肿瘤分子生物学

肿瘤（tumor）是一类疾病的总称，它们的基本特征是细胞增殖与凋亡失控，扩张性增生形成新生物。肿瘤可分为良性肿瘤（benign tumor）和恶性肿瘤（malignant tumor）。良性肿瘤生长缓慢，虽可增长至相当大的体积，但仍保留正常细胞的某些特性，通常在瘤体外有完整的包膜，手术切除后患者预后良好。绝大多数良性肿瘤基本上是无害的，不引起或很少引起宿主损伤。

恶性肿瘤统称为癌症（cancer），它不同于良性肿瘤的最重要的特性是能侵袭周围组织，疾病晚期癌细胞发生远端转移，破坏受侵袭的脏器，最终使机体衰亡，但如能在侵袭转移前切除癌瘤，一般预后明显改善。

2、癌细胞的恶性生物学特征

（1）失去了对中止细胞增殖信号和细胞分化信号的反应，并可传出自主的细胞生长、增殖信号。

（2）逃避了细胞凋亡和衰老，是细胞永生。当正常细胞受到严重损伤和营养缺乏时，就发生凋亡并自动解体；而癌细胞并不一定会发生凋亡。体外培养的正常细胞，即使没有受到损伤，约分裂50后也会自动停止分裂，最终细胞死亡（细胞衰老）；而癌细胞能无限制地增殖，获得了永生化。这可能与调控细胞凋亡基因的缺陷和端粒酶恢复活性相关。

（3）失去细胞的区域性限制，具有了侵袭和转移能力。例如在体外培养的正常细胞中增殖至彼此接触时，就停止生长和分裂（结出抑制），故细胞呈单层生长，而癌细胞失去了接触抑制，继续分裂而呈多层重叠生长；同时癌细胞表面的识别能力和黏着性发生了改变，使癌细胞不能像不同的正常组织细胞那样保持彼此分开，而能侵入临近组织。

（4）自主的血管生成能力，这保证了肿瘤体积增大后和新形成转移肿瘤的血液供应，以维持癌细胞生长和增殖之所需。

上述这些癌细胞的恶性特性，使它们能在没有增殖信号的情况下，自主地无限制增殖，当达到一定的体积时就可能侵袭邻近组织，癌细胞还可能脱落进入血液和淋巴液，发生远端转移并扩增，最终导致宿主死亡。

3、癌的单克隆起源和异质性

除少数例外，癌是原始的、单个癌细胞增殖的后代，即癌为单克隆起源。这一观点已被普遍接受，部分是依据来自X染色体上基因表达的观察。妇女有两条X染色体，在卵裂的后期其中一条X染色体随机失活，如一位基因杂合子的妇女患癌，若是多克隆起源，癌细胞则可能有两种等位基因表达的产物；若是单克隆起源，则癌细胞仅有一种等位基因表达产物，而研究结果证实了癌为单克隆起源。

由于与DNA修复和细胞分裂等一系列相关基因的缺陷，使癌细胞基因组和染色体的稳定性下降，于是在肿瘤演进过程中，就可能不断产生新的癌细胞干系，它们彼此间免疫系统和治疗等因子作用下，如不能被全部杀灭，就可能选择了恶性程度更高的癌细胞干系，它们继续重复突变、扩增和选择的过程，给治疗带来困难。

二、癌基因

癌基因是正常细胞基因即原癌基因（proto-oncogene）的一种转化形式。它编码具有显性转化性质的调节蛋白，即改变了的单拷贝序列能转化整个细胞，而另一正常序列不能阻断这种转化能力。

1. 原癌基因的蛋白质产物

（1）生长因子growth factor

生长因子刺激静止期或G0期细胞进入细胞周期。这一有丝分裂应答需要两个生长因子互补群之间的协同作用。第一互补群是“感受性因子”（competence factors），如PDGF、

FGF或表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF），它们刺激静止期细胞进入细胞周期的G1期。第二互补群是“进行性因子”（progression factors），如胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor 1，IGF1），保证细胞开始DNA合成。所以，某种生长因子的不适宜表达除了导致对细胞分化的阻断之外，还会导致对细胞生长的不断刺激。

（2）生长因子受体growth factor receptor

一般来说，生长因子能识别与之相应的生长因子受体

肿瘤抑制基因的发现

从1969年起，Harris等用体细胞杂交的方法研究肿瘤。他们发现，小鼠的恶性肿瘤细胞与正常小鼠细胞杂交后，产生的杂种细胞失去了恶性表型；接种到适当的宿主体内后不再长瘤。正常细胞中存在肿瘤抑制基因，可以抑制肿瘤细胞的恶性表型。

1. RB1

RB1蛋白是一种磷酸化蛋白，它能与DNA结合；另外，还有一个GGAAGTGA元件，对TP53的作用敏感，受它的调节。

RB1蛋白在60%以上已研究过的人类肿瘤中失活， 50%癌症是由于发生了点突变。肿瘤类型除视网膜母细胞瘤外，包括骨肉瘤、乳腺癌、小细胞肺癌、前列腺癌、膀胱癌等。

RB1蛋白的功能在于维持基因组的完整性。它很可能是通过其多重生物学活性的效能而抑制肿瘤形成的。

2. TP53

TP53基因是迄今发现的与人类肿瘤相关性最高的基因，几乎在所有种类的肿瘤中，在80%以上的肿瘤组织中发现了TP53基因的突变。TP53蛋白是细胞核内的一种序列特异性转录因子。TP53诱导细胞凋亡。这样，TP53防止了携带广泛性DNA损伤的细胞通过克隆性生长而导致肿瘤。

1910年，Rous将鸡肉瘤组织的无细胞滤液注射到健康鸡的体内，结果诱发了健康鸡长出肉瘤，从而发现了现在被称为Rous肉瘤病毒（Rous sarcoma virus，RSV）的一种RNA急性致癌病毒。然而，这一发现在肿瘤研究中长期遭到漠视。20世纪60年代开始，病毒与肿瘤的关系日益受到重视；Rous终于在1966年获诺贝尔医学生理学奖，时年85岁。

microRNA（miRNA）是一类大小约22个核苷酸的非编码小分子RNA，它们能通过与靶mRNA 的3′UTR（非编码区）完全互补导致mRNA降解，或不完全互补结合阻断mRNA翻译。以miRNA 为基础的RNA干扰（RNAi）技术让科学家们掌握了一种人为控制基因表达的手段，也因此RNAi发现者获得2006年诺奖。许多研究表明利用miRNAs，能靶向治疗癌症，或者作为癌症早期诊断生物靶标。

RNAi药物相对于传统的小分子药物以及其他生物类药物（如蛋白类药物、疫苗等）有自己独特的优势[7-8]：（1）RNAi药物具有高特异性和高效性。siRNA的干扰效应具有高度的序列特异性，任一碱基错配都会导致RNAi效应丧失，因此RNAi药物具有很强的靶向性。理论上RNAi可以抑制各种疾病相关基因的表达，也就是说只要明确了各种疾病的RNAi靶点，RNAi 药物可以治疗各种疾病。（2）RNAi药物与其他生物类药物相比，由于分子量小，RNAi药物无免疫原性。（3）RNAi药物设计便利性，RNAi药物设计的唯一要求是合成与药物靶点基因mRNA完全配对的长度大约20个碱基的siRNA分子，这种便利性大大降低了新药的开发成本，同时有利于研究RNAi药物安全性和有效性。

1.1基于肿瘤信号传导途径的 RNAi 治疗药物研究

1.2细胞周期