癌基因與抑癌基因研究進展最新統(tǒng)計資料顯示，中國每年癌癥新發(fā)病例為220萬人，因癌癥死亡人數為160萬人。近20年來，中國每4-5個死亡者中就有一個死于癌癥，居死亡原因之首。第一節(jié)腫瘤的發(fā)生機制一、腫瘤細胞的基本生物學特征（一）腫瘤細胞增殖失控（二）腫瘤細胞分化障礙（三）腫瘤細胞凋亡受阻（一）病毒癌基因virusoncogene（v-onc）

1968年Duesberg等首次發(fā)現Rous肉瘤病毒基因組編碼酪氨酸蛋白激酶基因，證實它在細胞轉化中起關鍵作用，來自病毒，因而被命名為病毒癌基因1、RNA腫瘤病毒（逆轉錄病毒）

（1）RNA腫瘤病毒的分類根據感染宿主后腫瘤發(fā)生快慢分類：1、急性轉化病毒RouseSarcomaVirus（Rouse肉瘤病毒）潛伏期短（數周）、可以使培養(yǎng)的細胞癌變。2、慢性轉化病毒AvianLeukosisVirus（禽白血病病毒

）潛伏期長、不能使培養(yǎng)細胞發(fā)生癌變。RNA腫瘤病毒是通過激活細胞的原癌基因來起作用的。（2）機制LTRgagpolenvLTRVirusDNAVirusproteinLTRgagLTRV-oncTransformingVirusDNAVirusprotein②逆轉錄病毒和攜帶細胞基因序列病毒基因組比較2、DNA腫瘤病毒如SV40、HPV、EB、乙肝病毒等其引起細胞惡性轉化的機理可能在于：①存在于細胞中部分整合的或整個的DNA病毒引起細胞的癌基因功能紊亂②DNA病毒表達癌基因樣蛋白產物③DNA病毒蛋白產物與某些細胞癌基因蛋白產物之間相互作用。

（二）細胞癌基因（又稱原癌基因）原癌基因（oncogene）是細胞內與細胞增殖相關的基因，是維持機體正常生命活動所必須的，在進化上高度保守。當原癌基因的結構或調控區(qū)發(fā)生變異，基因產物增多或活性增強時，使細胞過度增殖，從而形成腫瘤。一些原癌基因的功能原癌基因功能相關腫瘤sis生長因子Erwing網瘤erb-B受體酪氨酸激酶，EGF受體星形細胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌fms受體酪氨酸激酶，CSF-1受體髓性白血病rasG-蛋白肺癌、結腸癌、膀胱癌、直腸癌src非受體酪氨酸激酶魯斯氏肉瘤Abl-1非受體酪氨酸激酶慢性髓性白血病rafMAPKKK，絲氨酸/蘇氨酸激酶腮腺腫瘤vav信號轉導連接蛋白白血病myc轉錄因子Burkitt淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病myb轉錄因子結腸癌fos轉錄因子骨肉瘤jun轉錄因子

erb-A轉錄因子急性非淋巴細胞白血病bcl-1cyclinD1B細胞淋巴瘤（四）原癌基因的活化機制1.基因重排2.基因擴增3.點突變4.其它調控的異常1、基因重排(1)插入具有高活性的啟動子或增強子，使原癌基因持久、過量地表達(2)負調控區(qū)的失活或丟失

染色體易位是原癌基因DNA重排的典型例子

人B淋巴瘤中免疫球蛋白基因與c-myc的重排，使c-myc激活:c-myc基因定位于8q24，Ig、Ig、Igλ鏈的基因位點分別定位在14q32、2p13和22q11c-myc易位到Ig位點的高活性轉錄區(qū)，從而組成一個高轉活性的重排基因，啟動c-myc轉錄，使c-myc表達增強，促進細胞惡變，最后導致腫瘤的發(fā)生(2)負調控區(qū)的失活或丟失小鼠c-myc，c-fos，c-mos等原癌基因在旁側順序具有抑制轉錄啟動的負調控區(qū)人c-myc的負調控區(qū)在5’端428-1188bp處，而在B淋巴瘤中，該區(qū)有多點突變或部分丟失雖然這一結論還有待更多實驗證實；但是，原癌基因上游或下游旁側順序存在負調控區(qū)（并不是個別現象），因而使原癌基因被激活的可能性大為減少3、基因擴增

基因擴增，可導致基因過量表達基因擴增一般被認為與惡性演進有關，未必是惡性早期的改變在人體腫瘤中，如：人肝癌中出現N-ras重排及其基因擴增小細胞肺癌中c-myc及L-myc基因擴增與癌轉移可能有關神經母細胞瘤中N-myc基因擴增明顯與病程發(fā)展有關4、其它調控的異常

反式（Trans）調控系統(tǒng)轉錄后的調控異常反式（Trans）調控系統(tǒng)已證明某些基因產物可影響其它基因的轉錄，如：病毒HTLV-Ⅰ，Ⅱ中TAT（LOR）區(qū)SV40中的某些片段RSV的gag區(qū)原癌基因很可能會接受其它基因（包括病毒的基因產物）的控制或影響如：v-myc進入細胞后，可關閉細胞本身c-myc的表達，同時，c-myc激活后亦可使另一個正常表達的c-myc等位基因關閉，提示：myc產物或由myc誘導產生的物質對c-myc的轉錄發(fā)生Trans的負控制ras癌基因家族1982年活化的H-ras基因在人膀胱癌細胞系中首先被發(fā)現，ras基因在人類腫瘤發(fā)生發(fā)展中所起的作用引起了極大關注。ras基因家族中與人類腫瘤相關的特征性基因有：

H-ras定位于11號染色體

K-ras定位于12號染色體N-ras定位于1號染色體

作用：參與細胞生長和分化的調控；參與多種腫瘤的形成與發(fā)展舉例（一）ras家族的基因所共有的特征為：1.基因組中有5個外顯子：4個編碼的外顯子和1個5’端非編碼外顯子

2.3類ras基因被翻譯成4種Ras蛋白：H-Ras、N-Ras、K-RasA和K-RasB。除K-RasB(含189個氨基酸)外，其他Ras蛋白均含有188個氨基酸；分子量為21kD（p21蛋白）。這些蛋白具有高度特異性和同源性，尤其在氨基酸序列的前80個氨基酸殘基中，幾乎無種屬間差別，具有高度保守性。（二）ras基因異常與細胞惡性轉化正常情況下Ras信號鏈只有短暫的活性：GTP酶激活蛋白(GAP)激活GTP酶，及時降解與p21結合的GTP；p21Ras自身也有低度GTP酶活性，能夠降解與其結合的GTP；→從而Ras蛋白轉變成與GDP結合的非活性狀態(tài)。ras蛋白信號通路出現異常導致細胞惡性轉化(1)ras基因突變---最顯著大約30％的人類腫瘤中出現ras基因點突變，最常見是K-ras的點突變(大約占85％)，其次是N-ras(約15％)，再次是H-ras(小于1％)。點突變的ras蛋白失去GTP酶活性，阻止GTP酶激活蛋白對ras蛋白活性形式的水解，從而導致ras蛋白以活性結合形式存在。在人類腫瘤中，幾乎所有的ras蛋白活化是由編碼子12、13和61的突變所致。(2)ras蛋白過表達常見于乳腺癌、膀胱癌、基底細細胞癌、鱗狀細胞癌、皮脂腺癌、B細胞淋巴瘤，在乳腺癌、膀胱癌、鱗狀細胞癌前驅病變中也發(fā)現ras蛋白過表達。(3)GTP酶激活蛋白缺失在腫瘤內ras蛋白也可能由于GTP酶激活蛋白的缺失而活化。最典型的例子就是由NF1基因編碼的神經纖維素的缺失，NF1基因具有腫瘤抑制因子的所有特點。I型神經纖維瘤病的患者伴有NF1基因的一個等位基因的缺失，而NF1基因的2個等位基因缺失引起ras蛋白的持續(xù)活化從而導致惡性腫瘤的發(fā)生。(4)生長因子受體的活化ras蛋白信號通路經常由于生長因子受體酪氨酸激酶的過表達而活化。最常見的例子是EGFR和ERBB2，在許多人類腫瘤包括乳腺癌、卵巢癌和胃癌中ras信號通路由于EGFR和ERBB2的過表達而活化。(5)ras下游效應子的突變或擴增在人類腫瘤特別是黑色素瘤(約70％)和結腸癌(約15％)中BRAF經常由于突變而活化；在少部分卵巢腫瘤中磷酸肌醇3激酶通路由于P110α基因的擴增而活化，同時在卵巢癌和乳腺癌中，磷酸肌醇3激酶通路由于PDK的下游靶標AKT2的擴增而活化；而且在腫瘤組織中，磷酸肌醇3激酶通路的直接激活是由腫瘤抑制基因PTEN的缺失所致。（三）ras基因與人類腫瘤

在所有人類腫瘤細胞的基因突變中，ras突變約占10％。其突變頻率因腫瘤細胞類型而異：胰腺癌為75％-90％、結腸癌為40％-50％、肺癌為30％、急性白血病約為25％。然而在甲狀腺腫瘤、皮膚癌、膀胱癌、子宮癌以及肝癌中卻較少有ras的突變。突變ras基因的種類與某些腫病類型密切相關，即有優(yōu)勢激活現象。如胰腺癌、結腸癌、肺癌等以K-ras突變?yōu)橹?，造血系統(tǒng)腫瘤多發(fā)現N-ras的突變，泌尿系腫瘤則以H-ras突變?yōu)橹?。檢測ras突變對了解腫瘤的發(fā)生發(fā)展，以及監(jiān)測惡性腫瘤的治療效果具有重大意義。三、抑癌基因（抗癌基因）最早由A.KnudsonJr.提出細胞內一類抑制腫瘤發(fā)生、生長的基因，最近又發(fā)展為指能對抗癌基因作用的基因。在生物體內與癌基因功能相抵抗，共同保持生物體內正負信號相互作用的相對穩(wěn)定。腫瘤抑制基因的失活和癌基因的激活都是癌化過程的一部分。①轉錄調節(jié)因子：如Rb、p53②負調控轉錄因子：如WT③周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CKI）：如p15、p16、p21④信號通路的抑制因子：如rasGTP酶活化蛋白（NF-1）、磷脂酶（PTEN）⑤DNA修復因子：如BRCA1、BRCA2⑥與發(fā)育和干細胞增殖相關的信號途徑組分：如APC、Axin抑癌基因分類一些抑癌基因的功能抑癌基因功能相關腫瘤Rb轉錄調節(jié)因子RB、成骨肉瘤、胃癌、SCLC、乳癌、結腸癌p53轉錄調節(jié)因子星狀細胞瘤、膠質母細胞瘤、結腸癌、乳癌、成骨肉瘤、SCLC、胃癌、磷狀細胞肺癌WT負調控轉錄因子WT、橫紋肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝母細胞瘤NF-1GAP，rasGTP酶激活因子神經纖維瘤、嗜鉻細胞瘤、雪旺氏細胞瘤、神經纖維瘤DCC細胞粘附分子直腸癌、胃癌p21CDK抑制因子前列腺癌p15CDK4、CDK6抑制因子成膠質細胞瘤BRCA1DNA修復因子，與RAD51作用乳腺癌、卵巢癌BRCA2DNA修復因子，與RAD51作用乳腺癌、胰腺癌PTEN磷酯酶成膠質細胞瘤APCWNT信號轉導組分結腸腺瘤性息肉，結/直腸癌

確定抑癌基因在理論上需要滿足的三個基本條件1、在惡性腫瘤相應的正常組織該基因必須正常表達。2、在惡性腫瘤中，該基因有功能失活或結構改變或表達缺陷。3、將這種基因的野生型導入基因異常的腫瘤細胞中，可部分或完全改變其惡性表現。

1、Rb基因（視網膜母細胞瘤基因）

Rb（retinoblastomagene）是第一個被克隆的抑癌基因。

1986年，美國的三個實驗室分別獨立的克隆了該基因。

Rb基因，全長約200kb，含27個外顯子，26個內含子，外顯子大小不同短的31bp，長的有19kb，轉錄的mRNA有4.7kb,編碼928個氨基酸，分子量是105-110kD的核內磷酸化蛋白。

Rb具有DNA結合活性，表明其能夠參與某些基因的調節(jié)。（一）幾種重要的抑癌基因

Rb基因的磷酸化狀態(tài)是Rb基因調節(jié)細胞生長分化的主要形式。調節(jié)Rb功能最主要的磷酸化事件在G1和S期交界處。磷酸化的Rb與細胞內蛋白結合形成復合物的能力喪失。

如，Rb在非磷酸化狀態(tài)下可以與E2F結合，并抑制其活化基因表達的功能。磷酸化的Rb不能與E2F結合。E2F與DP1蛋白形成異二聚體活化一系列由G1期進入S期所必需的基因的表達。（1）Rb基因的生物學活性G2G1SMCellcycleDPE2FDNAsynthesis-relatedgenesE2FRbPE2FCyclinD1CDK4RbPPPPPRbPPPPPE2FE2FE2FE2FDPE2FDNAsynthesis-relatedgenes（二）Rb基因異常與腫瘤

Rb基因異常主要表現為等位基因缺失和基因突變。最初，在視網膜母細胞瘤中發(fā)現，后來在多種腫瘤中均發(fā)現該基因的異常。其基因異常多發(fā)生在13-17外顯子上。在小細胞肺癌中異常為50%，骨肉瘤47%，乳腺癌32%.

二次突變假說1971年，Knudson在研究視網膜母細胞瘤時提出了“二次突變”假說。假說認為，在有遺傳傾向的的病人體內所有干細胞和體細胞都存在一種突變，在此基礎上，任一視網膜母細胞若再出現第二次突變，即可導致腫瘤發(fā)生。（a）散發(fā)性Rb發(fā)生較晚，一般只危及一眼；（b）遺傳性Rb往往危及雙眼，3歲左右發(fā)病形成多個腫瘤2、p53基因1979年，發(fā)現SV40轉化的細胞中p53與SV40-largeT抗原結合，而被誤認為癌基因，直到1989年，才被證實為抑癌基因P53基因于1979年被發(fā)現；1993年被Science雜志評為明星分子。截至2010.11.16，PubMed上以p53作為關鍵詞檢索到的文獻已經多達55713篇.臨床上，超過50%的腫瘤其p53有異常。NC100-300AADNA結合域調節(jié)domain301-3931-99p53protein

p53基因全長20kb，定位于人類染色體17p13.1，由11個外顯子組成，編碼393個氨基酸組成的53kd的核內磷酸化蛋白，具有蛋白質-DNA和蛋白質-蛋白質結合的功能。（1）p53基因的結構（2）p53基因生物學特性p53蛋白是細胞生長周期中的負調節(jié)因子，在G1/S期起作用，在細胞周期調控、DNA修復和誘導細胞凋亡等方面均具有關鍵性作用。p53BaxP21（細胞周期素依賴激酶抑制劑-1A）Cellcyclearrest細胞周期停滯ApoptosisMDM2（小鼠雙微體擴增基因2）

P14arf(p14可變閱讀框基因)Manyfactors(主要是造成基因組完整性的損傷)GADD45（生長阻滯和DNA損傷誘導蛋白45）Morethan100proteins+++--+（3）p53基因分型p53基因分為野生型和突變型，它的表達產物也分為野生型和突變型野生型p53極不穩(wěn)定，半衰期僅為數分鐘，并具有反式激活功能和光譜的抑制腫瘤的功能。突變型p53具有癌基因的功能，促進癌細胞的惡性轉化。（4）p53基因異常與腫瘤

p53基因缺失或突變已被證實是絕大多數腫瘤發(fā)生的原因之一

腫瘤中p53的突變形式：點突變、缺失突變、插入突變、移碼突變、基因重排。

絕大多數突變集中在第5-8外顯子處，即“熱點突變”(以175、248、249、273、282位點突變最高，不同種類腫瘤不同）。少數突變存在于其它外顯子或內含子的剪切位點上。p53大多數點突變是引起蛋白功能改變的錯義突變，少數是無義突變或終止碼突變。3、NF1基因(多發(fā)性神經纖維瘤基因1型)4、WT1基因（腎母細胞瘤基因1型）四、癌基因與抑癌基因協(xié)同致癌作用由于惡性變是多步驟的過程，惡性腫瘤形成以后癌細胞經過不斷的突變和選擇，其惡性行為逐步升級即演進（progression）（包括侵潤、轉移及治療過程中發(fā)生的抗放射性、抗藥性），理應涉及許多基因的的激活并參與作用，但目前僅變惡性變而言，需要多少個腫瘤基因參與，還不夠清楚。至于惡性腫瘤形成以后，哪些基因產物與惡性腫瘤的演進過程有關更是基本上空白的領域。

單個腫瘤基因的致癌作用，僅僅在動物體建株細胞中得到證明，以具有突變的ras基因為例，僅在小鼠NIH3T3，大鼠RAT-1，中國倉鼠（CHEF）等成纖維細胞中能致使惡變，最近有報道用小鼠乳腺上皮細胞株同樣可作為受體細胞。必須指出：過去不少人指責NIH3T3是已經超越惡性變最早期階段、染色體核型不正常的細胞，因而用于分離腫瘤基因不可靠。實際上，這種看法還不全面，應該說所有上述列舉的細胞，均屬建株的細胞，已具有永生化（immoutalization）的特征，演化到惡性變的第一個臺階，因此用它的作為受體細胞，可以說明某些原瘤基因已被激活，但是并不等于人體腫瘤中激活腫瘤基因僅限于這幾種。根本的原因是，除上述細胞均非“正?！奔毎酝猓珼NA轉染技術本身也有很大局限性。(一)單個腫瘤基因的作用

兩類腫瘤基因的協(xié)同作用，僅在嚙齒類原代培養(yǎng)細胞系統(tǒng)得到了證明。在原代培養(yǎng)成纖維細胞（大鼠、金倉鼠）中，細胞惡變需要兩大類腫瘤基因參與作用，一類是促使細胞永生化，包括c-myc，N-myc，p53AdEla、EBV的EBVA-2，SV40T等；第二類是促使細胞形態(tài)學出現惡變特征，及軟瓊脂中生長等，包括Ha-ras，Ki-ras，AdElb，PomT（多瘤病毒中T基因）等。上述腫瘤基因包括某些細胞本身的腫瘤基因和外源性病毒的某些片段。只有兩類腫瘤基因協(xié)同作用，才能使細胞完全惡變，不僅在體外顯示惡性特征，而且能在裸鼠體內形成腫瘤。(二)兩類腫瘤基因的協(xié)同作用(三)人體細胞系統(tǒng)腫瘤基因的作用在人體細胞中，上述兩類腫瘤基因的協(xié)同作用，仍不足以引起細胞惡變。例如，突變的ras基因和myc基因并不能使人成纖維細胞或造血細胞惡變，這提示，應考慮到幾種可能性：1.可能尚需其他腫瘤基因的參與使人體細胞惡變，除上述兩類腫瘤基因，還需要其它腫瘤基因的參與，包括生長因子或受體基因的改變等。2.可能尚需抗癌基因的失活或丟失，要使人體細胞惡變，激發(fā)的腫瘤基因需要在另一類基因（抗癌基因）發(fā)生失活或丟失的條件下才能發(fā)揮作用。3.可能尚需細胞內基因組遺傳穩(wěn)定性受破壞，要使激活的腫瘤基因在人體細胞惡變中發(fā)揮作用，需要一個前提，即細胞內基因組的遺傳穩(wěn)定性受到破壞，這種情況可能由化學致癌物或病毒所引起。

對癌基因與抗癌基因的評論如果說癌基因是一個涵義混亂不確切的命名，抗癌基因是同樣的模糊不清所謂癌基因與抗癌基因都是一大類控制細胞生長和分化的基因，對其單個基因來說，它的產物所具有的功能因細胞種類甚至細胞發(fā)育階段而異1．癌基因與抗癌基因的相對意義:

同一種癌基因及其產物，在不同細胞中可起完全

相反的作用最典型的例子是ras基因及其產物p21。在成纖維細胞中已有充分證據說明，微量注入p21蛋白能使細胞迅速進入S期和開始分裂。人ras基因可使成纖維細胞和某些上皮細胞惡變。但對點突變的嗜鉻細胞瘤pc12細胞，將ras基因引入或微量注射p21使惡性細胞停止分裂并開始分化。src基因對雞成纖維細胞中的致癌作用是確定無疑的，但在胚胎發(fā)育過程中，src基因的表達神經系統(tǒng)的分化密切相關，估計這樣的例子可能不盡是個別的從生物學意義上來說，ras基因對成纖維細胞來說是癌基因，對交感神經切來源的pc12來說是抗癌基因。同一基因的產物，是促進生長或抑制生長，是抗癌還是致癌，似乎不取決于該基因的本身，而決定于細胞類別的差異。同時提示不同細胞中以ras基因產物的效應系統(tǒng)不同，因此最后的生物學功能也不同。2.促進和抑制