抑癌基因及其产物类肿瘤标志物

ras基因……134

C-erbB-2基因……135

C-myc基因……136

C-met基因……137

mdm-2基因……138

Bcl-2基因……139

AR基因……140

Ki67基因……141

erk基因……141

C-fms基因……142

IGF-Ⅱ基因……142

Bcr-abl融合基因……142

c-ab1基因……143

c-fos与c-jun基因…143

MAGE基因……144

BI-1基因……145

GPC3基因……145

Rb1基因……147

P53基因……147

WAF-1基因……149

结肠、直肠腺瘤性息肉病基因……150

mmr基因……151

DCC基因……151

NF1基因……152

WT1基因……152

P16ink4a基因和P15ink 4b基因……153

P18ink4c基因和P19ink 4d基因……154

P21cip1基因……155

P27kip1基因……156

P57基因……157

E1A基因……157

FHIT基因……157

人类增殖抑制基因…158

Fas基因……158

蛋白翻译起始因子C2基因……159

自杀基因……159

BRCA1和BRCA2基因……160

nm23基因……160

Cripto基因……161

PS2基因……162

基因（gene）是合成功能蛋白或RNA分子所必需的全部DNA序列。一个典型的真核基因包括：①编码序列——外显子（exon）；②插入外显子之间的非编码序列——内合子（intron）；③5＇-端和3＇-端非翻译区（UTR）；④调控序列（可位于上述3种序列中）等部分。绝大多数真核基因是断裂基因（split-gene），外显子不连续。基因组（genome）是特定生物体的整套（单倍体）遗传物质的总和，基因组的大小用全部DNA的碱基对总数表示。人类基因组共有3×109（30亿）bp，共编码约10万个基因。每种真核生物的单倍体基因组中的全部DNA量称为C值（C-Value Paradox），与进化的复杂性并不一致。

真核生物基因组的特点有：①真核基因组DNA在细胞核内处于以核小体为基本单位的染色体结构中；②真核基因组中，编码序列只占整个基因组的很小部分（2%～3%）。真核基因组中DNA序列可分类为高度重复序列（重复次数＞105）、卫星DNA（Satellite DNA）和中度重复序列。

中度重复序列的特点有：①重复单位序列相似，但不完全一样；②散在分布于基因组中；③序列的长度和拷贝数非常不均一；④中度重复序列一般具有种属特异性，可作为DNA标记；⑤中度重复序列可能是转座元件（返座子）。

中度重复序列可分类为：①长散在重复序列（LINES）；②短散在重复序列（SINES）：长度＜500bp，拷贝数＞105。如人Alu序列LINEs：长度＞1　000bp（可达7kb），拷贝数104～105。

基因家族（gene family）是一组功能相似、核苷酸序列具有同源性的基因，可能由某一共同祖先基因（ancestral gene）经重复（duplication）和突变产生。基因家族的特点为：①基因家族的成员可以串联排列在一起，形成基因簇（gene cluster）或串联重复基因，如rRNA、tRNA和组蛋白的基因；②有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上，如珠蛋白基因；③有些成员不产生有功能的基因产物，这种基因称为假基因（Pseudogene）。

现代分子生物学研究表明，人类基因组由约10万个不同的基因组成，这些基因的选择性表达决定了机体整个生命过程，基因的表达控制着机体的生物学调节机制。在肿瘤的发生和不同发展阶段中，基因表达的变化，不仅有助于阐明肿瘤发病机制、说明肿瘤生物学特性、指导临床治疗，而且有助于检测高危人群，客观评价人群预防效果及预后，还能为进一步开展肿瘤的基因诊断和治疗提供重要的根据。

由于本书主要讨论的是TM在肿瘤临床诊断中的应用问题，为临床医生（特别是基层医院的临床医生）提供直接应用的参考资料，所以主要讨论基因的诊断问题，但也介绍某些基因靶点的治疗。目前，基因诊断主要通过病理诊断，是由一系列的单克隆抗体对病理切片的染色来完成，并通过肿瘤细胞增殖动力学的研究来了解基因的作用。细胞增殖动力学的研究，常用的手段有放射性核素3H标记的胸腺嘧啶核苷（3H-TDR）标记法、溴化脱氧尿嘧啶（Bromodeoxyuridine，BrdU）标记法、流式细胞分析（Flow cytometry）、增殖抗原［Ki-67和PCNA（proliferating cell nuclear antigen）］检测等，但都有一定的局限性，而且除了极个别的，如溴化脱氧尿嘧啶可以用于活体内研究外，都需要相当的研究设备和条件，而且多用于病理诊断上，因而在一般医院对这些项目的开展受到一定的限制。但是，基因知识是临床医生必须了解的知识部分，以下将对与肿瘤诊断相关的基因及其作用机制，作简单的介绍。

癌基因最初的定义是指能在体外引起细胞转化、在体内诱发肿瘤的基因。它是细胞内总体遗传物质的组成部分，人们将这类存在于生物正常细胞基因组中的癌基因称为原癌基因或细胞癌基因。在正常情况下这些基因处于静止或低表达的状态，不仅对细胞无害，而且对维持细胞正常功能具有重要作用；当其受到致癌因素作用被活化并发生异常时，则可导致细胞癌变。癌基因的名称一般用3个斜体小写字母表示，如myc、ras、src等。

人类肿瘤基因可以分为原癌基因和抑癌基因两大类。原癌基因的突变、扩增、重排、易位和抑癌基因的缺失，使正常的原癌基因变成癌基因，从而导致正常细胞转化为恶性肿瘤细胞。癌基因是广谱的TM，在一些肿瘤中常有共同的癌基因的异常表达。癌基因的高表达大多需用PCR法检测病理标本，个别癌基因可以通过血清用PCR法直接检测，如胰腺癌的ras基因。自从20世纪90年代以来，开始研究用免疫法（酶联免疫反应、蛋白印迹试验等）测定血清中的癌基因蛋白用于诊断肿瘤，拓宽了癌基因标志物的临床实用范围。

每一种肿瘤的生成与发展，涉及多种的癌基因，以胃癌为例，涉及的癌基因就有以下数十种：属生长因子及其受体的基因有：ras、C-erbB-2、C-met、C-myc、bcl-2、APC、P53、DCC、P21、P16、fas、bcl-2、bcl-x（s）、cycloxygenase-2、cyclinA、cyclinB1、p34cdc2、IRF-1、EGF-1、PDGF-A、Ag-NOR、TGF-1、high-mobility-group-1、bFGF、TGF-Ⅱ型受体、TFF2、AR、Cripto、CD44、erk及HSGC1等。还有一些与胃癌有关的其他因素，如EB病毒、HP、雌激素诱导基因PS2及ERD5，还涉及E-cadherin，caltractin gene、Trypsinogen、Erk、HEK、MMP-2、MAPK、MKP-1、Proteintyrosine kinase、protein-serine／threonine等信号转导相关基因及蛋白，以及cagA、PCNA、UGTA、copA、MIB、P300、BstUI等蛋白；还涉及免疫因素如IL-4、IL-8、CD24、CD44等；此外，胃癌的转移与nm23、CD44、P53、muc1、cerB-2等密切相关，涉及的基因多得令人眼花缭乱。胃癌相关基因主要以扩增、重排、缺失等方式导致其mRNA及蛋白呈高表达、低表达或不表达，以此来作用于细胞的不同阶段的不同环节，引起转导信号紊乱，最终导致胃癌的发生和发展。其他癌种各有不同，而在复杂性上是一致的。如此复杂的内容，不是我们基层医院的临床医生都要或都能深入研究的。但是有些内容，如促进和抑制肿瘤的发生和发展的基因，临床医生不仅有必要了解，而且还应该了解其某些机制，这样有助于临床工作。最起码当见到检验报告单上的有关内容时，应该知道它的意义，对患者的诊断起到什么作用，并给予必要的解释。

要了解有关基因标志物之前，要先了解细胞增殖动力学和细胞凋亡，还要了解癌基因与抑制基因在细胞调控中的简要作用机制。一个正常细胞从母代过渡到子代，要经历G1、S、G2和M等4个期（阶段），称为一个细胞周期。各期中进行以DNA合成和积累为主的不同变化过程，这些过程和整体的细胞群一样，都是在一系列调控因素的控制下进行的，使增加的细胞数和失去的细胞数保持基本相等。调控因素以基因为主，当基因发生改变时，细胞就有可能发生过度增生。细胞的超常增生是肿瘤发生的一个早期特征，测定细胞增生状况，不但可以探讨肿瘤的生物学特性、指导临床治疗，还有助于检测高危人群、客观评价人群预防效果及预后。

细胞的新陈代谢主要是通过细胞凋谢（亡）（apoptosis）实现的。细胞凋谢是细胞的一种自发性死亡现象，它发生于组织中散在的细胞，进展快而不易察觉到，所以不同于坏死（necrosis）的一种死亡方式。由于细胞凋谢是通过细胞内特殊的基因程序而发生的，故又称为程序性细胞死亡。其主要形态学变化特征是：细胞固缩呈圆形或卵圆形，失去与邻近细胞的连接，核染色质明显聚集在核膜周边呈半月形或固缩、裂解，进而胞膜内陷，细胞质向外伸出形成多个突起，随之脱落成为凋谢小体（apoptotic body）。凋谢小体的外面有胞膜包裹，内有完整细胞器，有些小体含有核碎片。凋谢小体有时被邻近的组织细胞吞噬，并在溶酶体的作用下被降解，故没有炎症反应或损伤。细胞凋谢是机体的一种基本生理机制，并贯穿于机体的整个生命活动过程，包括胚胎发育、新旧细胞的交替、某些组织的正常退化与萎缩、增生或肿瘤细胞的自发抑制等。

细胞凋谢现象的实际作用，是机体自我抑制过度生长的细胞群体，是一种自我稳定机制，而对肿瘤的发生起负面作用。现已证实，在正常组织和肿瘤中，有些肿瘤促进剂（如烟碱）可抑制由肿瘤坏死因子（TNF）、紫外线照射、化疗药物等介导的细胞凋谢。启动凋谢的3种主要受体-配体依赖性通路是：①Fas介导的通路：如Fas介导的肝细胞凋谢是细胞毒性T淋巴细胞发挥溶细胞活性途径之一，但在HCC形成中是否起重要作用尚无定论。②转化生长因子-β1（TGF-β1）受体和Activin受体介导的通路：两者均可在体内外诱导细胞凋亡，在肝癌细胞可高表达胰岛素受体1，阻碍TGF-β1介导的细胞凋亡，TGF-β1通过激活半胱天冬蛋白酶（caspase）及联信号通路促进细胞凋亡，在小鼠肝细胞中这一作用是P53非依赖性的。③肿瘤坏死因子-α受体介导的通路：但也有人发现，在肝癌、前列腺癌和子宫颈癌及其癌前病变中，细胞凋谢与细胞增生成明显的正相关，这些说明机体可能通过细胞凋谢清除部分超常增生的细胞。有作者在研究食管癌的癌变过程中发现，随着病变进展，细胞增生指标周期素（PCNA）和细胞凋谢指数（单位面积凋谢细胞和凋谢小体数）均呈升高趋势，但从增生到间变和癌，PCNA升高幅度明显高于凋谢指数的升高幅度，提示细胞凋谢与肿瘤的发生发展密切相关，而且与肿瘤的治疗和预后也有很大的关系。由于一些肿瘤中都有癌基因、抑癌基因及其产物异常表达，因而也是较佳的广谱肿瘤分子标志物。从20世纪80年代以来，癌基因的研究表明，参与细胞增生调控的基因主要有C-myc，Bcl-2等癌基因和P53，WAF-1等肿瘤抑制基因，其中在肿瘤发生、细胞死亡及其应用方面起重要作用的是肿瘤抑制基因P53。以下将对原癌基因和抑癌基因作简单的介绍。

最新的研究结果显示，癌症患者对治疗的反应如何也是由其遗传基因决定的。有作者调查了494名已经发生转移而且正在接受化疗的结肠癌患者，分析了遗传基因与患者生活质量之间的相关性，对与细胞健康有关的3个遗传基因DPYD、MTHFR和TYMS予以特别的关注。结果发现，与正常基因型的患者相比，DPYD存在变异的患者感觉到疲劳的可能性显著降低；除此之外，如果患者在TYMS基因附近存在一个特殊的标志，患者更有可能出现疼痛和疲劳感，但是预后是好的；MTHFR基因变异则与患者的生活质量没有明显的相关性。这些结果为个性化治疗提供根据，并在治疗肿瘤的同时，提高患者的生活质量。