【正文】 畸胎癌細(xì)胞移植到正常同系動(dòng)物的胚泡內(nèi)，結(jié)果產(chǎn)生發(fā)育正常的嵌合型小鼠；同樣，將腫瘤細(xì)胞移植于正常成年動(dòng)物體內(nèi)，可以不產(chǎn)生腫瘤，而且發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞參與了正常器官的構(gòu)成。 使得每一個(gè)新發(fā)現(xiàn)帶來(lái)的驚喜之余常伴隨有矛盾和困惑。 由于堅(jiān)信腫瘤 的發(fā)生起源于細(xì)胞特定基因的改變，那么腫瘤發(fā)生的機(jī)制最終 必須在基因水平得到解釋，對(duì)腫瘤的控制最終也必須通過(guò)對(duì)基 因的干預(yù)才能實(shí)現(xiàn)， 在過(guò)去數(shù)十年里大多數(shù)腫瘤研究都致力于 尋找癌基因的突變或表達(dá)異常。但是，我們對(duì)腫瘤的本質(zhì)以及如何 控制這一人類惡疾的認(rèn)識(shí)仍未有質(zhì)的飛躍，若干推論仍為假設(shè)。 第三節(jié) 腫瘤研究的新思路 ——組織微結(jié)構(gòu)理論和 干細(xì)胞理論 二十世紀(jì)后半葉，分子生物學(xué)的飛速發(fā)展大大深化了人們對(duì) 生命本質(zhì)的理解，也把對(duì)腫瘤的認(rèn)識(shí)推進(jìn)到了前所未有的高度。抑癌基因的隱性遺傳學(xué)特征是一對(duì)等位基因中的任何一個(gè)基因的丟失或破壞，都不足以使其抑制細(xì)胞增殖的功能失活，因另一個(gè)等位基因的完好仍能產(chǎn)生抑癌基因產(chǎn)物，并發(fā)揮其功能；只有一對(duì)等位基因全遭丟失或破壞，才能使其抑制細(xì)胞增殖的功能喪失。這類腫瘤的發(fā)生需要二次突變其特點(diǎn)為早年 (兒童期 )發(fā)病，腫瘤呈多發(fā)性，常累及雙側(cè)器官。這些腫瘤和癌前病變都屬單基因遺傳，以常染色體顯性遺傳的規(guī)律出現(xiàn)。 真正直接遺傳的腫瘤只是少數(shù)不常見(jiàn)的腫瘤 ， 遺傳因素在大多數(shù)腫瘤發(fā)生中的作用是對(duì)致癌因子的易感性或傾向性 。 散發(fā)性腫瘤的第一次突變發(fā)生在某個(gè)成體的體細(xì)胞中，只影響到來(lái)自這個(gè)體細(xì)胞增殖的細(xì)胞克隆，成為前癌細(xì)胞，待這個(gè)體細(xì)胞及其克隆發(fā)生第二次突變即可形成腫瘤 。假說(shuō)認(rèn)為，在有遺傳傾向的病人體內(nèi)所有體細(xì)胞都存在一種突變，在此基礎(chǔ)上，出生后任何環(huán)境的變化使得基因的另一個(gè)等位基因發(fā)生突變而發(fā)生成腫瘤細(xì)胞。根據(jù)遺傳學(xué)原理，當(dāng)某一特定的疾病以可預(yù) 測(cè)的方式在家系內(nèi)傳遞時(shí)，一定存在著遺傳缺陷。 找到了遺傳的易感基因，也就找到了腫瘤的高危人群， “我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn) BRCA1基因異常與乳腺癌的關(guān)系， APC基因異常導(dǎo)致大腸腫瘤發(fā)生率增加，但是目前可找到的易感基因是十分有限的。腫瘤遺傳易感性可由 Knudson提出的“二次打擊學(xué)說(shuō)”詮釋， “形象地說(shuō)就是，如果某人出生時(shí)從父母那里得到了腫瘤易感基因，這被稱作一次打擊，出生后的若干年或幾十年中，因環(huán)境和生活方式原因再受到一次打擊的話就易得腫瘤。 為什么生活在同樣的環(huán)境中，有的人患上腫瘤，而有的人卻沒(méi)事呢？如果外界不良環(huán)境作用于易感人群，這些人便有可能患腫瘤。 腫瘤是多基因突變、多步驟長(zhǎng)期演變的結(jié)果 第二節(jié) 腫瘤的遺傳易感性 現(xiàn)代文明帶來(lái)社會(huì)的繁榮，也產(chǎn)生了許多人為的致癌因素。 細(xì)胞癌變需要多個(gè)腫瘤相 關(guān)基因的協(xié)同作用，經(jīng)過(guò)多階 段的演變，其中不同階段涉及 不同的腫瘤相關(guān)基因的激活和 失活。 生長(zhǎng)因子 (growth factors， GFs)、 生長(zhǎng)因子受體 (growth factor receptor GFR)、 細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子 (intracellular signal transducers)、 細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子 (nuclear transcription factor)、 細(xì)胞周期蛋白質(zhì) (cell cycle protein)。 第一節(jié) 腫瘤是多步驟發(fā)生、多基因突變 的演進(jìn)性疾病 在細(xì)胞生長(zhǎng) 、 復(fù)制的過(guò)程中 ， 隨機(jī)地存在著 DNA的損傷 ， 體細(xì)胞存在 DNA修復(fù)程序 ， 可恢復(fù)其損傷結(jié)構(gòu) ， 若各種原因致?lián)p傷修復(fù)失敗或不能完全修復(fù) ， 將導(dǎo)致體細(xì)胞基因突變 ， 若基因突變影響到細(xì)胞增殖 、分化調(diào)控機(jī)制 ， 細(xì)胞將失控性增殖及異常分化 ， 顯示其異質(zhì)性的生物學(xué)行為 ， 即細(xì)胞發(fā)生了癌變 。隨著 A. G. Jr Knudson提 出癌變的“二次打擊學(xué)說(shuō)”的事實(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)了抑癌基因 Rb。后來(lái)由于 T. H. Man 在基因研究 方面的貢獻(xiàn)和 H. J. Muller發(fā)現(xiàn) X線可以導(dǎo)致基因突變，促使研 究人員將注意力集中在基因方面， 20世紀(jì) 70~80年代，研究人員 在逆轉(zhuǎn)錄病毒和癌變關(guān)系的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了原癌基因。 腫瘤的生物學(xué)行為 異質(zhì)性 轉(zhuǎn)化 致癌物誘導(dǎo)變化 演進(jìn) 異質(zhì)性 不產(chǎn)生抗原的 侵襲的 轉(zhuǎn)移的 5. 腫瘤的發(fā)生是免疫監(jiān)視功能喪失的結(jié)果。 由于腫瘤異質(zhì)性使瘤細(xì)胞亞群雖然是同一轉(zhuǎn)化 細(xì)胞克隆的后代 ， 但在細(xì)胞繁殖過(guò)程中形成了具有 不同生物學(xué)特點(diǎn)的亞克隆 ， 例如 2/3的肺癌中常有 2 種 或 2種以上癌細(xì)胞表型 ， 甚至同一細(xì)胞中有鱗和腺二 種分化現(xiàn)象 。 癌變的特征 ，癌變 是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，幾個(gè)月甚至幾十年，一般可以 分為幾個(gè)階段： 過(guò)度增生、不典型增生、良性腫瘤 和惡性腫瘤； ； 。 。 。癌癥的發(fā)病率和死亡率多年來(lái)居高不下，一個(gè)重要原因是對(duì)癌變機(jī)制不甚明了，癌癥防治存在相當(dāng)大的盲目性。 腫瘤形成的基本理論 河南科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院 張朝暉 腫瘤 (tumor， neoplasm)是一類常見(jiàn)病、多發(fā)病，其中惡性腫瘤是目前危害人類健康最嚴(yán)重的一類疾病。過(guò)去數(shù)十年間，全球癌癥的發(fā)病率及死亡率均增長(zhǎng)了約 22%， WHO預(yù)測(cè)，2020年全球癌癥新發(fā)病例將達(dá)到 2022萬(wàn)， 1200萬(wàn)人將死于癌癥。 什么是腫瘤？ 腫瘤的基本特征及生物學(xué)特征？ 腫瘤的組成？ ? ? 腫瘤的特征 ，惡性腫瘤還具有侵襲和轉(zhuǎn)移的能力； ； 。 。 ； 。 ◆ 惡性腫瘤異質(zhì)性 （ heterogeneity） ： 腫瘤含細(xì)胞表型不盡相同的細(xì)胞亞群 ， 后者在 細(xì)胞增殖率 、 形態(tài) 、 核型 、 細(xì)胞表面標(biāo)記物 （ 抗原性 ） 、 生化代謝 、 浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移能力以及對(duì)化療 、 放療等方面的反 應(yīng)均不一致 。 腫瘤分化越低 ， 異質(zhì)性越明顯 。 目前提出的有關(guān)腫瘤形成的基本理論 ： 1. 腫瘤是一種基因病； 2. 腫瘤是瘤細(xì)胞單克隆性擴(kuò)增的結(jié)果； 3. 原癌基因的激活和 (或 )腫瘤抑制基因的失活； 4. 腫瘤是一個(gè)長(zhǎng)期的、分階段的、多種基因突 變積累的過(guò)程； 大約一個(gè)世紀(jì)前， D. Hansemann 和 T. Boveri提出腫瘤是 體細(xì)胞遺傳物質(zhì)發(fā)生“突變”的結(jié)果，其中 T. Boveri比較完整地 提出癌變的非整倍體假說(shuō)。 R. A. Weinberg等的癌基因轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和 B. N. Ames提出“致癌劑就是致 突變劑”促進(jìn)了“癌基因”假說(shuō)的成熟。 通過(guò)癌基因和抑癌基因的發(fā)現(xiàn)以及對(duì)這些基因的功能研究，結(jié) 合細(xì)胞轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和化學(xué)誘癌實(shí)驗(yàn)， 研究人員從分子水平提出癌 變是一個(gè)多步驟多階段多基因突變的結(jié)果。 基因突變的結(jié)果，導(dǎo)致參與細(xì)胞 增殖、分化調(diào)控的蛋白質(zhì)發(fā)生紊亂。 參與細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)控的蛋白質(zhì)大致分為 5類 ： 腫瘤病因和多步驟發(fā)生 、 多基因突變的演進(jìn)性機(jī)制 腫瘤屬于 “ 基因病 ” ，而且是一類 “ 多基因病 ” ，有三層含義： ① 腫瘤的發(fā)生是體細(xì)胞的遺傳物質(zhì) —基因改變的結(jié)果 ； ② 這種改變是多步驟 (multistep)完成的； ③ 基因改變的結(jié)果最終導(dǎo)致細(xì)胞在生長(zhǎng)、分化方面 失去了正常調(diào)控。這些基因的激活與失活 在時(shí)間上有先后順序，在空間 位置上也有一定的配合，所以 腫瘤細(xì)胞表型的最終形成是這 些被激活與失活的相關(guān)基因共 同作用的結(jié)果。專家認(rèn)為，在腫瘤發(fā)生的原因中，環(huán)境因素大約占了 70%。所以尋找遺傳的易感性（某種與腫瘤相關(guān)的基因）成為國(guó)內(nèi)外腫瘤研究的熱點(diǎn)。如果某人出生時(shí)得到的基因是正常的，那么得腫瘤就不太容易。 目前發(fā)現(xiàn)不少常見(jiàn)腫瘤有家族史，如乳腺癌、胃腸癌、 食管癌、肝癌、鼻咽癌、白血病、子宮內(nèi)膜癌、前列腺癌、 黑色素瘤等。然而這 一觀察結(jié)果卻引出了一些復(fù)雜的問(wèn)題： ◆ 家族集聚性腫瘤的存在是否提示更為常見(jiàn)的散發(fā)性腫 瘤也具有遺傳學(xué)基礎(chǔ) ?抑或散發(fā)性腫瘤與家族集聚性 腫瘤各具完全不同的發(fā)生機(jī)制 ? ◆ 親代的某一遺傳學(xué)缺陷是通過(guò)生殖細(xì)胞傳給子代的， 理應(yīng)存在于子代的每一個(gè)細(xì)胞中，為何子代體內(nèi)僅 一處或幾處發(fā)生腫瘤，而不是全身 ? 1971年， Knudson在研究視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤時(shí)提出了“二次突變”假說(shuō)。（看下圖） “二次打擊學(xué)說(shuō)” “ 兩次打擊學(xué)說(shuō) ” （突變假說(shuō)） 腫瘤的發(fā)生均需兩次或兩次以上的突變 遺傳性腫瘤的第一次突變發(fā)生在生殖細(xì)胞中，或由親代遺傳而來(lái)，所以該個(gè)體的所有體細(xì)胞實(shí)質(zhì)都是潛在的前癌細(xì)胞，任何體細(xì)胞如果發(fā)生第二次突變就會(huì)轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。 不同的腫瘤可能有不同遺傳傳遞方式 。 一些癌前病變，如結(jié)腸多發(fā)性腺瘤性息肉病、神經(jīng)纖維瘤病等，它們本身不是惡性腫瘤，但惡變率極高， 100％的結(jié)腸家族性多發(fā)性腺瘤性息肉病的病例在 50歲以前發(fā)生惡變，成為多發(fā)性結(jié)腸腺癌。 發(fā)生遺傳性基因突變或缺失的都是 腫瘤抑制基因 ，例如 Rb、 P5 APC等。 抑癌基因在遺傳學(xué)上屬隱性基因 (癌基因是顯性基因 )，生物學(xué)特征是抑制細(xì)胞增殖。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)有力地支持了 Knudson的“二次打擊學(xué)說(shuō)”，也說(shuō)明腫瘤的發(fā)生是由于一個(gè)等位基因的結(jié)構(gòu)破壞或功能喪失和接踵而至的另一個(gè)等位基因功能減弱或結(jié)構(gòu)受損的結(jié)果。 癌基因、抗癌基因、轉(zhuǎn)移相關(guān)基因、耐藥相關(guān)基因等研 究乃至人類基因組計(jì)劃的蓬勃開(kāi)展，使人們從分子水平的不同側(cè) 面觀察和理解腫瘤成為可能。 ⒈技術(shù)的發(fā)展及人們對(duì)腫瘤細(xì)胞分子突變的理解，還未達(dá)應(yīng)有的 水平？ ⒉人們的研究方向發(fā)生了偏差？ 一些人認(rèn)為長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)腫瘤的發(fā)生及治療的研究一直沿襲 以前的方式，使得研究的結(jié)果變得越來(lái)越復(fù)雜。但是，鑒于腫瘤基因組結(jié)構(gòu)的 高度不穩(wěn)定性，并且總處于時(shí)間、空間和個(gè)體依賴性的變化之 中，若從成千上萬(wàn)突變基因中找出真正有意義者，并非易事。 因此，有科學(xué)家認(rèn)為，腫瘤學(xué)的研究，已到了必須改變觀念的時(shí)候了。 說(shuō)明？ 對(duì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞外基質(zhì)加以干預(yù)可以導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞惡性表型的逆轉(zhuǎn)，體外實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)化學(xué)干預(yù)可以誘導(dǎo)惡性腫瘤細(xì)胞向正常細(xì)胞分化；相反，基因型正常的胚胎干細(xì)胞向同系小鼠腹腔移植可產(chǎn)生極度惡性的腫瘤；正常上皮細(xì)胞向不正常微環(huán)境的移植或改造微環(huán)境，也可導(dǎo)致腫瘤，而這些惡性腫瘤可以沒(méi)有任何的基因的改變。 試驗(yàn)結(jié)果： 二、組織微結(jié)構(gòu)理論 無(wú)論是胚胎發(fā)育，還是成熟個(gè)體體細(xì)胞不斷衰老和死亡更新以及損傷修復(fù)的過(guò)程，無(wú)一不是 通過(guò)細(xì)胞與其外界微環(huán)境之間不斷的信息交流而實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)不斷的產(chǎn)生某些信使（蛋白質(zhì)）來(lái)調(diào)控控制細(xì)胞增殖與分化的基因有序表達(dá)和關(guān)閉完成的。 此時(shí)雖有細(xì)胞增殖，但增殖的細(xì)胞不能分化成熟，使得有功能的細(xì)胞數(shù)目減少，機(jī)體不斷地產(chǎn)生刺激性的增殖信號(hào)，從而使分化不成熟的細(xì)胞持續(xù)處于增殖狀態(tài)，最終不可避免發(fā)生惡性增殖。 干細(xì)胞 (stem cells)是一類未分化的原始細(xì)胞 ， 其兩大生物學(xué)特性為： ① 多潛能分化能力 ， ② 自我更新能力 。幾乎每種組織都有自己特異的干細(xì)胞，持續(xù)存在且數(shù)量很少，其作用是維持新陳代謝及損傷修復(fù)。 1973年 E. A. McCulloch等發(fā)現(xiàn)只有不到 1%的骨髓性白血病細(xì)胞可以在體外形成克隆。 隨著這些研究結(jié)果不斷出現(xiàn)， 20世紀(jì) 70年代 V. R. Potter 和 G. B. Pierce等分別提出腫瘤是干細(xì)胞分化成熟被抑制的結(jié)果。至今，研究人員已經(jīng)從慢性白血病、膠質(zhì)瘤和乳腺癌中分離到具有特定免疫表型的腫瘤干細(xì)胞。 ⑵ 利用特異分子標(biāo)志和細(xì)胞分離技術(shù)，發(fā)現(xiàn)不論血液腫瘤還 是實(shí)體瘤中只有少數(shù)細(xì)胞具有在動(dòng)物體內(nèi)重新產(chǎn)生腫瘤的 能力，這些細(xì)胞再次產(chǎn)生的腫瘤與原發(fā)瘤具有類似的特征； ⑷ 只有干細(xì)胞才具備接受導(dǎo)致腫瘤形成的多次基因突變的條件 3. 腫瘤干細(xì)胞假說(shuō)： 從正常組織的發(fā)生、發(fā)育和分化過(guò)程來(lái)看，腫瘤的產(chǎn)生實(shí)際上就是體內(nèi)原已存在的干細(xì)胞未成熟分化的過(guò)程，其重要前提是 組織微環(huán)境結(jié)構(gòu)的破壞或改造，加之 各種致癌物的作用使誘導(dǎo)信號(hào)受到干擾， 干細(xì)胞便可能阻斷在某一特定的分化狀態(tài)，無(wú)法行使正常的功能，使得增殖信號(hào)持續(xù)發(fā)出，使分化異常的干細(xì)胞持續(xù)增殖，便