞中ABCC3、ABCC4和ABCC5表达升高。
Gillet等[31]用含有38个ABC家族蛋白基因的低密度DNA芯片分析了白血病HL60、乳腺癌MCF 7等肿瘤细胞的化疗药物敏感和耐药株的差异表达谱。发现与药物敏感的HL60细胞相比，耐药的白血病HL60/AR细胞中Abcc4表达增高1.58倍。
Beretta等[32]比较了卵巢癌铂类化疗药物敏感(IGROV-1)和耐受(IGROV-1/OHP)细胞中ABCC4的糖基化修饰情况，发现铂类耐药IGROV-1/OHP细胞中ABCC4蛋白的糖基化修饰水平降低。抑制铂类药物敏感细胞IGROV-1的ABCC4蛋白糖基化后，化疗药物在细胞内累积程度降低至与耐药细胞相当的水平，因而细胞中ABCC4的去糖基化是产生抗药性的原因之一。
２．４ ＡＢＣＣ４的作用机理
ABCC4定位于细胞质膜微囊[33]，细胞质膜微囊是细胞膜上特殊的微结构，含有许多信号分子复合物，ABCC4可能参与这些信号分子复合物对其通路的调控作用。ABCC4参与转运细胞cAMP和cGMP 等内源性分子，调控细胞内的环核苷酸水平[34]。研
16生命科学第２３卷
究发现，增殖的冠状动脉上皮ABCC4表达升高，抑制ABCC4的表达，细胞内cAMP和cGMP表达升高，细胞增殖受到抑制。ABCC4促进细胞增殖的作用与其在肿瘤中的高表达一致。
前列腺素2(prostaglandin 2, PGE2)能影响细胞的增殖、凋亡、血管生成和免疫应答。Reid等[35]发现ABCC4能向细胞外转运PGE2，并参与调节PGE2的合成[36]。ABCC4介导的PGE2转运在炎症反应中起重要调控作用。Ho ll a等[26]发现直肠癌中PGE2转化成活性物质的重要调节因子15-羟基前列腺素脱氢酶表达下降，而A B C C4的表达升高，ABCC4可能参与PGE2转运作用。
ABCC4受芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor, AhR)和Nrf2的正向调控，与肿瘤细胞对顺铂的耐药性相关[37]。Nrf2是细胞调节抗氧化应激的重要因子，Jiang等[38]研究表明，Nrf2与顺铂耐药性相关。表达Nrf2能促进ABCC4的表达，促进ABCC4将顺铂类药物往细胞外转运，可能是细胞对顺铂产生耐药性的原因之一。
２．５ ＡＢＣＣ４与肿瘤化疗
ABCC4转运的抗肿瘤药物大概分为三类：(1)作用于DNA的拓扑异构酶，抑制DNA复制，造成DNA损伤的药物，包括顺铂[39]、多桑比星[40]、蒽环类药物[41](如柔红霉素)、喹啉衍生物[42]、喜树碱类物质[43](如吉马替康和伊立替康)、托泊替康、依托泊苷；(2) 阻断胸苷酸合酶，干扰嘧啶和嘌呤的合成，阻碍DNA和RNA的合成，如培美曲塞；
(3) 抑制微管功能，影响纺锤体形成，干扰蛋白质代谢及抑制RNA多聚酶，如长春新碱类物质[44]。
Leggas等[45]研究发现，Abcc4基因敲除小鼠脑组织和脑髓脊液中聚集化疗药物拓扑替康(Topotecan)，拓扑替康是ABCC4的底物。肿瘤细胞过表达ABCC4能抑制药物进入脑组织，使肿瘤细胞产生对拓扑替康的抗性。ABCC4的这种特性可能是中枢神经系统肿瘤治疗的重要靶标之一。
Norris等[23]通过比较转染Abcc4基因的HEK293细胞和野生型HEK293细胞，发现表达ABCC4能增强细胞对治疗神经母细胞瘤药物伊立替康(Irinotecan)及其有效分子SN-38的耐受性。在Abcc4高表达的神经母细胞瘤临床样本中，同时伴有N-myc癌基因异常扩增。因而提示，用伊立替康治疗N-myc基因表达正常，对ABCC4水平较低的神经母细胞瘤个体会有较好的疗效。
Gr a dilone等[46]研究了ABCC4与塞来考昔(Celecoxib)辅助化疗的关系。用不同剂量的塞来考昔处理非小细胞肺癌SK-ME S-1、SK-L U-1和COLO699N细胞，48 h后ABCC4的表达迅速上升。分别用5-FU、伊立替康或5-FU和伊立替康联合塞来考昔处理直肠癌WiDr和COLO-205细胞，发现塞来考昔能增强ABCC4的表达，从而增强细胞对5-F U、伊立替康的耐受性[47]。塞来考昔能够诱导ABCC4的高表达，因此在使用塞来考昔辅助化疗时应该选择非ABCC4底物的化疗药物。
微量元素硒和异黄酮类物质在前列腺癌的治疗中具有提高化疗药物疗效的作用。Legg等[48]用含有硒和异黄酮类的食物喂养大鼠，发现摄入高剂量的硒能降低ABCC4的表达，联合摄入高剂量硒和异黄酮能有效地抑制ABCC4的表达而收到更好的疗效。
肿瘤化疗药物培美曲塞能阻断胸苷酸合成酶(thymidylate synthase, TS)从而干扰嘧啶和嘌呤的合成，阻碍DNA和RNA的合成。 Hanauske等[49]研究了ABCC4与培美曲塞耐受性的关系。采用不同剂量培美曲塞处理细胞，发现耐药细胞中Abcc4拷贝数较高，对药物不敏感细胞(高剂量组)的Abcc4拷贝数比敏感细胞(低剂量组)的拷贝数高。细胞对培美曲塞药物的敏感性与Abcc4拷贝数有关，Abcc4在肿瘤细胞中的平均拷贝数为5。联合检测肿瘤细胞TS基因的拷贝数，将TS基因拷贝数小于144和Abcc4基因拷贝数小于6作为使用培美曲塞治疗的标准。
Moyer等[50]在谷胱甘肽信号通路与接受铂类药物化疗的肺癌患者生存期的相关性研究中，通过全基因组关联分析找到了Abcc4的SNP，通过Abcc4的SNP分析辅助预测肺癌患者对顺铂治疗的疗效。
此外，在癌症的基因治疗中，嘌呤类似物更昔洛韦(Ganciclovir)能杀死被单纯疱疹病毒胸苷激酶(herpes simplex virus thymidine kinase, HSV-TK)修饰的肿瘤细胞。HSV-TK能够将更昔洛韦转化成更昔洛韦核苷酸，但是这种药物对肿瘤细胞的损害在酶活水平一致的细胞中仍然存在差异。Adachi等[3]发现在细胞中增加ABCC4的表达能够降低更昔洛韦的疗效，这主要是因为ABCC4的高表达能够降低更昔洛韦和谷氨酸在胞内的保留时间和促进流出。因此，ABCC4能通过更昔洛韦影响癌症的基因治疗。
３ 小结
综上所述，ABCC家族蛋白能向胞外转运多种结构不同的内源性和外源性有机阴离子，使细胞耐受细胞毒性复合物，保护重要组织免受异型生物质
17第１期石 妮，等：AB CC4与人类肿瘤
的侵害。同时，部分肿瘤细胞伴有Abcc4拷贝数增加，ABCC4蛋白表达水平升高，糖基化修饰水平降低。ABCC4可能通过促进药物向胞外转运，降低药物在细胞中的累积水平而使肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性。认识ABCC4与肿瘤的关系，Abcc4拷贝数变异与肿瘤耐药的机制将有益于对肿瘤的诊断和治疗。
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细胞周期检查点与肿瘤治疗
细胞周期检查点与肿瘤治疗 本综述由解螺旋学员hello负责整理（2017年12月） 细胞周期指细胞从上次分裂结束到下次分裂结束所经历的过程，包括分裂期（M期）和分裂间期。根据DNA合成的情况，间期又分为G1期（DNA合成前期，Gap1）、S期（DNA合成期）和G2期（DNA合成后期，Gap2）。细胞周期蛋白（cyclin）与细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin dependent kinase, Cdk）是细胞周期调控系统的核心。Cyclin随细胞周期进程周期性出现及消失，哺乳动物的cyclin包括cyclinA-H。Cyclin在分子结构上均含有一段保守序列，称为细胞周期蛋白框，介导cyclin与Cdk的结合1。Cdk按发现的先后顺序命名为Cdk1~8，其激酶活性需要在cyclin和磷酸化的双重作用下激活2。Cdk激酶抑制物（CKI）负性调节Cdk活性，CKI分为CIP/KIP和INK4两大家族。在细胞周期进程中，Cdk结合特定的cyclin，使相应的蛋白质磷酸化，促进G1期向S期，G2期向M期的转换。细胞周期检测点（checkpoint）能够监控细胞周期的活动，保证细胞染色体数目的完整性及细胞周期正常运行，包括未复制DNA检测点、纺锤体组装检测点、染色体分离检测点和DNA损伤检测点3。未复制DNA检测点监控DNA复制，决定细胞是否进入M期，保证细胞分裂必须发生于DNA 复制之后。纺锤体组装检测点监控纺锤体组装，决定细胞是否进入后期，防止纺锤体装配错误的中期细胞进入后期。染色体分离检测点监控后期末子代染色体在细胞中的位置，决定细胞是否进入末期及发生胞质分裂，只有染色体分离正常的后期细胞可以通过染色体分离检测点进入末期。DNA损伤检测点监控DNA损伤的修复，决定细胞周期是否继续进行，负责监测细胞DNA损伤后的修复。DNA损伤后，细胞周期检查点激酶（checkpoint kinase）可以阻滞细胞周期，修复受损的DNA，从而维持基因组的稳定性，包括Chk1（checkpoint kinase 1）和Chk2（checkpoint kinase 2）。研究表明，生长因子如表皮生长因子（epidermal growth factor, EGF）、血小板衍生生长因子（platelet derived growth factor, PDGF）、转化生长因子（transforming growth factor, TGF），RNA剪接因子SR蛋白、SR特异激酶（SR protein specific kinase, SRPK1），microRNA均参与了对细胞周期的调控。细胞周期与组织再生、肿瘤发生关系密切。肿瘤细胞可以分为三类细胞周期行为不同的细胞：增殖型细胞、暂不增殖型细胞和不增殖型细胞，根据肿瘤细胞所处的有丝分裂时相，确定有效的治疗方法，为肿瘤治疗提供理论依据4。 DNA损伤检测点激酶Chk1在肿瘤发生发展中扮演的角色尚有争议。最初，Chk1是抑癌
cyclin D1与人类肿瘤
cyclin D1与人类肿瘤 现代学者在观察肿瘤的不协调生长和增生时，发现了与细胞周期调控有关的蛋白，并认为肿瘤与细胞周期调控失常有着密切联系。cyclin D1作为细胞周期调节因子之一，其过度表达是多种人类原发性肿瘤的特征，对肿瘤的诊断和预后判断具有重要意义。 一、正常细胞周期调控 细胞周期分为G1、S、G2和M 4阶段，由3类因子进行精密调控，它们分别是周期素依赖性激酶(cyclin-dependent kinases，CDKs)、周期素和周期素依赖性激酶抑制因子(cyclin-dependent kinases inhibitors，CKIs)，其中CDKs处于调控中心地位，cyclins起正调节作用，CKIs发挥负调节作用。 1.周期素：目前已在哺乳动物细胞中分离出8类主要的周期素，连同亚类共11种，分别是A、B1、B2、C、D1、D2、D3、E、F、G和H。周期素含量随细胞周期而变化，不
同的周期素在其相应周期时相达到含量和活性的高峰，激活相应的CDKs，随后迅速降解失活［1］。例如：cyclin C、D1-3和E在G1期达到最大活性，并调节G1期向S期的过渡。 周期素依赖性激酶及其抑制因子：CDKs(CDK1-7)是一组依赖于周期素，在细胞周期调节中起关键作用的蛋白激酶，其活性也随周期而变化。如CDK4、6主要在G1期与D型cyclins相结合。与细胞周期调控有关的还有CKIs，分为两类：一类是Kip/Cip 家族，包括3种结构相关的蛋白；另一类是INK4蛋白家族，由4种相似蛋白构成。Kip/Cip家族能结合并抑制大多数cyclin-CDK复合物，而INK4分子则可能是含D型cyclins复合物的特异性抑制因子。 二、肿瘤细胞周期调控 在肿瘤细胞中，推动细胞周期的蛋白如周期素常过度表达，而减缓细胞分裂的蛋白如CKIs却常常失活。在多种与恶性肿瘤演进有关的细胞周期调节因子中，cyclin D1备受瞩目。
肿瘤基因治疗的最新进展
肿瘤基因治疗的最新进展 王佩星 （徐州师范大学科文学院 08生物技术 088316103） 摘要：癌症是一种基因病，其发生、发展与复发均与基因的变异、缺失、畸形相关。人体细胞携带着癌基因和抑癌基因。癌症的基因治疗目前主要是用复制缺陷型载体转运抗血管生成因子、抑癌基因、前药活化基因（如ＨＳＶ－１胸腺嘧啶激酶）以及免疫刺激基因。主要抗肿瘤机制为：抑制肿瘤细胞生长、诱导肿瘤细胞凋亡、诱导抗肿瘤免疫反应、提高肿瘤细胞对化疗的敏感性、提高肿瘤细胞对放疗的敏感性、切断肿瘤细胞的营养供应。 关键词：肿瘤、基因治疗、免疫、原癌基因、抑癌基因 The latest progress of cancer gene therapy WangPeiXing (xuzhou normal university institute of biotechnology 088316103 foremen who 2008) Abstract: the cancer is a genetic disease, its occurrence, development and recurrence are associated with genetic variation, loss, deformity related. Human body cell carries oncogenes and tumor-suppressor genes. Cancer gene therapy is now primarily with copy DCF with carrier transport antiangiogenic factors, tumor-suppressor genes, before medicine activated genes (such as HSV - 1 thymine bases kinase) and immune irritancy genes. Main antitumor mechanism for: inhibiting tumor cell growth, inducing tumor cell apoptosis, inducing antineoplastic immune response, improving the sensitivity of the tumor cells to chemotherapy, radiotherapy of tumor cells to improve sensitivity, cut tumor cells to nutrition. Keywords: tumor, gene therapy, immunity, protocarcinogenic gene, tumor-suppressor genes 从本质上来讲，癌症是一种基因病，其发生、发展与复发均与基因的变异、缺失、畸形相关。人体细胞携带着癌基因和抑癌基因。正常情况下，这两种基因相互拮抗，维持协调与平衡，对细胞的生长、增殖和衰亡进行精确的调控。在遗传、环境、免疫和精神等多种内、外因素的作用下，人体的这一基因平衡被打破，从而引起细胞增殖失控，导致肿瘤发生。基因治疗的策略有基因替代、基因修复、基因添加、基因失活，目前临床使用的最主要方式是基因添加。针对肿瘤的特异性分子靶点设计肿瘤治疗方案，具有治疗特异性强、效果显著、基本不损伤正常组织的优点。这种肿瘤靶向治疗是肿瘤治疗中最有前景的方案。 1.肿瘤基因治疗的历史进展 肿瘤、艾滋病、遗传病是困扰人们的三大疾病，对肿瘤的根治是人们一直迫不及待想要实现的愿望。
人类肿瘤发生遗传机理与基因治疗
人类肿瘤发生遗传机理与基因治疗 摘要世界卫生组织国际癌症研究中心2003年4月公布的一份研究报告说，根据目前癌症的发病趋势，到2020年全世界癌症发病率将比现在增加50%，全球每年新增癌症患者将达1500万人。事实上，癌症已经成为发达国家继心血管疾病之后的第二个死因。众所周知，癌与肿瘤的发生于遗传有着密切的关系，而肿瘤的发生除与环境因素如辐射，化学诱变剂，病毒感染等作用相关之外，遗传因素也起一定的作用。尤其是一些常见的恶性肿瘤的发生有相当的遗传易感性。首先经过始动，遗传物质的改变使正常细胞变成恶性细胞，然后形成增殖优势成为恶性肿瘤。因此肿瘤的发生实质上由于许多基因改变引起的。 目前，研究表明，与肿瘤发生相关的基因可分为两大类：一类为癌基因，能促进细胞生长，增殖；另一类为抑癌基因或肿瘤抑制基因，能调节细胞的生长，分化而抑制肿瘤发生。可以看出二者的作用是相反的。但其中的任何一方出现异常，结果都会异常肿瘤发生。 肿瘤抑制基因是人类正常细胞中所具有的一类基因，对细胞增殖，分化等过程起调节作用。当两个等位基因处于纯失活状态时，细胞正常抑制被解除而恶性转化。 说到先天易感因素，在第56届美国血液学会年会报道《血液肿瘤的德遗传和先天易感因素记得重视》一文中写到“确地认识和解读这些先天易感因素，对于改进患者的治疗、突变携带者的预防或及早发现肿瘤都有重要意义”。肿瘤发生的原因复杂，受遗传，环境，生活习惯等多种因素综合的影响。早在1969年，就有学者报道慢性淋巴细胞白血病患者的家族性发病现象，并推断至少有部分遗传因素存在。随着研究和技术的进展，越来越多的血液肿瘤相关遗传因素被揭示。长期以来对疾病因素的认识主要局限于单基因缺陷性疾病(即孟德尔遗传病)，如地中海贫血，血友病等。而肿瘤是多个基因异常协同导致的增殖失调性疾病，即使有很强的遗传或先天因素，也需要体细胞突变的积累才最终发病。而体细胞的突变的出现常常既有显性遗传（单个基因突变可导致发病）的特点，又有外显率（相同突变携带者发病的百分率）不完全，即携带者不一定发病的特点，同一个家系中不同患者的临床表现可以差别很大。 基因治疗（gene therapy）是随着DNA重组技术，基因克隆技术等的成熟而发展起来的最具有革命性的医疗技术之一，它是以改变人类的遗传物质为基础的生物医学治疗手段。经过近三十年的发展，基因治疗已经由最初的用于单基因遗传病的治疗扩大到恶性肿瘤，感染
细胞周期调控与肿瘤发生
细胞周期调控与肿瘤发生 细胞周期(cell cycle)是细胞生命活动的基本过程,指从细胞分裂结束开始,到下一次细胞分裂结束为止的过程,DNA合成和细胞分裂是细胞周期的两个主要事件。在进化过程中,细胞发展并建立了一系列的调控机制,以确保细胞周期严格有序地交替和各时期依次有序变更。细胞的调控机制主要以蛋白质的相互作用为基础，以信号传递引起一系列级联反应为主要过程，以对整个过程的监督和控制为主要表现形式。 人们对细胞周期的调控是从MPF的发现开始的。最初，人们对MPF有以下两种解释： 1、细胞分裂期（M期）细胞中的一种能够使染色体凝集的因子，称为细胞促分裂因子（mitosis-promoting factor,MPF）或M期促进因子(M-phase-promoting factor,MPF)。 2、成熟的卵细胞中的一种可以诱导卵母细胞成熟的物质，称为卵细胞促成熟因子（matuation-promoting factor,MPF）。 但是，随着对MPF的深入研究，科学家又给出了新的解释：MPF是一种能够促进细胞有丝分裂或G2/M转换的周期蛋白激酶，含有两个亚单位，一个是催化亚单位，一个是调节亚单位。催化亚单位的激酶活性要通过与调节亚单位的结合才能体现出来。MPF的调节亚单位就是细胞周期蛋白（cyclin）。 cyclin是一类随细胞周期变化周而复始出现和消失的蛋白质。目前，人们已相继克隆和分离数十种cyclin，这些不同的cyclin在细胞周期中表达的时期不同，执行的功能各异。但各种周期蛋白之间有共同的结构特点，即均含有一段约100个氨基酸残基的保守序列，称为周期蛋白框（cyclin box）。周期蛋白框介导cyclin 与CDK（周期蛋白依赖性蛋白激酶）的结合，不同的周期蛋白框识别不同的CDK，组成不同的周期蛋白-CDK复合体，表现不同的CDK激酶活性。M期cyclin白分子的近N端含有一段9个氨基酸组成的特殊序列，称为破坏框（destruction box），参与泛素介导的周期蛋白A和B的降解。G1期cyclin分子的C端含有一段特殊的序列，可能与G1期cyclin的更新有关。 而周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase，CDK），是蛋白质激酶家族中的一员，有三个重要的功能域，其中第二功能域结合cyclin，和cyclin 协同作用，是细胞周期调控中的重要因子。CDK可以和cyclin结合形成异二聚体，其中CDK为催化亚基，cyclin为调节亚基，不同的cyclin-CDK复合物，通过CDK活性调节不同底物磷酸化，从而实现对细胞周期的调控。 在细胞周期中，CDK激酶的活性受到多种因素的综合调节。cyclin与CDK 的结合是CDK激酶活性的必要条件和先决条件，但并不是充分条件。如果仅仅是cyclin和CDK的结合，并不能激活CDK激酶的活性，因为激酶活性的体现还需要激酶本身的修饰（如磷酸化和去磷酸化）及一些细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CDK inhibition,CDKI，可以通过抑制CDK激酶的活性，对细胞周期起负调控作用）的去除等。 细胞周期是一个高度有序的运转过程。如前所述,它的正确运转是在适宜的环境中通过对cyclin-CDK复合物的活性进行精确调控来实现的。cyclin、CDK 的异常表达、CDK抑制因子的缺失等都将使细胞周期发生紊乱,细胞的增殖失控,最终发生癌变。 肿瘤是一类以细胞生长和增殖失控为主要特征的疾病,细胞在增殖、分化和
基因诊断和治疗的医学应用
基因诊断和治疗的医学应用 郭龙飞 （保山学院资源环境学院云南保山678000） 摘要：各种癌症和恶性肿瘤是目前危害人类健康最为严重的疾病之一，且死亡率很高，现在还没有一种有效的治疗方法。传统的手术、放疗和化疗等方法对中晚期的患者治疗疗效已经明显不足。因此。找到一种新的治疗癌症和恶性肿瘤的治疗方法对人类健康发展是意义重大的。而基因治疗则是用各种手段从基因水平上来治疗各种疾病。于是，基因治疗为众多患者提供了希望，成为了现在医学界的热门话题。本文就是依据前人的研究成果，以基因治疗癌症和恶性肿瘤为主来论述基因治疗在医学上的应用。 关键词：基因诊断基因治疗癌症恶性肿瘤 1基因治疗概述 基因治疗的基本含义是通过遗传或分子生物学技术在基因水平上治疗各种疾病[1]。它是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞,以纠正基因缺陷或者发挥治疗作用,从而达到治疗疾病的目的。广义的基因治疗是指利用基因药物的治疗,而通常所称狭义的基因治疗是指用完整的基因进行基因替代治疗,一般用DNA序列[2]。它是运用基因工程技术直接纠正肿肿瘤细胞基因的结构及（或）功能缺陷，或者间接通过增强宿主对肿瘤的杀伤力和机体的防御功能来治疗肿瘤。通过外源基因的导入，激活机体抗瘤免疫，增强对肿瘤细胞的识别能力、抑制或阻断肿瘤相关基因的异常表达或增加肿瘤细胞对药物的敏感性，这些基因主要包括细胞因子基因、抗肿瘤基因、肿瘤药物相关基因和病毒基因等[3]。 目前基因治疗的方式(type of gene therapy)主要有3种：①基因矫正或置换：即对缺陷基因的异常序列进行矫正，对缺陷基因精确地原位修复，或以正常基因原位置换异常基因，因此不涉及基因组的任何改变。②基因增补：不去除异常基因，而是通过外源基因的导人，使其表达正常产物，从而补偿缺陷基因的功能。③基因封闭：有些基因异常过度表达，如癌基因或病毒基因可导致疾病，可用反义核酸技术、核酶或诱饵转录因子来封闭或消除这些有害基因的表达[4]。 2基因诊断应用 2.1基因诊断新生儿脊髓性肌萎缩 目前报道有一些较严重的SMA I型患儿会出现关节挛缩、骨折、呼吸困难和感觉神经元受损的表现，但机制还不清楚，可能与5ql3缺失大小有关。SMA尚无特异的治疗方法，临床主要是对症治疗，如早期发现SMA患儿呼吸系统受累并干预性通气治疗可以延长疾病的病程、改善患儿生活质量、减少肺部继发性感染及呼吸衰竭发生。本例患儿经抗炎、吸氧、吸痰、补充维生素、给予丙种球蛋白等对症治疗和支持治疗，呼吸困难逐渐缓解，双肺痰鸣音减少，但最终家长考虑远期预后不良而放弃治疗[5]。 最近，在体外实验研究中发现丁酸纳、丙戊酸和Htra—ISl的调节因子可以增加SMN2基蛋白的作用，而且对细胞几乎没有毒性作用，但研究工作还处于动物实验阶段，没有正式应用于临床，该类药物可能为SMA的治疗开辟了新的途径[5]。 2.2早期胰腺藩的基因诊断 近年来，胰腺癌的发病率和死亡率呈逐渐上升趋势，每年有新发病例约20万人，占全部恶性肿瘤发病的2％。其发病匿，早期缺乏特异表现，恶性程度高，极易出现转移，80％-90％的胰腺癌病人就诊时，已经到了晚期，手术切除率只有15％，年生存率为1％-5％。而早期胰腺癌的手术切除率为90-100％，5年生存率可达70％- 100％。另有研究表明，肿瘤的大小是重要的生存率预测因子，如果直径 CELL综述: 肿瘤新十大特征 Hallmarks of Cancer: The Next Generation 2011年3月4号，Douglas Hanahan和Robert A. Weinberg在《Cell》发表综述，题目为：Hallmarks of Cancer: The Next Generation。整个综述29页，简述了最近10年肿瘤学中的热点和进展（例如细胞自噬、肿瘤干细胞、肿瘤微环境等），并且将过去的6个特征扩增到10个特征，新增加的4个特征为： 避免免疫摧毁(Avoiding Immune Destruction); 促进肿瘤的炎症（Tumor Promotion Inflammation）; 细胞能量异常（Deregulating Cellular Energetics）; 基因组不稳定和突变（Genome Instability and Mutation）。 并且将过去的回避凋亡(Evading Apoptosis)，调整为抵抗细胞死亡(Resisting Cell Death)。 背景介绍 我们已经提出了总共6种肿瘤标志，组成了一个基本原理，它提供了一个理解肿瘤性疾病显著差异的逻辑网络(Hanahan and Weinberg, 2000)。我们的讨论中包含了这样的概念，肿瘤细胞逐渐进展成新生物，它们获得一系列标志性能力，而人类肿瘤形成的多步骤的过程可以用初始癌细胞获得使它们成为肿瘤并最终表现出恶性肿瘤的特征。 我们注意到由于附属结构的存在，肿瘤不只是癌细胞组成的岛状物。它们是由多种不同类型的细胞组成的复合物，这些细胞之间存在异质的相互作用。我们是这样描述招募来的正常细胞，它们以主要参与者的身份形成肿瘤相关基质，而不是作为旁观者；这样的话，这些间质细胞对于特定能力标志的发展和表达是有贡献的。在接下来的十 细胞凋亡与肿瘤 巴桑卓玛 (西藏大学医学院基础医学研究所) 摘 要 细胞凋亡是一种进化保守的细胞死亡形式,不仅在正常的生理状态具有重要作用,而且与多种疾病的发生发展密切相关。近年来研究认为,细胞凋亡异常可能与肿瘤发生有关。凋亡调控基因已被看作是一类新的肿瘤发生相关基因。肿瘤的发生,是由于细胞增殖与细胞凋亡之间的平衡失调的结果,细胞凋亡在肿瘤生长过程中起负调控作用,因此研究抑制多种肿瘤细胞增殖并诱导细胞凋亡而对正常细胞影响不大是肿瘤治疗的新思路。 关键词 细胞凋亡 诱导 治疗 肿瘤 多细胞机体,包括人,均存在着细胞增殖与死亡的平衡,以维持机体的稳态,二者是一个矛盾的两个方面,此矛盾的运动发展推动着机体的生、老、病、死。传统的肿瘤研究者关注的首先是细胞的增殖。肿瘤细胞是永生性细胞,如何抑制肿瘤细胞的无限增殖能力,是他们首先考虑的问题。然而,机体还存在另一普遍现象,即死亡。细胞的死亡有两种形式,一种是病理性死亡,称为坏死(necrosis)。它是由于局部缺血、高热、理化因素及微生物的侵袭所致的细胞急速死亡。其重要的特点是细胞肿胀、溶解、释放出裂解产物,使周围组织产生炎症反应。另一种是生理性死亡———凋亡(apoptosis)。 1 细胞凋亡与一般的死亡有很大的不同,主要表现以下几个方面 形态学特征:细胞凋亡是细胞在生物体发育过程中,在一定诱导条件下接受指令而发生的程序化事件,是导致最终自我消亡的生命活动。发生时首先是染色质的凝集,嗜碱性染色增强,然后细胞核崩解,此时线粒体保持形态正常,最后细胞体积缩小,一部分细胞质和核碎片进入由膜包被的程序死亡小体,它们从细胞表面出芽脱落,并被组织专职巨噬细胞、上皮细胞吞噬。由于细胞内容物不泄漏,因而没有炎症反应。 生化特征:染色质降解,核小体间连接DNA部位被降解,产生寡聚核小体DNA 片段,即180-200bp整数倍的不同长度的DNA片断。 细胞凋亡的化学信号:在细胞程序死亡时出现快速持续的Ca2+浓度上升。如在胞质钙离子载体tributyrin和抗-CD3抗体诱导的胸腺细胞凋亡中就发现有钙离子浓度升高的现象。研究发现Ca2+增加与A TP一起作用于染色质,使原来折叠的很紧的染色质变松散,露出亲水部分,以便脱氧核糖核酸酶(Dnase)水解。Danson (1993)发现Ca2+可以参与Ca-calmokulin dependent phospatase作用,产生凋亡。Wornonicz提出Ca2+可以直接作用于核内转录因子引起凋亡。另外Ca2+还可活化 肿瘤样钙质沉着症( tumoral calcino sis, TC) 是一种发生于大关节附近, 但并不累及关节滑膜的特发性软组织钙质沉着性疾病。TC是一种很少见的疾病, 又名瘤样钙化症、钙化性胶原溶解、臀石等。1899年由Duret首先描述,1943年由Inclan命名。本病发病原因不明, 可能与下列因素有关: 钙磷、胆固醇代谢异常; 关节附近胶原纤维对刺激所作出的反应性钙化; 遗传因素, 认为是一种常染色体显性遗传性畸形所致，与遗传相关的家族性肿瘤样钙盐沉着症（familial tumoral calcinosis，FTC）。FTC 包含2 种亚型，即分别由GALNT3 基因或SAMD9 基因突变所致，前者多伴有高磷酸血症，后者则无; 外伤因素, 为反复轻微损伤造成局部营养障碍而引起。其他的因素可能还包括红细胞生成素的升高、免疫系统功能紊乱等。TC 可发生于任何年龄, 但以10-20岁为多,女性多于男性, 家族性发病者占33%-50%。TC 多见于儿童和青少年，无明显的性别差异。目前病例报道多集中于黑色人种，在非洲和新几内亚多发，欧洲和北美洲较少。大部分患者健康情况良好，钙沉着部位可出现肿胀、疼痛、被覆皮肤溃疡、瘘管形成或局部有白垩样物质流出。 关于本病的发病机制, 目前认为, 病灶处存在大量壁菲薄、通透性高的毛细血管, 血液往复循环于其中时携来丰富的钙及磷酸根离子; 免疫组化显示病变钙化灶边缘的组织细胞样细胞源自中胚叶, 为前骨母细胞, 其主要产生碱性磷酸酶而不产生有机的骨基质。因而在局部促成大量钙质沉着, 但无骨化改变。 Slavin等按照临床表现将TC 患者分为3 种类型：（1）患者在20岁前出现多发性病变。部分患者血磷酸盐轻至中度升高，还可出现1，25 二羟基维生素D3 升高。病变多位于大关节附近，表现为皮下缓慢性生长、质地坚韧的钙化性肿块，常与其下的筋膜、肌肉或肌腱紧密相连，但不累及骨和关节。此型可认为是先天性钙代谢异常，按常染色体显性遗传，有家族发生的倾向。（2）患者发病年龄范围很大，无高磷酸盐血症，但是血清钙盐可升高。（3）病变为继发于肾功能衰竭、各型结缔组织病、进行性骨干发育异常或唐氏综合征等疾病，患者常伴有高钙血症或高磷酸血症。 病理上将TC 分为活动期和静止期, 呈多囊性或实性, 前者囊壁及间隔内衬肉芽组织, 后者仅有纤维组织和胶原纤维构成。T C 的病理特点为成纤维组织和胶原纤维组成的包膜内, 填充乳白色石灰样糊状钙化沉积物及淡黄色乳糜状液体, 囊内见大小不等的钙化灶, 囊壁可见上皮细胞和多核巨细胞。 X线检查是诊断TC的基本方法, 其表现为关节旁关节伸侧软组织中, 呈大小不一的钙化结节集结而成的分叶状团块, 呈“卵石样”，“桑葚状”，范围较广者可呈“流注状”；病变一般不累及邻近关节或骨骼。CT 与X 线平片表现一致, 但CT 对病变部位、形态及范围的显示更为全面, 能清楚显示病变与邻近关节及骨骼的关系。MRI具有多参数、多序列、多方位成像的功能, 可根据信号判断组织成分; 由于肿瘤主要由纤维包膜包裹的钙化沉积物及淡黄色乳糜状液体组成, 内有纤维间隔,因此T1WI 肿瘤呈不均匀低信号, T2WI 呈不均匀高信号; 肿瘤包膜呈长T1 、长T2信号。MRI对观察肿瘤边缘及肿瘤与关节、骨骼的关系价值大, 能多方位显示病变不累及关节或骨骼, 对诊断有较大帮助。 肿瘤样钙质沉着症是由于多部位的羟磷灰石结晶组成的以关节周围钙化的软组织肿块为特征性的疾病、多数与磷酸过高所致的异常磷酸盐代谢有关，通常发生于肩髋等大关节。特发性肿瘤样钙质沉着症有家庭倾向，多见于肾病患者，继发性钙质沉着症的鉴别诊断，包括骨肉瘤、软骨肉瘤及滑膜肉瘤的软组织钙化和骨化，也包括良性软组织肿块中的营养不良和代谢所致的钙化或骨化，也可伴随临近的骨侵蚀，但硬皮病易累及手部，而肿瘤样钙质沉着症的特征性X线表现，即在肿块中发现不规则分叶状肿块被纤维分隔，形如鹅卵石或“鸡笼”样表现。但其他疾病，如硬皮病的肿块亦呈分叶状，导致了肿瘤样钙质沉着症与其他疾病鉴别上的困难。 本病的治疗方法是彻底切除病灶, 特别是彻底刮除位于松质骨内的钙化物质, 以防术后 现代学者在观察肿瘤的不协调生长和增生时，发现了与细胞周期调控有关的蛋白，并认为肿瘤与细胞周期调控失常有着密切联系。cyclin D1作为细胞周期调节因子之一，其过度表达是多种人类原发性肿瘤的特征，对肿瘤的诊断和预后判断具有重要意义。 一、正常细胞周期调控 细胞周期分为G1、S 、G2和M 4阶段，由3类因子进行精密调控，它们分别是周期素依赖性激酶(cyclin-dependent kinases ，CDKs)、周期素（cyclins ）和周期素依赖性激酶抑制因子(cyclin-dependent kinases inhibitors ，CKIs)，其中CDKs 处于调控中心地位，cyclins 起正调节作用，CKIs 发挥负调节作用。 1.周期素：目前已在哺乳动物细胞中分离出8类主要的周期素，连同亚类共11种，分别是A 、B1、B2、 C 、D1、D2、D3、E 、F 、G 和H 。周期素含量随细胞周期而变化，不同的周期素在其相应周期时相达到含量和活性的高峰，激活相应的CDKs ，随后迅速降解失活［1］。例如：cyclin C 、D1-3和E 在G1期达到最大活性，并调节G1期向S 期的过渡。 2. 周期素依赖性激酶及其抑制因子：CDKs(CDK1-7)是一组依赖于周期素，在细胞周期调节中起关键作用的蛋白激酶，其活性也随周期而变化。如CDK4、6主要在G1期与D 型cyclins 相结合。与细胞周期调控有关的还有CKIs ，分为两类：一类是Kip/Cip 家族，包括3种结构相关的蛋白（p21、p27和p57）；另一类是INK4蛋白家族，由4种相似蛋白（p15、p16、p18和p19）构成。Kip/Cip 家族能结合并抑制大多数cyclin-CDK 复合物，而INK4分子则可能是含D 型cyclins 复合物的特异性抑制因子。 二、肿瘤细胞周期调控 在肿瘤细胞中，推动细胞周期的蛋白如周期素常过度表达，而减缓细胞分裂的蛋白如CKIs 却常常失活。在多种与恶性肿瘤演进有关的细胞周期调节因子中，cyclin D1备受瞩目。 1.cyclin D1：cyclin D1含295个氨基酸，由染色体11q13上的CCND1基因编码。动物模型和细胞株实验表明cyclin D1蛋白过度表达可使细胞G1期缩短，体积变小，对分裂原的依赖性减弱［2］。在一些甲状旁腺瘤中，11号染色体发生臂间倒位即inv （11）（p15q13），CCND1（起初命名为prad-1）转位至甲状旁腺素基因启动子的下游，受其控制，呈现蛋白过度表达［1］。 2.cyclin D1与视网膜母细胞瘤抑制蛋白（retinoblastoma tumor suppressor protein ，pRB ）：pRB 定位于细胞核，其含量不随细胞周期而变化。pRB 在G1期处于低磷酸化状态，结合并抑制一组被命名为E2Fs 的转录因子，从而抑制S 期相关基因的转录，使细胞停滞于G1期。cyclin D1蛋白与CDK4/6在G1期形成复合物，再通过N 末端的LXCXE 基序与pRB 结合，随后在CDK4/6的作用下，pRB 的Ser 和Tyr 残基磷酸化，释放出E2F ，启动S 期相关基因的转录，引起细胞分裂或转化。cyclin D1与pRB 的功能相互依赖，当cyclin D1cyclin D1与人类肿瘤 日期: 2004-10-27 12:08:00 来源: 首席医学网 作者: 胥健敏 步宏 杨光华 Int. J. Mol. Sci.2014, 15, 3145-3153; doi:10.3390/ijms15023145 OPEN ACCESS International Journal of Molecular Sciences ISSN 1422-0067 https://www.wendangku.net/doc/f815698843.html,/journal/ijms Review Autophagic Cell Death and Cancer Shigeomi Shimizu *, Tatsushi Yoshida, Masatsune Tsujioka and Satoko Arakawa Department of Pathological Cell Biology, Medical Research Institute, Tokyo Medical and Dental University, 1-5-45 Yushima, Bunkyo-ku, Tokyo 113-8510, Japan; E-Mails: yoshida.pcb@mri.tmd.ac.jp (T.Y.); tsujioka.pcb@mri.tmd.ac.jp (M.T.); arako.pcb@mri.tmd.ac.jp (S.A.) *Author to whom correspondence should be addressed; E-Mail: shimizu.pcb@mri.tmd.ac.jp; Tel.: +81-3-5803-4692; Fax: +81-3-5803-4821. Received: 6 January 2014; in revised form: 10 February 2014 / Accepted: 13 February 2014 / Published: 21 February 2014 Abstract: Programmed cell death (PCD) is a crucial process required for the normal development and physiology of metazoans. The three major mechanisms that induce PCD are called type I (apoptosis), type II (autophagic cell death), and type III (necrotic cell death). Dysfunctional PCD leads to diseases such as cancer and neurodegeneration. Although apoptosis is the most common form of PCD, recent studies have provided evidence that there are other forms of cell death. One of such cell death is autophagic cell death, which occurs via the activation of autophagy. The present review summarizes recent knowledge about autophagic cell death and discusses the relationship with tumorigenesis. Keywords: programmed cell death; autophagic cell death; Atg5-independent autophagy; Beclin1; tumorigenesis; c-Jun N-terminal kinase (JNK) 1. Introduction Apoptosis is a form of programmed cell death (PCD), and its molecular basis is well understood. However, PCD is mediated by other mechanisms as well. For example, morphological analyses of embryogenesis revealed three types of PCD as follows: apoptosis (type I cell death), autophagic programmed cell death (type II cell death), and necrotic programmed cell death (type III cell death)[1,2]. This review focuses on recent experimental evidence that illuminates the mechanisms of autophagic cell death and its role in tumorigenesis. 577 中国肿瘤2001年第10卷第10期 安瑞生,陈晓峰 (中国科学院北京动物研究所,北京100080) Gene Thera py Techni q ue AN Rui sheng,C HEN Xiao feng 摘要:肿瘤基因治疗就是将一段特定的遗传信息物质DNA 或RN A 通过人工方法导入肿瘤细胞以治疗肿瘤性疾病。目前的 研究主要包括三个方面:肿瘤免疫基因治疗、反义RNA 、三链D NA 。其中研究较多的是肿瘤免疫基因治疗。本文主要对肿瘤免疫基因治疗的构建、接种、应用等方面做了综述,并简要介绍了反义RNA 和三链DNA 技术。 关键词:基因治疗;基因疫苗;DNA 疫苗;反义RNA;三链DN A;肿瘤中图分类号:R730.54文献标识码:B 文章编号:1004-0242(2001)10-0577-03 收稿日期:2001-08-22肿瘤免疫基因治疗就是将具有一定功能的外源基因导入人体细胞,以补充机体所缺乏的基因或纠正机体异常表达的基因。人类基因治疗的探索始于20世纪80年代初,目前已由动物实验向临床试验过渡。本文就肿瘤的基因治疗技术的现状综述如下。 1 肿瘤免疫基因治疗 1 1 载体的构建 获得合适的抗肿瘤编码基因并将它插入到载体DNA 上,是发展肿瘤基因治疗的一个主要工作。不言而喻,目的基因的选择至关重要。抗肿瘤基因可以是单个基因或具有协同保护功能的一组基因,也可以是编码抗肿瘤基因决定簇的一段核苷酸序列。但是,这都是建立在充分了解病原体基因的基础上的。表达文库免疫技术,提供了一种在各种已知或未知病原体基因组中获得目的基因的系统而普遍有效的方法。该技术根据病原体的所有抗原都由其DNA 编码这一基本原理,将病原体基因文库中的病原体DNA 片段插入特定的质粒中,利用基因免疫的方法筛选病原体基因组中具有免疫保护功能的基因片段。目前,基因表达文库免疫技术是发现目的基因的一种最系统、客观的手段。 质粒载体必须是能在大肠杆菌中高拷贝地扩增,而在动物细胞内则能高效表达,但不复制,也不含有向宿主细胞基因组内整合的序列。用于基因治疗的载体主要有质粒和病毒,病毒载体曾经被用作抗原基因载体[1],现在主要用质粒构建载体,由于细菌质粒本身没有很强的免疫原性,这对保证质粒在体内长期稳定地表达有重要意义[2]。 载体一般以PBR322或PUC 质粒为基本骨架,它们能在 大肠杆菌内扩增,但不能在哺乳动物细胞内复制 [3] 。通常使 用的质粒载体有PBR322、PUC18、PUC19、PUC118、PUC119等。常用的质粒载体启动子多为来源于病毒基因组的巨细胞病毒(CMV)早期启动子,具有很强的转录激活作用,带有细菌复制子(ORI),真核生物的启动子和PolyA 加尾信号。启动子大多来源于病毒基因组,如CMV 、PSV 、LTR 等,其中以CMV 的转录活性最高,PolyA 序列具有保证mRNA 在体内的稳定性的作用,这种稳定性因PolyA 来源不同而异,目前认为较好的PolyA 来自牛生长激素基因或兔B 球蛋白基因。另外,还可包含一些合适的增强子、终止子、内含子、免疫激活序列及多聚腺苷酸信号等。筛选载体可以选用卡那霉素、氨苄青霉素或新霉素等抗性基因。1.2 目的基因的导入 主要途径包括间接体内法和直接体内法。间接体内法是指在体外用基因转染肿瘤细胞,然后将经转染的肿瘤细胞输入病体内,最终给予病体的疗效物质是基因修饰的细胞[4]。直接体内法是指基因片段或完整基因直接注入体内进行治疗的办法。就直接体内法而言,目前使用的方法有以下几种: 裸DNA 直接注射,将裸质粒DNA 直接注射到机体的肌肉、皮内、皮下、粘膜、静脉内。这种方法简单易行。脂质体包裹DNA 直接注射,包裹DNA 的脂质体能与组织细胞发生膜融合,而将DNA 摄入,减少了核酸酶对DNA 的破坏。注射途径类似裸DNA 直接注射[5] 。金包被DNA 基因枪轰击法,将质粒DNA 包被在金微粒子表面,用基因枪使包被DNA 的金微粒子高速穿入组织细胞。繁殖缺陷细菌携带质粒DNA 法,选择一种容易进入某组织器官的细菌,将其繁殖基因去掉,然后用质粒DNA 转化细菌,当这些细菌进入某组织器官后,由于能繁殖,则自身裂解而释放出质粒DNA [6]。经改造的mRNA 法,将目的基因的mRNA 结构进行重组后直接送入体内。 肿瘤基因治疗技术 专 题报道 人类与肿瘤的“战与和” 我们经常把肿瘤细胞比喻成人体的“坏孩子” ，它们的无限生长和繁殖破坏了人体这个大环境，对于这些“坏孩子” ，传统的思路是“宁可错杀一千，不能放过一个” 。这种模式是行不通。再民主的社会总还是需要警察和军队，适当的“整顿”还是需要的，但“镇压”一定要适可而止，一定要尽量缩短时间，一定要尽量缩小“打击面” ，要让健康的细胞、组织和器官“休生养息” 。 河南中医学院第三附属医院肿瘤科邓运宗主任指出，治病的目的是要让人活得更有质量，更有意义，而不是仅仅把病灶拿掉。现在的晚期肿瘤临床治疗，就是用化疗药杀死肿瘤、掐断血管。这样的话，让肿瘤活不了，肿瘤也是生命，它会不断地寻找能存活的地方。如果我们不是杀死肿瘤细胞，而是加强人的抵抗力，让肿瘤细胞与人和平共处，咱们大家都多活几年，为什么不可以？ “霸道”哲学统治肿瘤学有些年数了，追溯源头的话，在古代的西方火烧、放血、切割都曾运用到肿瘤的治疗上，这种思想的核心是以“征服”为特征，认为自然应“臣服”于人类，对于任何异己的东西都欲彻底消灭。肿瘤虽是内源性的，是人体自然生长出来的，但是也无法打消人类消灭它的决心。如果把“征服肿瘤”定义为不再有肿瘤或者肿瘤出现以后我们可以一劳永逸地把它永远消灭，这跟过去造“永动机” 、使“油变水”的荒谬没什么两样，都是不尊重自然规律的表现。可喜的是，人们已经逐渐意识到这一点，“征服”观念逐渐让位于“和谐”观念，跟自然界的和平相处，构建和谐社会的行动都是人类深刻反省的结果。 在肿瘤治疗领域，用传统的放疗、化疗等方法来“消灭”肿瘤细胞，到用分子靶向药物来“稳定”肿瘤细胞，实际上也是这种观念转变的体现。靶向治疗，花十几万元，多活三个月就已经兴高采烈了。那么从另一个方向治疗，就不可能多活三个月？甚至多活六个月？完全可能，就跟那十几万多活三个月的较量一下。未来，在中医肿瘤学研究的主战场，要使晚期病人的带瘤生存时间超过现代医学现有的水平！ 肿瘤发生发展与细胞凋亡及前沿 肿瘤分为良性肿瘤（enign tumor）恶性肿瘤（alignant tumor)都是组织细胞增生的结果，只不过良性肿瘤是有限增生，而恶性肿瘤是无限增生。癌症特指恶性肿瘤，包括实体瘤和非实体瘤，如白血病就是非实体瘤的癌症。 细胞增殖、组织形成和器官发育受到严格的遗传控制，并表现特定的时（间）空（间）局限性。当细胞发生癌变时，细胞的增殖便失去控制，细胞不受限制地分裂。一个癌细胞不断增殖就可以形成癌组织，某个组织产生的癌细胞还能随血流转移到其他组织，这就是人们常说的“肿瘤转移”现象。 Ⅰ肿瘤的发生发展 肿瘤的产生都是基因表达出了问题。所谓基因表达就是合成出特定的蛋白质，它们又反过来促进细胞的癌变。每个人的基因都是相同的，但基因在不同人体内的表达状况却因人而异，这就是为什么有人患癌症，而有人却不患癌症的缘故。当然，决定是否患癌症的因素还有体内免疫系统识别并清除癌细胞的能力。 因此，肿瘤的发生主要是肿瘤基因受环境因素影响的结果。肿瘤基因表达是“内因”，环境因素诱导是“外因”，外因通过内因而起作用。常见的外因有以下几种。首先是病毒转化。已经证实的肿瘤病毒包括：导致鼻咽癌的Epstein-Barr （EB）病毒；导致肝癌的乙型肝炎病毒（HBV）、导致宫颈癌的人乳头瘤病毒（HPV）等。肿瘤病毒致癌的机理是影响基因表达，它们会让某些应该低表达的基因高表达，或者让某些应该高表达的基因低表达。因此，肿瘤发生原因之一是病毒干扰了正常细胞基因表达的结果，通过接种相应的疫苗防止肿瘤病毒感染是抗癌的重要措施之一。其次是基因突变。多年前人们就发现，人体内存在跟病毒癌基因相似的细胞癌基因，后来发现所谓癌基因都是由正常基因突变而成的。引起基因突变的既有物理因素（如辐射），也有化学因素（如毒素）。有人说，居住在穷乡僻壤的农民从未受到城市环境污染的毒害，为什么也会得癌症呢？这要看患者是否吸烟、酗酒，因为吸烟可致肺癌，酗酒可致肝癌，甚至吃了霉变的黄豆（含黄曲霉素）也会得癌症。再次是表观遗传。这是最新研究发现，即基因本身不变但表达模式发生变化，因而纠正了过去认为肿瘤形成必有基因变异的成见，而代之以只要环境因素影响肿瘤基因表达就能致癌的新观点。人体内既有癌基因，又有抑癌基因，研究发现，某些农药可以对癌基因进行去甲基化修饰，使之高表达而形成肿瘤细胞。还有一些化学试剂可以使抑癌基因发生甲基化而失活，导致人体不能正常清除肿瘤细胞而致癌。 目前的医疗水平还不足以专门杀灭肿瘤细胞，常用的放射性治疗（简称放疗）或化学治疗（化疗）都是采取让正常细胞与癌细胞“同归于尽”的策略，只不过癌细胞是少数且因“疯长”更易吸收药物而优先死亡。因此，如果能早期发现肿瘤，治疗效果较好，但一旦进入晚期，瘤发生转移后，治愈的可能性就很小了。 Ⅱ细胞凋亡 胞死亡存在两种不同形式：一种是细胞意外性死亡，称细胞坏死。另一种称细胞凋亡，是指细胞在一定的生理或病理条件下，遵循自身的程序，自己结束其肿瘤新十大特征
细胞凋亡与肿瘤
肿瘤样钙质沉着症
cyclin D1与人类肿瘤
Autophagic Cell Death and Cancer 细胞凋亡和癌症
肿瘤基因治疗技术
人类与肿瘤的“战与和”
肿瘤发生发展与细胞凋亡及前沿(张新胜)