端粒酶与乳腺癌的研究进展
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2004年8月20日
高金波 2004-8-2 15:53:14 国外医学外科学分册1999年第26卷第6期
提要 端粒酶的激活在乳腺癌的发生发展过程中起着重要作用，它作为一种新的肿瘤标志物和抗癌靶点，越来越受到人们的重视，已成为目前乳腺癌研究的新热点。本文综述了该领域的研究进展。
关键词：端粒酶 乳腺癌
端粒酶是一种核糖核蛋白酶，由RNA和蛋白质组成，具有逆转录酶的功能，能以自身的RNA为模板合成端粒DNA，从而维持端粒的长度。端粒是真核生物染色体末端的特殊结构，人类端粒是由10～15Kb的重复序列(TTAGGG)组成。在正常人体细胞，端粒随细胞分裂而进行性缩短，当达到一定程度，细胞就衰老死亡。端粒酶的激活可使端粒长度保持相对稳定，从而使细胞获得永生化，进一步发生癌变。端粒酶的激活在恶性肿瘤发生发展中的作用，日益受到人们的关注。本文就端粒酶在乳腺癌发生发展中的作用以及临床利用前景作一综述。
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1.端粒酶在乳腺癌发生发展中的作用
1994年Kim等[1]建立了高度敏感的TRAP法检测端粒酶的活性，才开始逐渐认识到端粒酶在恶性肿瘤发生发展过程中的作用，其在乳腺癌的发生发展中的研究也取得了重要进展。Hiyama等[2]研究发现，在140例乳腺癌组织中有130例为端粒酶阳性，端粒酶阳性率为93%；而55例相应癌旁组织中只有2例呈端粒酶阳性。另有许多研究显示端粒酶只表达在乳腺癌组织中[3，4]，而良性乳腺病变和正常乳腺组织中则多为阴性。要见端粒酶与乳腺癌的发生发展密切相关。
hiyama等[2]研究显示在乳腺癌各期中端粒酶阳性率为：Ⅰ期68%，Ⅱ期98%，Ⅲ期96%，Ⅳ期100%。且端粒酶的阳性率与肿块的大小以及淋巴结的转移也有相关性，肿块直径大于2cm者，端粒酶阳性率为98%，而小于2cm者为73%；有淋巴结转移者，端粒酶阳性率为97%，而无淋巴转移者则为81%。Kolquist[5]等应用原位杂交的方法研究了不同进展时期的乳腺癌组织中端粒酶催化亚基基因(TERT)的表达，发现TERT在乳腺癌发生的早期就有表达，随着肿瘤的进展，TERT在单个肿瘤细胞中的表达量不断增加，且表达TERT的肿瘤细胞数也相应增多，表明端粒酶在乳腺癌发生早期就有激活，并随肿瘤的发展而增加。Yashima和Imam等[6，7]研究也提示，端粒酶的激活是乳腺癌发生早期的分子事件，并在其发展中起重要作用。
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据众多研究[8，9]，人们提出了乳腺肿瘤癌变的端粒-端粒酶假说：在正常乳腺上皮细胞中端粒酶受到抑制或失活，从而使端粒长度随着细胞的分裂而逐渐缩短，当缩短到一定程度，可能触发细胞衰老的第一个死亡信号(M1)，于是细胞生长受到抑制，走向衰老或死亡。如果细胞被病毒转化(如SV40-T抗原)或发生基因突变(如p53)，则会渡过M1期，继续分裂生长，端粒继续缩短，进而引发细胞进入第二个死亡阶段(M2)，导致细胞死亡。但有少数细胞在此阶段端粒酶被激活，端粒得以延长维持，使细胞渡过M2期，成为永生化细胞，进而转化为乳腺癌细胞。
2.端粒酶活性在乳腺癌细胞中的调控机制
乳腺癌细胞中端粒酶的活性受到多种因素的影响和调节。Landberg等[10]研究显示，在乳腺癌组织中，细胞周期素CyclinD1和CyclinE的过度表达与端粒酶活性增加有显著相关性，认为端粒酶的活性可能依赖于这些细胞周期的调控因子。Zhu等[11]研究发现，端粒酶活性在乳腺癌细胞S期升高，G2/M期则下降，提示端粒酶的活性随着细胞周期的变化而变化。可见端粒酶的活性与乳腺癌细胞周期的调控有密切关系。
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li等[12]发现蛋白磷酸酶2A可抑制人乳腺癌细胞中端粒酶活性，而且抑制程度依赖于蛋白磷酸酶2A的浓度及其作用时间，这种抑制作用可被蛋白碳酸酶抑制剂所阻断，且内源性的蛋白激酶在ATR存在的情况下也可以逆转这种抑制作用。进一步研究显示蛋白激酶C能介导端粒酶蛋白组分hTERT(human telomerase-associated protein)和hTERT(human tclomerase reverse transcriptase)的磷酸化[13]，引起端粒酶活性的显著升高。结果表明蛋白质亚基的磷酸化和去磷酸化过程可以影响和调节端粒酶的活性及功能。
有些癌基因和抑癌基因也参与端粒酶活性的调控。新近Ross等[14]研究显示，乳腺癌癌端粒酶活性的增加与P53蛋白的聚集明显相关。另外，Myc基因也参与端粒酶活性的调节[15]。可见癌基因和抑癌基因在端粒酶活性的调节中起一定的作用。
3.端粒酶在乳腺癌诊断及治疗中的意义
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由于端粒酶在正常乳腺组织细胞中不表达，而特异性地表达在乳腺癌细胞中，且在乳腺癌的发生发展中起重要作用。因此，一方面我们可通过检测端粒酶的活性进行乳腺癌的早期诊断；另一方面，可将端粒酶作为一个新的乳腺癌治疗靶点。
端粒酶作为一种新的肿瘤标志物，在乳腺癌早期诊断中的地位和作用，越来越受到人们的重视和关注。Hiyama等[2]研究示，细针穿刺所得33个标本中，18个为端粒酶阴性，其中17个细胞学检查为细胞分化程度Ⅰ～Ⅲ级；而15个端粒酶阳性者中，有14个细胞学检查为Ⅳ～Ⅴ级，并且术后病理证实全部为浸润性导管癌，提示细针穿刺吸出物中端粒酶活性的检测对于乳腺癌的早期诊断很有意义。Sugino等[16]研究也显示端粒酶活性是一种新的很有价值的乳腺癌早期诊断指标。Villa等[17]检测细针穿刺吸出物中端粒酶活性来鉴别乳腺肿块的良恶性，结果发现在36个乳腺癌标本中有27个呈端粒酶阳性；而75个良性病变中，只有12个端粒酶呈阳性，端粒酶活性检测诊断乳腺癌的特异性为85%，灵敏度为75%，阳性预测值为60%。
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端粒酶抑制剂能否导致肿瘤细胞生长抑制或死亡，从而达到治疗乳腺癌的目的呢？Izbicka等[18]研究显示阳离子卟啉TMP4能抑制MCF-7细胞的端粒酶活性并具有时间及浓度依赖性，且将细胞生长阻止于G2/M期。Melana等[19]研究发现逆转录酶抑制剂AZT不仅能有效地抑制乳腺癌细胞中端粒酶的活性，并能抑制乳腺癌细胞的生长以及软琼脂集落形成能力。表明抗端粒酶治疗可能成为从分子水平上治疗乳腺癌的一种有希望的新手段，端粒酶抑制剂可能达到治疗乳腺癌的目的。目前端粒酶抑制剂的开发研究主要集中在以下几个方面：(1)针对端粒酶RNA成分利用反义技术制备出端粒酶反义DRNA或DNA，以及利用核酶等阻断或破坏RNA成份，从而达到抑制端粒酶活性的目的。(2)对端粒酶蛋白成份，特别是催化亚基的结构和功能进行阻断或破坏以抑制其活性。(3)通过对端粒酶活性的细胞内调节机制的调控来抑制端粒酶的活性。
4.存在的问题和展望
端粒酶的发现以及在乳腺癌细胞中的激活无疑丰富了人们对乳腺癌的认识，但仍存在许多问题有待阐明。如端粒酶的激活是乳腺癌发生发展过程中的关键分子事件，还是伴随效应呢？端粒酶活性在乳腺癌细胞中的调控方式以及影响因素有哪些？端粒酶抑制剂在乳腺癌治疗中的疗效及其可能产生的毒副作用又是怎样的呢？
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但对端粒酶深入细致的研究，将有助于阐明乳腺癌变的机制，为肿瘤的诊断和治疗提供新的理论基础。
参考文献
1.Kim NM et al.Science,1994;266:2011-2015
2.Hiyama E et al.J Natl Cancer Inst,1996;88:116-122
3.Shay JW et al.Eur J Cancer,1997;33:787-791
4.Tsao J et al.Clin Cancer Res,1997;3:627-631
5.Kolquist KA et al.Nat Genet,1998;19:182-186
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6.Yashima K et al.Clin Cancer Res,1998;4:229-234
7.Imam SA et al.Anticancer Res,1997;17:4435-4441
8.Shay JW et al.Exp Cell Res,1993;209:45-52
9.Gollahon LS et al.Oncogene,1996;12:715-725
10.Landberg G et al.Cancer Res,1997;57:549-554
11.Zhu X et al.Proc Natl Acad Sci USA,1996;93:6091-6095
, http://www.100md.com 12.Li H et al.J Biol Chem,1997;272:16729-16732
13.Li H et al.J Biol Chem,1998;273:33436-33442
14.Roos G et al.Int J Cancer,1998;79:343-348
15.Wang J et al.Genes Dev,1998;12:1769-1774
16.Sugino T et al.Int J Cancer,19996;69:301-306
17.Villa R et al.J Natl Cancer Inst,1998;90:537-539
18.Izbicka E et al.Cancer Res,1999;59:639-644
19.Melana SM et al.Clin Cancer Res,1998;4:493-696, http://www.100md.com
提要 端粒酶的激活在乳腺癌的发生发展过程中起着重要作用，它作为一种新的肿瘤标志物和抗癌靶点，越来越受到人们的重视，已成为目前乳腺癌研究的新热点。本文综述了该领域的研究进展。
关键词：端粒酶 乳腺癌
端粒酶是一种核糖核蛋白酶，由RNA和蛋白质组成，具有逆转录酶的功能，能以自身的RNA为模板合成端粒DNA，从而维持端粒的长度。端粒是真核生物染色体末端的特殊结构，人类端粒是由10～15Kb的重复序列(TTAGGG)组成。在正常人体细胞，端粒随细胞分裂而进行性缩短，当达到一定程度，细胞就衰老死亡。端粒酶的激活可使端粒长度保持相对稳定，从而使细胞获得永生化，进一步发生癌变。端粒酶的激活在恶性肿瘤发生发展中的作用，日益受到人们的关注。本文就端粒酶在乳腺癌发生发展中的作用以及临床利用前景作一综述。
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1.端粒酶在乳腺癌发生发展中的作用
1994年Kim等[1]建立了高度敏感的TRAP法检测端粒酶的活性，才开始逐渐认识到端粒酶在恶性肿瘤发生发展过程中的作用，其在乳腺癌的发生发展中的研究也取得了重要进展。Hiyama等[2]研究发现，在140例乳腺癌组织中有130例为端粒酶阳性，端粒酶阳性率为93%；而55例相应癌旁组织中只有2例呈端粒酶阳性。另有许多研究显示端粒酶只表达在乳腺癌组织中[3，4]，而良性乳腺病变和正常乳腺组织中则多为阴性。要见端粒酶与乳腺癌的发生发展密切相关。
hiyama等[2]研究显示在乳腺癌各期中端粒酶阳性率为：Ⅰ期68%，Ⅱ期98%，Ⅲ期96%，Ⅳ期100%。且端粒酶的阳性率与肿块的大小以及淋巴结的转移也有相关性，肿块直径大于2cm者，端粒酶阳性率为98%，而小于2cm者为73%；有淋巴结转移者，端粒酶阳性率为97%，而无淋巴转移者则为81%。Kolquist[5]等应用原位杂交的方法研究了不同进展时期的乳腺癌组织中端粒酶催化亚基基因(TERT)的表达，发现TERT在乳腺癌发生的早期就有表达，随着肿瘤的进展，TERT在单个肿瘤细胞中的表达量不断增加，且表达TERT的肿瘤细胞数也相应增多，表明端粒酶在乳腺癌发生早期就有激活，并随肿瘤的发展而增加。Yashima和Imam等[6，7]研究也提示，端粒酶的激活是乳腺癌发生早期的分子事件，并在其发展中起重要作用。
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据众多研究[8，9]，人们提出了乳腺肿瘤癌变的端粒-端粒酶假说：在正常乳腺上皮细胞中端粒酶受到抑制或失活，从而使端粒长度随着细胞的分裂而逐渐缩短，当缩短到一定程度，可能触发细胞衰老的第一个死亡信号(M1)，于是细胞生长受到抑制，走向衰老或死亡。如果细胞被病毒转化(如SV40-T抗原)或发生基因突变(如p53)，则会渡过M1期，继续分裂生长，端粒继续缩短，进而引发细胞进入第二个死亡阶段(M2)，导致细胞死亡。但有少数细胞在此阶段端粒酶被激活，端粒得以延长维持，使细胞渡过M2期，成为永生化细胞，进而转化为乳腺癌细胞。
2.端粒酶活性在乳腺癌细胞中的调控机制
乳腺癌细胞中端粒酶的活性受到多种因素的影响和调节。Landberg等[10]研究显示，在乳腺癌组织中，细胞周期素CyclinD1和CyclinE的过度表达与端粒酶活性增加有显著相关性，认为端粒酶的活性可能依赖于这些细胞周期的调控因子。Zhu等[11]研究发现，端粒酶活性在乳腺癌细胞S期升高，G2/M期则下降，提示端粒酶的活性随着细胞周期的变化而变化。可见端粒酶的活性与乳腺癌细胞周期的调控有密切关系。
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li等[12]发现蛋白磷酸酶2A可抑制人乳腺癌细胞中端粒酶活性，而且抑制程度依赖于蛋白磷酸酶2A的浓度及其作用时间，这种抑制作用可被蛋白碳酸酶抑制剂所阻断，且内源性的蛋白激酶在ATR存在的情况下也可以逆转这种抑制作用。进一步研究显示蛋白激酶C能介导端粒酶蛋白组分hTERT(human telomerase-associated protein)和hTERT(human tclomerase reverse transcriptase)的磷酸化[13]，引起端粒酶活性的显著升高。结果表明蛋白质亚基的磷酸化和去磷酸化过程可以影响和调节端粒酶的活性及功能。
有些癌基因和抑癌基因也参与端粒酶活性的调控。新近Ross等[14]研究显示，乳腺癌癌端粒酶活性的增加与P53蛋白的聚集明显相关。另外，Myc基因也参与端粒酶活性的调节[15]。可见癌基因和抑癌基因在端粒酶活性的调节中起一定的作用。
3.端粒酶在乳腺癌诊断及治疗中的意义
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由于端粒酶在正常乳腺组织细胞中不表达，而特异性地表达在乳腺癌细胞中，且在乳腺癌的发生发展中起重要作用。因此，一方面我们可通过检测端粒酶的活性进行乳腺癌的早期诊断；另一方面，可将端粒酶作为一个新的乳腺癌治疗靶点。
端粒酶作为一种新的肿瘤标志物，在乳腺癌早期诊断中的地位和作用，越来越受到人们的重视和关注。Hiyama等[2]研究示，细针穿刺所得33个标本中，18个为端粒酶阴性，其中17个细胞学检查为细胞分化程度Ⅰ～Ⅲ级；而15个端粒酶阳性者中，有14个细胞学检查为Ⅳ～Ⅴ级，并且术后病理证实全部为浸润性导管癌，提示细针穿刺吸出物中端粒酶活性的检测对于乳腺癌的早期诊断很有意义。Sugino等[16]研究也显示端粒酶活性是一种新的很有价值的乳腺癌早期诊断指标。Villa等[17]检测细针穿刺吸出物中端粒酶活性来鉴别乳腺肿块的良恶性，结果发现在36个乳腺癌标本中有27个呈端粒酶阳性；而75个良性病变中，只有12个端粒酶呈阳性，端粒酶活性检测诊断乳腺癌的特异性为85%，灵敏度为75%，阳性预测值为60%。
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端粒酶抑制剂能否导致肿瘤细胞生长抑制或死亡，从而达到治疗乳腺癌的目的呢？Izbicka等[18]研究显示阳离子卟啉TMP4能抑制MCF-7细胞的端粒酶活性并具有时间及浓度依赖性，且将细胞生长阻止于G2/M期。Melana等[19]研究发现逆转录酶抑制剂AZT不仅能有效地抑制乳腺癌细胞中端粒酶的活性，并能抑制乳腺癌细胞的生长以及软琼脂集落形成能力。表明抗端粒酶治疗可能成为从分子水平上治疗乳腺癌的一种有希望的新手段，端粒酶抑制剂可能达到治疗乳腺癌的目的。目前端粒酶抑制剂的开发研究主要集中在以下几个方面：(1)针对端粒酶RNA成分利用反义技术制备出端粒酶反义DRNA或DNA，以及利用核酶等阻断或破坏RNA成份，从而达到抑制端粒酶活性的目的。(2)对端粒酶蛋白成份，特别是催化亚基的结构和功能进行阻断或破坏以抑制其活性。(3)通过对端粒酶活性的细胞内调节机制的调控来抑制端粒酶的活性。
4.存在的问题和展望
端粒酶的发现以及在乳腺癌细胞中的激活无疑丰富了人们对乳腺癌的认识，但仍存在许多问题有待阐明。如端粒酶的激活是乳腺癌发生发展过程中的关键分子事件，还是伴随效应呢？端粒酶活性在乳腺癌细胞中的调控方式以及影响因素有哪些？端粒酶抑制剂在乳腺癌治疗中的疗效及其可能产生的毒副作用又是怎样的呢？
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但对端粒酶深入细致的研究，将有助于阐明乳腺癌变的机制，为肿瘤的诊断和治疗提供新的理论基础。
参考文献
1.Kim NM et al.Science,1994;266:2011-2015
2.Hiyama E et al.J Natl Cancer Inst,1996;88:116-122
3.Shay JW et al.Eur J Cancer,1997;33:787-791
4.Tsao J et al.Clin Cancer Res,1997;3:627-631
5.Kolquist KA et al.Nat Genet,1998;19:182-186
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6.Yashima K et al.Clin Cancer Res,1998;4:229-234
7.Imam SA et al.Anticancer Res,1997;17:4435-4441
8.Shay JW et al.Exp Cell Res,1993;209:45-52
9.Gollahon LS et al.Oncogene,1996;12:715-725
10.Landberg G et al.Cancer Res,1997;57:549-554
11.Zhu X et al.Proc Natl Acad Sci USA,1996;93:6091-6095
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13.Li H et al.J Biol Chem,1998;273:33436-33442
14.Roos G et al.Int J Cancer,1998;79:343-348
15.Wang J et al.Genes Dev,1998;12:1769-1774
16.Sugino T et al.Int J Cancer,19996;69:301-306
17.Villa R et al.J Natl Cancer Inst,1998;90:537-539
18.Izbicka E et al.Cancer Res,1999;59:639-644
19.Melana SM et al.Clin Cancer Res,1998;4:493-696, http://www.100md.com