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编号:10277672
人体恶性实体瘤的分子诊断研究进展
http://www.100md.com 《肿瘤》 1999年第4期
     作者:许凯黎

    单位:上海市肿瘤研究所(上海 200032)

    关键词:

    肿瘤990401 多年来的肿瘤细胞生物学研究已充分表明,正常细胞向癌细胞恶性转化中,均需经历多步骤、多阶段的过程,其中包括启动阶段(Initiating stage),促进阶段(Promoting stage)和进展阶段(Progressing stage)。细胞在启动阶段仅表现为DNA损伤及突变,细胞表型(Phenotype)基本不变,形态学为癌前病变;促进阶段显示细胞表型及基因型(Genotype)明显改变,形态学已属癌变的原位癌;最终的进展阶段可出现癌细胞的浸润及转移。因此,癌细胞除可出现多种细胞表型及基因型的变异外,还涉及癌旁组织甚至整体水平的改变。当今人们认为人体正常细胞经由增生、间变两个时期约需20~30年之久,一旦癌细胞形成,即可在较短的时期内出现癌细胞的浸润及转移,以及导致患者死亡。因此人们期望通过某些检测方法能及时地对癌前期病变,原位癌及复发转移癌作出判断,从而可推动癌的预防,早期治疗及癌细胞复发转移的控制,以期降低癌症的发病率及死亡率。
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    随着近10多年来的肿瘤细胞生物学及分子生物学的深入研究,以及高灵敏分子生物学检测技术的发展并渗入医学各个领域,其中尤以肿瘤分子病理学的开创及发展,使人们充分认识到正常细胞转化成恶性细胞整个演变过程,均涉及到癌基因及相关基因的活化,抑癌基因的失活,以及某些染色体的片段的丢失。

    据以上所述的癌演变过程中出现系列的细胞内表型及基因的异常,可促使人们通过检测细胞异常变异,而应用于肿瘤演变中各个不同分期的临床诊断。显然,凡能反映肿瘤细胞恶性转化过程中各个阶段的细胞表型及基因型的特性,均可通称为肿瘤标志物。当今,人们可根据肿瘤标志物的生物学特征而分为生物标志(Biological Markers),血清标志(Serum Markers)及遗传标志(Genetic Markers)[1]。

    生物标志

    肿瘤流行病学及病因学研究表明90%左右的人体癌症的发生是由于环境因素所导致,其中以肺、肝、胃及肠癌更为突出。随着分子遗传学及肿瘤生物化学的研究进展,原有的经典流行病学以叙述性及资料统计分析的技术,已难适用于个体或群体癌的危险性评估。近年来,由于分子流行病学的崛起及发展,使人们更深入地认识到环境致癌剂进入细胞内,必须经过二相功能互补的酶系作用。第一相酶为致癌剂的活化酶,可使前致癌剂经酶催化而形成致癌剂,以促使细胞向恶性转化;第二相酶却使外来的前致癌剂失活或解毒,从而防止细胞癌变。烟草中苯并芘,黄曲霉毒素及多环芳香族等前致癌剂在进入细胞内,均需经第一相细胞色素氧化酶(CYP)代谢,使前致癌剂转化成致癌剂并与细胞内DNA结合,形成DNA致癌剂加合物(Adducts),进而激活癌基因及促使抑癌基因失活,最终导致细胞癌变。然而,最为典型的第二相酶为谷胱甘肽S-转移酶(GST),可与前致癌剂相结合,起到解毒的作用。在正常情况下,该二相酶均处于平衡状态,前致癌剂在细胞内无法活化。一旦机体内二相酶系失去平衡,第一相酶基因出现高表达而第二相酶基因为低表达时,可使前致癌剂活化,细胞恶性转化的机会增高。
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    现今肿瘤分子生物学的深入研究进一步提示,CYP基因及GST基因均具有多态性基因型及表型的表达,不同基因型及表型的多态性均可涉及到个体或人群罹患癌的危险性[2]。例如CYP206及CYP1A1与日本人的肺癌发生的危险性存在相关性,而在高加索人群中却无此关联。反之,GSTM1可起到防止前致癌剂对细胞遗传物的破坏,以及抑制DNA加合物的形成[3]。最近,瞿永华等[4]报道中国人CYP1A1等位基因突变型分布为22.3%与日本人突变型19.8%的分布相似,但明显高于高加索人的CYP1A1等位基因的分布3.2%~5.0%。

    另外,黄曲霉毒素B1(AFB1)进入人体内经CYP氧化后,活化之AFB1除与肝细胞DNA结合形成DNA-AFB1加合物外,还能与血清中白蛋白联结而成AFB-alb加合物,因此检测该类加合物在体内含量,可作为一种生物标志物来评价机体对AFB1暴露的程度[5]。
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    血清标志

    肿瘤标志的血清学研究已达150年之久,唯有在本世纪60年代初,前苏联学者Abelev及加拿大学者Freedman分别发现检测血清中AFP及CEA具有对人体原发性肝癌及结肠癌的诊断价值,才进一步推动血清肿瘤标志物的广泛研究[6]。

    肿瘤生物化学及免疫学的发展使人们认识到肿瘤细胞表型的变异,可使肿瘤细胞合成及分泌某些化学分子进入人体液内,由于这类分子与肿瘤细胞形成及发展相关,故称为血清肿瘤标志物。据于这类分子在血清中含量可涉及在肿瘤细胞内的合成和释放,故而不可避免地使人们认为肿瘤细胞在人体内的发展或消退,可能与血清标志物在体液中的浓度高低相关。然而深入研究的结果提示,人体血清中肿瘤标志物的浓度并不一定能与瘤体的大小呈正相关,这可能是由于肿瘤的原发灶来源不同以及细胞异质性等复杂因素所致。

    单克隆抗体技术的建立使抗体对抗原的识别具有一定特异性及稳定性,在此基础上相继发现一大批能识别与肿瘤相关的抗原或半抗原分子的单克隆抗体。但是,至今为止,人们仍未能发现“肿瘤特异性抗原”,而仅有肿瘤相关抗原存在。目前所知的肿瘤相关抗原基本可分为以下四种类型:
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    1.同一胚层来源的正常细胞分泌的抗原可在肿瘤细胞中出现过度的表达。

    2.胚胎性抗原在成年人肿瘤细胞中重新表达。

    3.细胞癌变过程中出现异常糖基化,导致肿瘤细胞产生转录后变异糖蛋白、糖脂及糖肽等。

    4.肿瘤细胞基因型的改变而导致某些癌基因过度表达,其基因产物蛋白分泌入血清。

    鉴于血清肿瘤标志物可通过人体血清检测,在临床上的用途较为广泛,其中包括高危人群的普查,早期诊断,肿瘤复发转移、疗效及预后的评估等。单克隆抗体能较为特异地识别肿瘤相关抗原,因此,现今临床上常用的这类肿瘤诊断试剂盒已达数十种之多。但因尚未发现肿瘤特异性抗原的存在,上述诊断试剂或药盒在临床上应用还仅仅局限于病程预后监视。

    近年来,大量实验提示肿瘤组织中血管形成是维持肿瘤细胞增殖、浸润及转移的主要条件,同时发现血管形成是受某些分子调控,其中包括血管内皮细胞生长因子(VEGF)及硷性成纤维生长因子(bFGF)[7]。现已观察到VEGF及bFGF基因的表达与肿瘤患者的生存率相关。由此可见,凡能刺激肿瘤组织中血管形成的各类分子,在一定程度上也可作为一种肿瘤标志物,以提示人体肿瘤的复发及转移[8]。
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    遗传标志

    肿瘤遗传标志的研究可追溯到1961年,Nowell及Hungerford发现慢性骨髓性白血病(CML)细胞中9号染色体长臂与22号染色体之间出现特异性移位t(9∶22)(q34∶q11),称为费城染色体(Ph1),为肿瘤特异性遗传标志奠定基础。

    近20年来的癌基因及抑癌基因的研究,使人们进一步认识到人体正常细胞向癌细胞演变,实际上是一种分子或基因病变,故癌症也可被称为一种基因疾患。同时随着灵敏度高、特异性强的分子生物学技术的发展以及肿瘤分子病理学的崛起,现已可通过检测某些分子或基因的变异而反映细胞的癌前病变、肿瘤细胞恶性程度、癌的复发及转移、以及肿瘤患者的生存期。

    至今为止,目前已能被认为与肿瘤相关并可在临床应用的遗传标志,大致可分为以下几种类型:1.染色体移位:CML的t(9∶22),急性早幼粒白血病的t(15∶17),非霍奇金淋巴瘤的t(14∶18)(q24∶q21),胃癌的t(11∶22);2.基因点突变:p53基因突变在大多数恶性实体瘤,K-ras基因点突变主要存在于肺癌、结肠癌及胰腺癌;3.基因丢失:BRCAⅠ、BRCAⅡ基因丢失在乳腺癌及卵巢癌,DCC基因丢失在结肠癌,p15、p16基因纯合性丢失在黑素瘤、肺癌、卵巢癌及其它癌症;4.基因可变性剪接:CD44基因可变性剪接在结肠癌及胃癌;5.基因扩增:erb B2基因扩增在乳腺癌、卵巢癌及肺癌、MYC基因扩增在神经母细胞瘤、乳腺癌、卵巢癌及肺癌,EGFR基因扩增在大多数上皮性恶性实体瘤;6.基因高表达:erb B2基因表达存在于乳腺癌及卵巢癌,突变型p53基因高表达存在于大多数恶性实体瘤。这类能提示肿瘤细胞演变过程中各个阶段的遗传物质变异,均可称为遗传标志[9,10]
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    随着分子病理学深入研究及其发展,人们已期望下一世纪的肿瘤诊断,将有可能从传统的显微镜形态学观念,转向分子水平检测[11]

    作者简介 许凯黎,男,大学本科,研究员。

    参考文献

    1 许凯黎.肿瘤分子诊断学研究进展.中国实验诊断学,1997,1(3):7

    2 London SJ, Daly AK, Leathart JBS, et al. Genetic polymorphism of CYP2D6 and lung cancer risk in African-American and Caucasians in Los Angeles County. Carcinogenesis, 1997,18:1203

    3 Ryberg D, Skang V, Hewer DH,et al. Genotype of glutathione transferase M1 and their significance for lung DNA adduct levels and cancer risk. Carcinogenesis,1997,18:1285
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    4 瞿永华,石于波,钟礼杰等.华人GSTM1,CYP1A1与2E1和APOE等等位基因的基因型.肿瘤,1998,18(1):17

    5 Qian GS, Ross RK, Yu MC,et al. A follow-up study of urinary markers of aflatoxin exposure and liver cancer risk in Shanghai, People's Republic of China. Cancer Epidemiol Biomark Preventi,1994,15:63

    6 张锦生.癌胚抗原与甲胎蛋白.见:许良中主编.实用肿瘤病理方法学.上海:上海医科大学出版社.1997:276

    7 Hanahan D, Folkman J, Patterns and emerging mechanisms of the angiogenic switch during tumorigenesis. Cell, 1996,86:353
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    8 Eppenderger U, Kueng W, Schlaeppi JM,et al. Markers of tumor angiogenesis and proteolysis independently define high- and low-risk subsets of node-negative breast cancer patients. J Clin Oncol, 1998,16(9):3129

    9 Sedido Y, Fong KM, Minna JD.Progress in understanding the molecular pathogenesis of human lung cancer. BBA, 1998,1378:F21

    10 Raj GV, Moreno JG, Gomella LG, Utilization of polymerase chain reaction technology in the detection of solid tumors. Cancer, 1998,82(8):1419

    11 Sidransky D, From microscopes to microsatellites: The molecular detection of cancer. Oncology Forum, 1998,2(2):3

    (收稿:1999-04-27), 百拇医药