細胞信號通路與癌症

發生　　一 背景知識　　核心提示：在各種疾病中，癌症可謂是「頭號殺手」。美國國立癌症研究院（NCI）根據歷年統計數據，估計2008年全美新增癌 症患者140多萬，全年因癌症而死亡的人數超過57萬人。衛生部腫瘤防治辦公室提供的數據顯示，我國每年癌症新發病例220 萬，因癌症而死亡的人數為160萬。我國的癌症發病、死亡和現患水平均居世界較高水平，並呈逐年上升的態勢，癌症防治任 務異常艱巨，新型療法的開發與新型藥物的研發工作刻不容緩。　　1 腫瘤與癌症　　腫瘤（tumor）是指在各種致瘤因素作用下，機體局部組織的細胞在基因水平上無法調控自身的生長過程，導致單克隆性異常增 生而形成的新生物。這種新生物常形成局部腫塊，因而得名。根據腫瘤的生長特性及其對機體的危害程度，一般分為良性腫瘤 和惡性腫瘤兩大類。這種分類對於腫瘤的診斷、治療以及預測疾病的發展情況都具有十分重要的意義。　　惡性腫瘤也稱作癌症（cancer）。它是一類由生長失控的異常細胞侵害正常組織器官所引起的疾病的統稱。癌細胞通過血液和 淋巴系統入侵機體的其它部位，從原發的部位到其它器官形成新的腫瘤的過程被稱為癌症轉移（metastasis）。生物體的所有組 織和部位都會發生癌變，目前已知的癌症種類超過100多種。大多數癌症以最初產生癌細胞的器官而得名，如直腸癌、肺癌 等；也有以癌細胞的細胞類型而命名的，如位於皮膚基底層的癌細胞被稱為皮膚基底細胞癌（basal cell carcinoma）。根據癌細 胞的特點和來源，癌症主要分為五大類（表1）。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 1／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　癌症病變的基本單位是癌細胞。通常情況下，細胞的分裂增殖和生長受到嚴格調控。以人為例，人體細胞損傷或衰老死亡後就 會被新生細胞取代，以維持正常的機體功能。絕大部分人體細胞都可以增殖，但這種增殖是有限度的。在某些外界和體內的因 素作用下，一些細胞的遺傳物質發生了改變，從而導致細胞增殖過程失控，這些細胞就成為了癌細胞（圖1）。癌細胞無止境 地增殖，大量消耗患者體內的營養物質。同時，癌細胞還能釋放出多種毒素，使人體產生一系列癥狀。如果未能及時發現與治 療，它就會轉移至全身各處生長繁殖，導致人體消瘦、無力、貧血、食欲不振、發熱及內臟器功能受損，最終導致死亡。　　2 癌基因與抑癌基因　　上個世紀七十年代以來，隨著分子生物學技術的不斷發展，癌症的研究步入了基因水平。人們發現，基因突變與癌症發生息息 相關。1976年，J. M. Bishop和H. E. Varmus發現宿主細胞基因組內含有與鳥類Rous肉瘤病毒高度同源的src基因，並首次提出細 胞癌基因（cellular oncogene, c-onc）的概念[1]，從而分享了1989年的諾貝爾生理醫學獎。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 2／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　顧名思義，癌基因（oncogene）就是指一類會引起細胞癌變的基因。其實，體內的癌基因有其正常的生物學功能，它的蛋白質 產物參與細胞正常的生長、分化和增殖。只有當細胞的癌基因被不適當地激活後，才會在沒有接收到生長信號的情況下仍然不 斷地促使細胞生長或使細胞免於凋亡，最後導致細胞癌變（圖2）。　　迄今為止，人們已經發現了近百種癌基因。此外，多種癌基因在進化上相當保守，如癌基因ras在酵母、果蠅、小鼠和人的正 常基因組均有存在，這也是癌基因具有正常功能的一個有力佐證。　　抑癌基因（anti-oncogene）又稱腫瘤抑制基因（tumor suppressor gene），是指能夠抑制細胞癌基因活性的一類基因，其功能是 抑制細胞周期，阻止細胞數目增多以及促進細胞凋亡。1987年G. Klein提出腫瘤抑制基因這個概念，使得腫瘤生物學的研究又向 前跨進了一步[2]。目前共發現十多種抑癌基因，p53基因是於1979年發現的第一個腫瘤抑制基因[3]。起初，它被認為是一種癌 基因，因為它能加快細胞分裂的周期；以後的研究發現只有在p53基因失活或突變時才會導致細胞癌變，才認識到它是一個腫 瘤抑制基因。　　3 細胞信號轉導　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 3／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　信號通路（signal pathway）的提出最早可以追溯到1972年，不過那時被稱為信號轉換（signal transmission）。1980年，M. Rodbell在一篇綜述中提到信號轉導（signal transduction），此後這個概念就被廣泛使用了[4]。信號通路是指能將細胞外的分子 信號經細胞膜傳入細胞內發揮效應的一系列酶促反應通路。這些細胞外的分子信號（稱為配體，ligand）包括激素、生長因 子、細胞因子、神經遞質以及其它小分子化合物等。當配體特異性地結合到細胞膜或細胞內的受體（receptor）後，在細胞內的 信號又是如何傳遞的呢？　　細胞內各種不同的生化反應途徑都是由一系列不同的蛋白組成的，執行著不同的生理生化功能。各個信號通路中上游蛋白對下 游蛋白活性的調節（包括激活或抑制作用）主要是通過添加或去除磷酸基團，從而改變下游蛋白的立體構象完成的。所以，構 成信號通路的主要成員是蛋白激酶和磷酸酶，它們能夠快速改變和恢復下游蛋白的構象。從細胞受體接收外界信號到最後做出 綜合性應答，不僅是一個信號轉導過程，更重要的是將外界信號進行逐步放大的過程。受體蛋白將細胞外信號轉變為細胞內信 號，經信號級聯放大、分散和調節，最終產生一系列綜合性的細胞應答，包括下游基因表達的調節、細胞內酶活性的變化、細 胞骨架構型和DNA合成的改變等（如圖3）。這些變化並非都是由一種信號引起的，也可以通過幾種信號的不同組合產生不同 的反應。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 4／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　原文檢索： 1. http://www.cancer.gov/cancertopics/what-is-cancer　　2. http://en.wikipedia.org/wiki/Signal_transduction　　二 癌症發生中的關鍵信號通路　　導讀：信號傳遞過程是細胞對外界刺激產生反應並最終引發特異性生物學效應的有效方式。幾十年的基礎研究正在逐漸闡明癌 症發生、生長和轉移過程中的關鍵信號通路，同時針對信號通路的藥物篩選也令治癒癌症成為可能。2008年10月份《癌細胞》　　（Cancer Cell）雜誌刊登了Mignon L. Loh博士領導的研究小組的成果，他們以白血病JMML為研究對象，通過流式細胞儀技術　　在單細胞水平上發現了JAK-STAT5信號通路才是癌細胞形成和生長的關鍵信號。這項成果為研究癌症的形成機制帶來了新的思　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 5／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　路，而未來採用單細胞檢測癌症的技術也為癌症的診斷和治療帶來契機。接下來，我們將逐一介紹包括JAK-STAT信號在內的 癌症發生過程中的幾大主要信號通路。　　1 JAK-STAT信號通路 1) JAK與STAT蛋白 JAK-STAT信號通路是近年來發現的一條由細胞因子刺激的信號轉導通路，參與細胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調節等許多 重要的生物學過程。與其它信號通路相比，這條信號通路的傳遞過程相對簡單，它主要由三個成分組成，即酪氨酸激酶相關受 體、酪氨酸激酶JAK和轉錄因子STAT。 (1) 酪氨酸激酶相關受體（tyrosine kinase associated receptor） 7）、GM-CSF（粒細胞/巨噬細胞集落刺激因子）、GH（生長激素）、EGF（表皮生長因子）、PDGF?7（IL-2?許多細胞因子 和生長因子通過JAK-STAT信號通路來傳導信號，這包括白介素2 （血小板衍生因子）以及IFN（干擾素）等等。這些細胞因子 和生長因子在細胞膜上有相應的受體。這些受體的共同特點是受體本身不具有激酶活性，但胞內段具有酪氨酸激酶JAK的結合 位點。受體與配體結合後，通過與之相結合的JAK的活化，來磷酸化各種靶蛋白的酪氨酸殘基以實現信號從胞外到胞內的轉 遞。 (2) 酪氨酸激酶JAK（Janus kinase） 很多酪氨酸激酶都是細胞膜受體，它們統稱為酪氨酸激酶受體（receptor tyrosine kinase, RTK），而JAK卻是一類非跨膜型的酪 氨酸激酶。JAK是英文Janus kinase的縮寫，Janus在羅馬神話中是掌管開始和終結的兩面神。之所以稱為兩面神激酶，是因為 JAK既能磷酸化與其相結合的細胞因子受體，又能磷酸化多個含特定SH2結構域的信號分子。JAK蛋白家族共包括4個成員： JAK1、JAK2、JAK3以及Tyk2，它們在結構上有7個JAK同源結構域（JAK homology domain, JH），其中JH1結構域為激酶區、 JH2結構域是「假」激酶區、JH6和JH7是受體結合區域（如圖4）。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 6／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　(3) 轉錄因子STAT（signal transducer and activator of transcription） STAT被稱為「信號轉導子和轉錄激活子」。顧名思義，STAT在信號轉導和轉錄激活上發揮了關鍵性的作用。目前已發現STAT家 族的六個成員，即STAT1-STAT6。STAT蛋白在結構上可分為以下幾個功能區段：N-端保守序列、DNA結合區、SH3結構域、 SH2結構域及C-端的轉錄激活區。其中，序列上最保守和功能上最重要的區段是SH2結構域，它具有與酪氨酸激酶Src的SH2結 構域完全相同的核心序列「GTFLLRFSS」。 2) JAK-STAT信號通路 與其它信號通路相比，JAK-STAT信號通路的傳遞過程相對簡單。信號傳遞過程如下：細胞因子與相應的受體結合後引起受體 分子的二聚化，這使得與受體偶聯的JAK激酶相互接近並通過交互的酪氨酸磷酸化作用而活化。JAK激活後催化受體上的酪氨 酸殘基發生磷酸化修飾，繼而這些磷酸化的酪氨酸位點與周圍的氨基酸序列形成「停泊位點」（docking site），同時含有SH2結 構域的STAT蛋白被招募到這個「停泊位點」。最後，激酶JAK催化結合在受體上的STAT蛋白髮生磷酸化修飾，活化的STAT蛋白 以二聚體的形式進入細胞核內與靶基因結合，調控基因的轉錄（如圖5）。值得一提的是，一種JAK激酶可以參與多種細胞因子 的信號轉導過程，一種細胞因子的信號通路也可以激活多個JAK激酶，但細胞因子對激活的STAT分子卻具有一定的選擇性。例 如IL-4激活STAT6，而IL-12卻特異性激活STAT4。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 7／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　3) JAK-STAT信號通路與白血病 JAK-STAT信號通路功能廣泛，目前許多研究都集中於免疫反應與免疫調控。結合最新一期《癌細胞》（Cancer Cell）雜誌刊 登有關STAT5信號與白血病JMML的關係，下面我們將著重介紹JAK-STAT信號通路與白血病的發病機制。 白血病是造血組織的惡性疾病，又稱「血癌」，是我國最常見的惡性腫瘤之一。該病居年輕人所患惡性疾病中的首位。與正常的 造血細胞相比，白血病細胞表現出截然相反的生物學特性。正常造血細胞在細胞因子的作用下不斷分化成熟，而白血病細胞則 表現為分化過程受阻，進而無限制地增殖，這提示細胞內信號通路的異常在白血病形成中起著重要的作用。很多研究成果都表 明，JAK-STAT通路的異常激活在白血病的病理機制中佔據著重要的地位。 在白血病細胞中普遍存在著JAK-STAT信號通路的持續激活，因此，STAT蛋白也就成為重點檢測的指標之一。STAT分子的過 量表達往往出現在很多惡性增殖性疾病中，而造血系統的腫瘤（包括白血病和淋巴瘤）中STAT家族被活化的種類最多，例如 STAT1、STAT3和STAT5就是白血病中最常見的持續激活的信號蛋白。不同類型的白血病細胞可以表現為一種或多種STAT蛋 白的異常激活，例如在淋巴細胞白血病和單核粒細胞白血病中，常見的是STAT5的持續激活；而骨髓系白血病細胞則以STAT3 持續激活為主。 激酶JAK對整個信號通路激活起著關鍵作用。迄今，我們已經在人體白血病細胞中發現了很多JAK基因的點突變，其中的一些 點突變造成激酶JAK持續激活STAT蛋白。最典型的例子就是JAK2 V617F突變（蛋白JAK2第617位的纈氨酸突變成苯丙氨酸） 造成JAK-STAT信號通路的異常激活。曾有一份針對白血病患者的統計結果顯示，222例AML（acute myeloid leukemia，急性骨　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 8／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　髓系白血病）患者中有4例出現JAK2 V617F突變，其中3例有MPD（myeloproliferative disorders，骨髓增生綜合症）病史。另 外，116例CML（chronic myeloid leukemia，慢性骨髓系白血病）患者中有9例出現JAK2 V617F突變。此外，JAK蛋白的其它突 變形式也與很多白血病類型緊密相關（表2）。　　4) 結語與展望 儘管大量證據顯示JAK-STAT信號通路的持續激活與白血病之間有著密切的關係，但白血病的產生是多個基因異常的結果，發 病過程也涉及多個步驟。因此，我們需要進一步研究以探究JAK-STAT信號與白血病形成中的詳細機制。另外，既然白血病的 發生與JAK-STAT的活化聯繫密切，那麼JAK和STAT等蛋白很可能是治療白血病最好的藥物靶點，針對這些蛋白設計特異性抑 製劑無疑會為白血病的治療帶來新的希望。 原文檢索： Constantinescu SN, Girardot M, Pecquet C. Mining for JAK-STAT mutations in cancer. Trends Biochem Sci. 2008 Mar; 33(3):122-31. Li WX. Canonical and non-canonical JAK-STAT signaling. Trends Cell Biol. 2008 Nov; 18(11):545-51. Kalaitzidis D, Gilliland DG. Going with the flow: JAK-STAT signaling in JMML. Cancer Cell. 2008 Oct 7; 14(4): 279-280　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 9／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　2 p53信號　　1) p53基因的發現　　p53基因是迄今發現與腫瘤相關性最高的基因。1979年，Lane和Crawford在感染了SV40的小鼠細胞內分離獲得一個與SV40大T 抗原相互作用的蛋白，因其分子量為53 kDa，故而取名為p53（人的基因稱為TP53）[3]。起初，p53被誤認為是癌基因，直到上 個世紀90年代，人們才認識到引起腫瘤形成或細胞癌變的p53蛋白是p53基因的突變產物。野生型p53基因是一種重要的抑癌基 因，它是細胞生長周期中的負調節因子，在細胞周期調控、DNA損傷修復、細胞分化、凋亡和衰老等許多過程中發揮了重要的 生物學功能，因而被譽為「細胞衛士」（如圖6）。隨著研究的深入，人、猴、雞、大鼠、非洲爪蟾和斑馬魚等多種模式動物的 p53基因也相繼被克隆。　　其中，人類TP53基因定位於染色體17P13.1，小鼠p53基因被定位在11號染色體上，並在14號染色體上發現無功能的假基因。在 這些進化程度迥異的動物中，它們的p53基因結構卻異常保守，基因全長16-20kb，都由11個外顯子和10個內含子組成。其中第1 個外顯子不編碼結構域，外顯子2、4、5、7、8則分別編碼5個進化上高度保守的結構域，轉錄形成約2.5 kb的mRNA。之後，在 基因同源性的基礎上又陸續發現了p53家族的其它成員，分別是p73和p63，它們也因各自的分子量而得名，具有和p53相似的結 構和功能。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 10／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　2) p53信號通路　　p53基因受多種信號因子的調控。例如：當細胞中的DNA損傷或細胞增殖異常時，p53基因被激活，導致細胞周期停滯並啟動 DNA修復機制，使損傷的DNA得以修復。然而，當DNA損傷過度而無法被修復時，作為轉錄因子的p53還可進一步激活下游促 凋亡基因的轉錄，誘導細胞凋亡並殺死有DNA損傷的細胞。不然，這些DNA損傷的細胞就可能逐漸脫離正常的調控，有可能最 終形成腫瘤。　　雖然正常狀態下p53的mRNA水平很高，而且有大量蛋白質合成，但p53蛋白容易降解，所以正常細胞內p53蛋白水平很低。蛋白 的泛素化（ubiquitination）修飾是細胞內蛋白代謝過程中的最普通的降解方式，p53蛋白的降解也是通過泛素化來實現的。 MDM2是一種特異性針對p53的泛素化E3連接酶，它可直接與p53蛋白結合來促進p53蛋白的泛素化降解，並在細胞內p53蛋白動 態平衡中發揮關鍵的作用。MDM2本身也可被p53蛋白激活，因此MDM2是p53通路中重要的負反饋調節因子（negative feedback regulator）（如圖7）。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 11／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　3) p53與腫瘤　　p53基因敲除小鼠雖然可以產生後代，但其生長發育過程中會出現高頻率的自發性腫瘤，這提示p53蛋白與腫瘤之間存在密切的 關係。事實上，目前TP53基因是與人類腫瘤的相關性最高的基因，與50%以上的人類惡性腫瘤有關，而且現正已在超過51種人 類腫瘤病例中發現TP53基因的異常表達和功能失活。TP53基因突變是其功能失活的主要原因，至今已發現400多種TP53基因突 變類型，其中147種與胃腸道腫瘤有關，而最常見的突變方式是點突變。通過分析大量腫瘤病例中的TP53突變位點，證實腫瘤 中95.1%的p53點突變位點發生在高度保守的DNA結合區，尤以第175、245、248、249、273和282位點的突變率最高（如圖 8）。此外，某些點突變改變了p53的空間構象，影響了p53蛋白與MDM2和p300等蛋白的相互作用。另一些點突變發生在p53的 核定位信號區，使p53無法進入細胞核發揮轉錄激活的功能。不同腫瘤的TP53基因突變位點並不一致，例如：結腸癌中G:C→A: T轉換佔到79%；在乳腺癌中，G→T顛換佔到1/4，而這種突變在結腸癌十分少見；淋巴瘤和白血病的TP53基因突變方式與結腸 癌相似；在肺癌中G:C→T:A突變最普遍，而食道癌中發生G→T顛換的頻率很高。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 12／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　目前看來，在腫瘤形成的複雜網路和調控體系中，p53是最主要的因素。有人認為p53是很好的腫瘤診斷標誌物，可以作為癌症 早期診斷的重要指標。認識到p53基因的重要作用後，全世界數以千計的分子生物學家正在拋開原來的課題轉而研究p53，希望 以此作為攻克癌症的突破口。科學家相信，利用p53基因發現並治療癌症的前景非常廣闊。除了基因治療，研究人員正在篩選 可以影響p53基因上下游調控的小分子化合物。羅氏製藥公司開發的一種名為nutlins的小分子化合物，能夠干擾p53和MDM2之 間的調控關係，有望成為一種有效的抗癌藥物。　　原文檢索：　　Vousden KH, Lu X. Live or let die: the cell』s response to p53. Nature Reviews Cancer. 2002 Aug; 2(8): 594-604.　　3 NF-κB信號　　1975年，E. A. Carswell和L. J. Old等人發現已接種卡介苗的小鼠注射脂多糖後，小鼠血清中產生了一種可引起動物腫瘤組織出血 壞死的物質，該物質對體外培養的多種腫瘤細胞株都具有細胞殺傷作用，於是他們將這種物質命名為腫瘤壞死因子（tumour necrosis factor, TNF）[5]。TNF是迄今發現的抗腫瘤效果最強的細胞因子。1984年起，歐美國家就開始把TNF的基因工程產品應　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 13／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　用到癌症臨床治療中，並一度取得轟動的成果，然而最終由於毒副作用嚴重而被迫終止。九十年代末以來，隨著基礎研究的深 入和基因工程技術的發展，科學家研製出一些高效、低毒的TNF變構體，從而重新確立了TNF在抗腫瘤中的重要地位，掀開了 TNF在腫瘤研究和治療中的新篇章。　　1)　　TNF簡介　　TNF是一種糖蛋白，它以兩種形式存在：TNF-a和TNF-b。TNF-a由單核細胞和巨噬細胞產生，它可引起腫瘤組織出血壞死，而 脂多糖（Lipopolysaccharides, LPS）是較強的刺激劑。TNF-b是一種淋巴因子，又稱淋巴毒素（lymphotoxin, LT）。抗原或絲裂 原均可刺激T淋巴細胞分泌TNF-b，具有腫瘤殺傷及免疫調節功能。　　人的TNF-a基因長2.76 kb，由4個外顯子和3個內含子組成，定位在第六號染色體上。人TNF-a前體由233個氨基酸組成，含有76 個氨基酸殘基的信號肽，切除信號肽後形成157個氨基酸的成熟型非糖基化的TNF-a。通過基因工程方法改造後的TNF-a具有更 好的生物學活性和抗腫瘤效果。　　2) TNF與NF-kB信號通路　　TNF-a與TNF-b分子結構相似，所發揮的生物學效應相近。胞外因子TNF-α以三聚體形式發揮信號轉導功能，與TNF受體 （TNF receptor, TNFR）結合引起受體多聚化，這種多聚化使得TNF受體與細胞質中TRADD分子發生相互作用。TRADD招募相 應蛋白後介導兩條轉導通路：一條是通過TRAF2和RIP分子誘導NF-κB的活化，參與抗凋亡；另一條是通過FADD分子導致細 胞凋亡。TNFR只有在蛋白合成受阻的情況下才會誘導凋亡，下面我們將著重介紹由TNF激活的NF-kB信號通路。　　NF-kB（nuclear factor-kappa B）是1986年從B淋巴細胞的細胞核抽提物中找到的轉錄因子[6]，它能與免疫球蛋白kappa輕鏈基因 的增強子B序列GGGACTTTCC特異性結合，促進κ輕鏈基因表達，故而得名。它是真核細胞轉錄因子Rel家族成員之一，廣泛 存在於各種哺乳動物細胞中。迄今為止，在哺乳動物細胞內共發現5種NF-kB/Rel家族成員，它們分別是RelA（即p65）、 RelB、C-Rel、p50/NF-kB1（即p50/RelA）和p52/NF-kB2。這些成員均有一個約300個氨基酸的Rel同源結構域（Rel homology domain, RHD）。這個高度保守的結構域介導Rel蛋白形成同源或異源二聚體，該結構域也是NF-kB與靶基因DNA序列的特異性 結合區域。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 14／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　細胞內NF-kB的活化過程受到精細調控。通常情況下，在細胞質中的NF-kB處於失活狀態，與抑制蛋白IkB（inhibitory protein of NF-kB）結合成三聚體複合物。當出現TNF-a信號、炎症因子以及LPS、紫外線等外界刺激時，細胞因子與細胞膜表面的TNF受 體結合後，TNF受體發生多聚化並與細胞質中TRADD分子發生相互作用。TRADD招募TRAF（TNFR-associated factor）和激酶 RIP（receptor interacting protein），由RIP將信號傳遞給IKK（IkB kinase）。在NF-kB信號通路中IKK扮演了非常重要的角色， 儘管上游信號路徑的不同，但是最終都彙集到IKK。IKK由a、b和g三個亞基組成，作為激酶的IKK能使IkB的a亞基的Ser32和 Ser36殘基和b亞基的Ser19和Ser23殘基磷酸化。IkB隨即從p50/p65/IkB異源三聚體中解離出來，經泛素化修飾後通過蛋白酶體降 解。於是，受到IkB抑制的NF-kB得以暴露其核定位序列（nuclear localization signals, NLS），迅速從細胞質進入細胞核內，與核 內DNA上的特異序列相結合，從而啟動或增強相關基因的轉錄（如圖9）。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 15／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　3) NF-kB信號通路與癌症　　NF-kB具有明顯的抑制細胞凋亡的功能，與腫瘤的發生、生長和轉移等多個過程密切相關。在人類腫瘤尤其是淋巴系統的惡性 腫瘤中，常可發現NF-kB家族基因的突變。NF-kB家族與癌症相關性的第一個線索是c-Rel基因的發現，它是禽類逆轉錄病毒癌基 因v-Rel在細胞內的同源基因。該病毒在雞體中造成多種造血細胞惡性轉化，引起淋巴癌的發生。由於NF-kB的下游基因包括 CyclinD1和c-Myc，因此NF-kB的持續激活會刺激細胞生長，導致細胞增殖失控。NF-kB在很多癌細胞中表達異常，如在75％的 乳腺癌樣品中NF-kB2的表達比鄰近的正常組織高很多倍。腫瘤細胞遷移並浸潤到周圍組織是腫瘤擴散和轉移的前提條件。NFkB對腫瘤轉移具有明顯的促進作用，它能促進腫瘤轉移相關基因ICAM-1、VCAM-1、MMP-9等的表達。NF-kB還能誘導血管內　　皮生長因子VEGF的表達，促進血管形成。此外，NF-kB還能通過調節COX2等基因的表達來促進腫瘤生長。　　NF-kB與腫瘤治療息息相關。IFN-a、IFN-b、TNF-a、IL-2、G-CSF、GM-CSF和EPO是迄今為止被批准用於臨床腫瘤治療的幾種 細胞因子，其中前6種生長因子已被證實與NF-kB的信號通路有關。目前，國內外主要以NF-kB為靶點，使用抗氧化劑抑制NFkB活性以及針對p65和p50設計小分子干擾RNA（siRNA）抑制NF-kB合成等方法作為癌症的治療策略，而且在動物實驗及細胞　　培養中取得不同程度的療效，但是離臨床應用還有很大距離。由於TNF-a具有很好的抗腫瘤作用和多種免疫調節功能，許多國 家開展了用TNF治療癌症的臨床研究。動物實驗和臨床實驗均表明，TNF-a對某些腫瘤具有明顯的抑制作用，但是由於不能很 好地區分癌細胞和正常細胞，使用TNF-a後副作用較大，這為其大規模臨床應用造成困難。應用基因工程改造得到低毒高效的 TNF-a變構體，對某些腫瘤的治療效果尤佳。將TNF-a與其它具有腫瘤抑制作用的細胞因子，如IL-2、IFN-g等聯合使用，既可 減少用藥量、降低毒副作用，又可提高療效，因而有望更快地大量應用於臨床。　　4 Ras、PI(3)K和mTOR信號　　1) 控制腫瘤生長的Ras、PI(3)K和mTOR信號　　隨著人類基因組測序的完成，目前已發現了幾百種蛋白激酶。根據它們結構上的相似性，這些激酶可分為多個蛋白家族，在細 胞的增殖、生長、分化和凋亡等過程中發揮重要的生物學功能。Ras、PI(3)K和mTOR就是一類與細胞增殖緊密相關的蛋白激　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 16／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　酶。　　真核細胞的正常生長受到周圍環境所提供的養分的限制。Ras和PI(3)K信號通過調控下游分子mTOR，在調控細胞生長方面起著 關鍵作用。在絕大多數的人腫瘤細胞中，Ras和PI(3)K信號通路中的關鍵調控因子都發生了明顯的突變。究其原因，人們發現這 條信號通路如果發生突變，就會導致細胞的存活和生長不再受到養分等環境條件的限制，進而誘導細胞癌變。　　Ras、PI(3)K和mTOR是目前研究得最為清楚的信號通路之一。下面，我們將簡單地介紹一下這條信號通路中的幾個關鍵組分：　　(1) PI(3)K是英文phosphatidylinositol-3-kinase（磷脂醯肌醇-3-激酶）的縮寫。它是一個包括許多脂質激酶的家族，由一個調節亞 基（p85）和一個催化亞基（p110）組成。當配體與膜受體結合後，受體激活p85並招募p110，進而催化膜內表面的PIP2 （phosphatidylinositol 4, 5-bisphosphate）生成PI3P（phosphatidylinositol 3-phosphate）。PI3P作為第二信使，進一步激活AKT和 PDK1（phosphoinositide-dependent kinase 1）。　　(2) AKT又稱作PKB（protein kinase B），是PI3K重要的下游分子，包括至少3種形式，分別為AKT1、AKT2和AKT3。它們對於 調控細胞的生長、增殖、存活以及糖代謝都起著十分重要的作用。　　(3) mTOR（mammalian target of rapamycin）是一類絲/蘇氨酸激酶。1991年，人們在酵母中發現了雷帕黴素（rapamycin）的作 用靶點，取名為TOR[7]。與酵母相比，哺乳動物的TOR蛋白在進化和功能上高度保守，也就相應地稱為mTOR[8]。mTOR蛋白 的C末端具有激酶活性，它是細胞生長和增殖的關鍵調節分子，可接收生長因子、營養、能量等多種信號，並通過PI3K/AKT或 Ras/ERK信號通路來發揮作用，而對mTOR信號通路的抑制可以使細胞停滯在G1期而觸發細胞凋亡。　　簡單地說，當EGF、胰島素等生長因子結合到細胞膜表面的酪氨酸激酶受體（receptor tyrosine kinase, RTK）後，RTK通過其酪 氨酸激酶活性分別激活兩個關鍵的信號轉導分子：小G蛋白Ras和激酶PI(3)K，再由Ras和PI(3)K共同激活下游關鍵分子mTOR （如圖10）。激活後的mTOR蛋白促使底物S6K（S6 kinase）和4EBP1（4E binding protein 1）發生磷酸化。由於這兩個底物都 是蛋白翻譯過程中關鍵性的調節因子，它們的磷酸化導致核糖體蛋白合成的起始和增加。此外，胞外營養物質氨基酸、ATP等 也能調控mTOR的激酶活性。於是，mTOR蛋白整合生長因子和環境養分兩種信號，通過嚴格調控細胞有絲分裂和代謝響應不 同的環境條件，保證細胞只在有利的環境下增殖。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 17／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　值得注意的是，一些腫瘤抑制因子，如TSC1、TSC2和LKB1在營養匱乏的條件下減弱了mTOR信號通路的強度。相應地， TSC1、TSC2或者LKB1的失活突變，就會導致相似的癌症癥狀，並具有共同的臨床表現。因此，這條確保細胞在環境適宜條件 下發生增殖的信號通路，在被癌細胞利用後就可以使癌細胞在養料匱乏的條件下存活並生長。　　在篩選激酶抑製劑的過程中，人們設計了一系列針對mTOR、PI(3)K、RTKs和Raf等激酶的藥物。在癌症的分子機理研究中，盡 管這條信號通路研究得最透徹，但這些激酶在細胞和生物體內的生理功能遠比我們想像的要複雜。　　2) Ras-Raf通路與癌症　　1982年，美國科學家R.A. Weinberg等人從膀胱癌細胞中克隆得到第一個人類癌基因，由於它和之前發現的鼠肉瘤病毒基因c-ras 高度同源，故而被命名為ras基因（rat sarcoma）[9]。Ras基因在進化中高度保守，廣泛存在於各種真核生物細胞中。哺乳動物 的Ras蛋白家族有三個成員，分別是H-ras、K-ras和N-ras。由於Ras蛋白的相對分子量是21 kDa，故又被稱為p21。Ras蛋白定位 於細胞膜內側，為GTP/GDP結合蛋白，通過GTP與GDP的相互轉化來調節信號通路的傳遞；之後，人們又發現了Ras的直接效 應因子Raf-1[10]，這就將Ras和ERK/MAPK信號通路聯繫起來。在高等生物中，Raf絲/蘇氨酸激酶家族由三個成員組成，分別為 A-raf、B-raf和C-raf（也稱Raf-1）。　　隨著研究的深入，Ras信號通路構成一個複雜的網路。簡單地說，被生長因子激活的酪氨酸激酶受體RTKs以直接或間接的方式 結合GRB2（growth factor receptor-bound protein 2）。GRB2與受體RTK結合後招募鳥苷酸交換因子SOS蛋白定位在與Ras相鄰的 細胞膜上。這樣，SOS與Ras形成複合體後，GTP取代GDP與Ras結合，Ras被激活；而當GTP被水解成GDP後，Ras失活。Ras蛋　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 18／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　白被激活後，產生一系列級聯放大反應。首先，它招募細胞漿內的Raf1蛋白至細胞膜上。之後，Raf激酶磷酸化MAPK激酶 （MAPKK，又稱MEK），再由MEK激活ERK1/2（extracellular signal regulated kinase，又稱MAPK）。ERK被激活後，轉至細 胞核內並直接激活轉錄因子，產生相應的生物學效應（如圖11）。需要特別指出的是，Raf的激活並不完全依賴於Ras，ERK也 能被除Ras之外的其它蛋白激活。這表明信號通路級聯反應中的每一個信號蛋白都可能被多個上游蛋白所控制，而它們也可以 有多個下游的靶蛋白，從而形成一個極其複雜的網路調控結構。　　隨著信號通路研究的拓展，人們開始研究Ras信號致癌的機理。在超過60%的人類惡性黑色素瘤中，都發現了B-raf的激活突變， 這種突變還存在於一些直腸癌以及甲狀腺和肺部的腫瘤中。B-raf突變後，在某些情況下與C-raf形成異源二聚體，隨後持續地激 活下游的ERK信號，並最終激活蛋白激酶mTOR（如圖11）。腫瘤細胞中也存在不涉及Ras本身的突變而又持續激活Ras的情 況。NF1基因是最早被發現的腫瘤抑制基因之一，它是一個GAP蛋白（GTPase-activating protein）。NF1基因缺失突變後，由於 GTP水解的減少而導致GTP結合形式的Ras蛋白的積累，從而提高Ras的活性。除此之外，降低miRNA let-7的表達使靶基因Ras mRNA增加，也能提高Ras的活性。這裡所提到的這些蛋白成分都是未來很好的藥物靶點分子。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 19／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　3) Ras-PI(3)K信號通路與癌症　　早在20年前，PI(3)K信號就被視為一條與病毒癌基因密切相關的信號通路。最近5年，人們發現在所有的散發性腫瘤中這條信號 通路最常見。在淋巴瘤、卵巢癌、乳腺癌、胰腺癌、腎癌、肺癌、前列腺癌以及其它癌症中這條通路都具異常性。PI(3)K信號 通路可以通過激活RTK和Ras，進而活化下游的靶蛋白mTOR。需要指出的是，絲/蘇氨酸蛋白激酶AKT家族的很多成員都是PI (3)K信號通路在癌症中的重要靶點，例如在10%～20%的胰腺癌、40%的肝癌和50%的結腸癌中都可以檢測到AKT2的突變。這 條通路中另一個關鍵的調節因子是PTEN（phosphataseα基因的大量表達，這是PI(3)K信號通路在癌細胞中異常激活的有力證 據。在一些原發性結腸癌和卵巢癌中也檢測到PI(3)K調控亞基p85 and tensin homolog），作為重要的腫瘤抑制基因，它的突變將 會導致第二信使PIP3的大量積累，過度激活下游的mTOR通路而使細胞發生癌變。　　4) 結語　　Ras-Raf和Ras-PI(3)K以及其所激活的mTOR信號通路涉及了多個癌基因和抑癌基因的激活和失活，與腫瘤的發生密切相關，日　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 20／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　益成為腫瘤研究的熱點。這些基礎研究將為癌症的治療提供更多的方案。在過去的幾年中，激酶mTOR的三種抑製劑，分別是 雷帕黴素的類似物everolimus、deforolimus和前體temsirolimus已經進入臨床試驗階段。隨著這些研究的深入，我們相信會有更 多的針對這些信號通路中的分子藥物被篩選出來，為最終診治癌症提供良方。　　原文檢索：Shaw RJ, Cantley LC. Ras, PI(3)K and mTOR ignaling controls tumour cell growth. Nature. 2006 May 25; 441(7092): 424-430.　　5 Wnt信號　　Wnt信號通路廣泛存在於無脊椎動物和脊椎動物中，是一類在物種進化過程中高度保守的信號通路。Wnt信號在動物胚胎的早期 發育、器官形成、組織再生和其它生理過程中，具有至關重要的作用。如果這條信號通路中的關鍵蛋白髮生突變，導致信號異 常活化，就可能誘導癌症的發生。1982年，R. Nusse和H.E. Varmus在小鼠乳腺癌細胞中克隆得到第一個Wnt基因，最初它被命 名為Int1（integration 1）[11]。後來的研究發現小鼠Int基因與果蠅的無翅基因wg（wingless）為同源基因，因而將兩者合稱為 Wnt。H.E. Varmus 本人也因他在癌症研究中的傑出貢獻而獲得1989年的諾貝爾生理醫學獎。　　1) Wnt信號通路　　Wnt是一類分泌型糖蛋白，通過自分泌或旁分泌發揮作用。Wnt信號通路的主要成分包括：分泌蛋白Wnt家族、跨膜受體 Frizzled家族、CK1、Deshevelled、GSK3、APC、Axin、β-Catenin、以及轉錄因子TCF/LEF家族。　　Wnt信號通路是一個複雜的調控網路，目前認為它包括三個分支：經典Wnt信號通路，通過β-Catenin激活基因轉錄；Wnt/PCP 通路（planner cell polarity pathway），通過小G蛋白激活JNK（c-Jun N-terminal kinase）來調控細胞骨架重排；Wnt/Ca2+通路， 通過釋放胞內Ca2+來影響細胞粘連和相關基因表達。　　一般提到Wnt信號通路主要指的是由β-Catenin介導的經典Wnt信號通路。下面我們將簡單介紹一下經典Wnt信號通路的主要成 分：　　(1) Frizzled（Fzd或Frz）：分泌型糖蛋白Wnt的細胞膜上受體，為7次跨膜蛋白，結構類似於G蛋白偶聯型受體。FZD胞外的N　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 21／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　端有一個富含半胱氨酸的結構域（cysteine rich domain, CRD），能與Wnt結合。　　(2)Dishevelled（Dsh或Dvl）：Dsh蛋白在細胞質中接受上游信號，通過抑制APC、Axin以及GSK3β等蛋白形成的複合物的功 能，穩定細胞質中遊離狀態的β-Catenin蛋白。細胞質中積累的β-Catenin蛋白進入細胞核與TCF/LEF家族的轉錄因子結合，從 而開啟了下游靶基因的轉錄。　　(3)GSK3β：是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。在沒有Wnt信號時，GSK3β能將磷酸基團加到β-Catenin N端的絲氨酸/蘇氨酸殘 基上，磷酸化的β-Catenin經β-TRCP泛素化共價修飾後，被蛋白酶體（proteasome）降解。　　(4) CK1（casein kinase 1，酪蛋白激酶1）：能將β-Catenin的Ser45位點磷酸化，隨後GSK3β將β-Catenin的Thr41、Ser37、 Ser33位點磷酸化。　　(5) Axin：是一種支架蛋白，具有多個與其它蛋白作用的位點，能與APC、GSK3β、CK1等形成β-Catenin降解複合物。此外它 還與Dishevelled、PP2A（protein phosphatase 2A）等wnt信號的其它組分相互作用。　　(6) TCF/ LEF：是一類具有雙向調節功能的轉錄因子，它與Groucho結合可以抑制基因轉錄，而與β-Catenin結合則促進下游靶 基因的轉錄。　　當細胞沒有接受Wnt信號刺激時，細胞質內大部分的β-Catenin與細胞膜上Cadherin蛋白結合使之附著於細胞骨架蛋白肌動蛋白 上，參與細胞的黏附作用。而少部分的β-Catenin被磷酸化後，與GSK3β等形成降解複合物，最終通過泛素化修飾而降解。 Wnt信號的激活就是指分泌型的配體蛋白Wnt與膜表面受體蛋白FZD結合後，激活胞內蛋白DVL。DVL通過抑制GSK3β等蛋白 形成的β-Catenin降解複合物的降解活性，穩定細胞質中遊離狀態的β-Catenin蛋白。胞漿中穩定積累的β-Catenin進入細胞核後 結合LEF/TCF轉錄因子家族，啟動下游靶基因（如c-myc、Cyclin D1等）的轉錄。我們可以把Wnt信號通路簡單概括為： Wnt→FZD→DVL→β-Catenin降解複合體解散→β-Catenin入核→TCF/LEF→下游基因轉錄（如圖12）。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 22／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　2) 經典Wnt信號通路與癌症　　雖然研究人員很早就發現了Wnt信號通路的許多成員，但是直到十年之後，人們才真正將Wnt信號通路和癌症聯繫起來。1993 年，Vogelstein等人報道腫瘤抑制因子APC（adenomatous polyposis coli，腺瘤性結腸息肉病蛋白）和β-Catenin之間存在著相互 作用。他們發現大約85%的人結腸癌中APC基因都發生了突變，其缺失突變會導致結腸癌中的腺瘤性息肉。在Wnt信號通路中， β-Catenin的穩定性與APC蛋白密切相關。APC蛋白可作為一個載體將β-Catenin和GSK3β聯繫起來，促進GSK3β磷酸化βCatenin氨基端保守的Ser/Thr位點，並促使β-Catenin降解。在腫瘤細胞中，APC基因的突變導致APC蛋白不能與β-Catenin相互 作用，同時也失去了對β-Catenin表達水平的調節。Β-Catenin在胞漿內大量積聚並進入細胞核，與TCF/LEF轉錄因子結合，激 活相關基因的轉錄，從而導致了細胞增殖異常和腫瘤發生。　　Β-Catenin本身的突變也可能造成癌症。Β-Catenin基因的突變可以造成β-Catenin蛋白無法被磷酸化和泛素化降解，致使βCatenin在胞漿內大量聚集，從而進入細胞核並激活與細胞分裂和生長調控相關的基因（如c-myc和Cyclin D1等基因），導致細 胞增殖失控而致癌。最初，人們只在大約10%的散發性大腸癌樣本中發現了β-Catenin基因的突變。隨後，研究人員檢查了超過 3500份的癌症樣本，包括結腸癌、黑色素瘤、肝細胞瘤、脊髓母細胞瘤、消化道腫瘤等，發現在超過700個癌症病例中出現βCatenin的多種突變。Β-Catenin的N端序列可能是其致癌的關鍵位點，這些位點的突變使得β-Catenin在胞內表達失控，導致　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 23／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　Wnt信號異常激活，從而誘發包括結直腸癌、肝母細胞瘤、卵巢癌和前列腺癌等在內的多種癌症。　　目前看來，超過90%的結腸癌以及很高比例的其它癌症均與Wnt信號通路的異常激活密切相關，而且細胞實驗也證明如果阻斷 Wnt信號通路可以抑制腫瘤細胞的增殖。因此，人們開始嘗試把Wnt/β-Catenin信號通路中的關鍵蛋白作為藥物靶點，篩選分子 藥物治療癌症。目前，已有多種分子靶向藥物進入臨床試驗階段。然而癌症的發生是一個多因素、多階段、多基因變異積累的 複雜過程，多種信號通路可能同時參與了癌症的發生。隨著未來研究的深入，我們期待更多Wnt信號通路新成員的發現。細胞 內信號通路相互協同機制的研究，能夠為我們設計更加有效的抗癌藥物提供更多的理論基礎。　　原文檢索：　　Polakis P. The many ways of Wnt in cancer. Curr Opin Genet Dev. 2007 Feb; 17(1):45-51　　Klaus A, Birchmeier W. Wnt ignaling and its impact on development and cancer. Nature Reviews Cancer. 2008 May; 8(5):387-398.　　6 BMP信號與結腸癌　　1) BMP信號通路　　BMP（骨形態發生蛋白，bone morphogenetic protein）是TGF-β（轉化生長因子，transforming growth factor-β）超家族中的重 要成員。它通過調節一系列下游基因的活性，控制著諸如中胚層形成、神經系統分化、牙齒和骨骼發育以及癌症發生等許多重 要的生物學過程。BMP信號的傳遞主要通過配體BMP與細胞膜上的絲氨酸/蘇氨酸激酶受體（BMP receptor, BMPR）特異性結 合，形成配體受體二元複合物。同時，Ⅱ型受體（BMPR2）能夠活化I型受體（BMPR1），並進一步將信號傳遞給細胞內的 Smad分子。在BMP和TGF-β信號由細胞膜傳遞至細胞核的過程中，Smad蛋白起到了關鍵性的作用。活化的I型受體 （BMPR1）進一步磷酸化Smad蛋白（Smad1、Smad5和Smad8），促使Smad分子從細胞膜受體上脫離下來，並在胞質內結合 Smad4分子（common Smad，Co-Smad）後進入細胞核。在細胞核內，Smad多元複合物在其它DNA結合蛋白的參與下作用於特 異的靶基因，調控靶基因的轉錄（如圖13）。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 24／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　2) 結腸中的BMP信號 結腸（colon）是大腸的主要部分，它的解剖結構由內向外依次為粘膜層及粘膜下層、肌層及外膜。粘膜和部分粘膜下層向腸腔 內的突起為半環形皺襞的斷面，凹陷處即稱為結腸隱窩（colonic crypt）。結腸隱窩處的細胞類型依次為單層柱狀上皮細胞、干 細胞、肌成纖維細胞（myofibroblast）和粘膜肌（muscularis mucosae）（如圖14）。結腸中的幹細胞位於隱窩底部，不斷分裂 增殖後形成的子細胞邊分化邊向內移動，當到達腸腔表面時就分化成為成熟的腸上皮細胞。許多研究證據顯示，多種BMP信號 通路中的關鍵蛋白都在結腸隱窩的細胞中表達。例如，位於結腸粘膜層的柱狀上皮細胞表達BMP蛋白和BMP受體。同時通過免 疫組化方法可以在這些細胞中檢測到Smad1、Smad5和Smad8蛋白的磷酸化形式，這表明在分化成熟的柱狀上皮細胞中，BMP信 號是被激活的。而肌成纖維細胞和結腸幹細胞則通過表達BMP信號的拮抗分子Noggin來抑制這些細胞內的BMP信號（如圖 14），這些結果提示BMP信號可能促進成熟的結腸上皮細胞走向凋亡。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 25／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　3) 結腸癌與BMP信號　　結腸癌是一種高發病率的惡性腫瘤，在工業化國家裡，它是僅次於肺癌的第二大殺手。據美國國立癌症研究院估計，2008年全 美新增結腸癌約11萬例，死亡約5萬人。健康成年人體腸道每天大約有1×1010個細胞更新，是人體細胞更新最快的器官。這個更 新速度甚至遠遠超過了腫瘤組織，這反映腸道具有非常卓越和精細的細胞增殖與分化的調控機制，但這種無與倫比的更新速率 如同一把「雙刃劍」，一方面可以迅速地更新和修復腸粘膜細胞，另一方面卻大大增加了腸道細胞因增殖失控而癌變的可能性。 近些年來，人們從基因水平、轉錄水平、蛋白質水平以及細胞信號通路等方面對腫瘤進行了大量的研究，腫瘤的發病機制逐漸 被闡明。從分子遺傳機制角度看，結腸癌可能是目前研究最為透徹的腫瘤之一。　　最初發現BMP分子是因為這類蛋白能誘導異位的軟骨和骨的形成，但目前由於其在大多數腫瘤，特別是結腸癌中的異常表達而 成為研究的新熱點。早在十多年前，人們發現結腸癌病例中常有Smad4基因的缺失，不過當時這被認為是結腸癌的發生與TGFβ信號相關，而不是BMP信號。幼年性息肉綜合症（juvenile polyposis syndrome, JPS）是一種常染色體顯性遺傳病，多見於兒 童和青少年。患者的結腸部位通常有50-200個息肉，息肉被大量的基質包圍，呈現慢性炎癥狀態，沿著整個腸管線性分布。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 26／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　JPS 患者很高的結腸癌患病風險，其家族成員中得結腸癌的可能性約為9%-50%，患胃癌和胰腺癌也有報道。目前超過50%的 JPS病例中發現Smad4和BMPR1A基因發生缺失和錯義突變，導致BMP信號傳遞受阻。這就說明BMP信號通路在腸道上皮細胞的 增殖平衡中起著關鍵的調節作用，而BMP信號過低或失活是JPS病發的緣由。目前，通過檢測細胞內Smad蛋白的磷酸化水平， 發現約70%的結腸癌病例中BMP信號是失活和降低的，這就為腫瘤特別是結腸癌的臨床診斷提供了重要的指標。　　4) 結語　　儘管BMP信號通路在動物胚胎髮育、組織分化和細胞增殖更新中發揮關鍵作用，但有關BMP信號在結腸癌的成癌機制中扮演的 角色還有待闡明。Schwarte等人利用裸鼠作為動物模型，在結腸癌和胰腺癌細胞中過量表達Smad4能夠有效降低血管內皮生長 因子的表達，進而減少腫瘤組織周圍血管的生成，起到抑制腫瘤生長的效果。因此，通過Smad4和BMP信號通路中的其它分子 來調控腫瘤血管生成可以作為抑制腫瘤的一種新方法。深入研究腸道上皮系統的分子生理機制可能為腸道疾病治療提供一個新 的思路。　　原文檢索：　　Hardwick JC, Kodach LL, Offerhaus GJ, van den Brink GR. Bone morphogenetic protein ignaling in colorectal cancer. Nature Reviews Cancer. 2008 Oct; 8(10): 806-812.　　三 信號通路與藥物靶點　　近年來，人們開始嘗試使用一些特異性分子藥物來治療癌症。相對於化療而言，這種新方法能夠很好地區分正常細胞和腫瘤細 胞，因而能更特異地殺死腫瘤細胞，而不損傷正常細胞。在這些試驗中，一些分子藥物開始顯現出了臨床應用的前景。這也表 明，通過干擾腫瘤生長和存活中所依賴的信號通路，可以起到治療癌症的效果。下面我們將簡單介紹一下關鍵信號通路上的一 些蛋白激酶，籍此以闡明這些小分子抑製劑在多個激酶靶點上是如何工作的。　　c-src基因是第一個被發現的原癌基因。1976年，Bishop和Varmus發現，src的基因產物是一個60 kDa的磷酸化蛋白[1]。隨後不 久，另外2個實驗室也證明了Src蛋白是一種激酶。在目前已知的50多種癌基因中，大部分都是蛋白激酶。在細胞的正常生長和 增殖中，癌基因被一些信號通路抑制。但當癌基因發生突變或者被異常激活後，細胞的異常增殖將會導致腫瘤發生。針對細胞　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 27／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　信號通路中的關鍵蛋白作為藥物靶點，我們可以設計出相應的藥物用於癌症治療。　　酪氨酸激酶受體（receptor tyrosine kinases, RTKs）是最早一批被發現與腫瘤發生相關的激酶。通過與生長因子配體相結合，酪 氨酸激酶通過形成同源二聚體或異源二聚體來激活它們胞內的激酶結構域，隨後激活下游的信號通路級聯反應，刺激細胞增殖 和生長。針對RTKs作為藥物靶點，可以設計出用於治療癌症的藥物，這些藥物包括針對RTK配體或者受體本身的抗體，或是針 對RTKs激酶胞內結構域的小分子化學抑製劑。血管內皮生長因子受體（vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR）家族 是目前研究最多的酪氨酸激酶。在腫瘤細胞中，通過酪氨酸激酶受體激活並協同作用的二大信號通路分別是MAPK和PI3KAKT-mTOR信號通路，被激活的信號通路隨後調節細胞的存活、增殖、遷移和凋亡等許多重要的生物學過程（如圖15）。這些 信號通路一旦發生異常，就會導致細胞癌變，因此這類激酶對於癌症的發生具有重要作用。我們把人類基因組中所有編碼的激 酶稱為激酶組，它涵蓋了500多種蛋白激酶，提供了豐富的藥物靶點資源用於抗瘤藥物的開發。迄今為止，針對蛋白激酶的8種 抗癌藥物已獲批准面世（表3），同時還有超過100種的藥物正處於臨床試驗階段，這些已經處於研發後期階段的藥物也是主要 針對酪氨酸蛋白激酶的。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 28／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　根據蛋白激酶的結構特點，我們可以設計出抑制激酶活性的藥物靶點。蛋白激酶通常具有一個ATP結合活性位點，這個位點通 常也是設計小分子抑製劑的靶位點。很多激酶抑製劑就是通過與細胞質中的ATP競爭這個ATP結合位點，以達到抑制激酶活性 的效果（如圖16）。大多數激酶的ATP結合位點非常保守，篩選出的這類小分子抑製劑往往具有廣泛的激酶抑制效果。如果它 們的抑制效果沒有很好的特異性，就不能達到臨床治療的要求。對p38 MAPK（mitogen-activated protein kinase）的研究為開發 特異性的激酶抑製劑提供了一種新的思路。這項研究結果證明，如果選擇靠近ATP結合位點的氨基酸殘基作為藥物靶點，就能 夠實現很高的特異性，同時也具有抑制ATP結合的效果。即使是針對同源性非常高的激酶，通過這種策略篩選得到的抑製劑也 具有很好的特異性。隨著越來越多激酶晶體結構的獲得，這種具有高度特異性的小分子抑製劑也被廣泛開發利用到癌症治療 中。目前，用這種策略篩選得到的75種激酶抑製劑已經成功進入臨床試驗階段，不日即可面市。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 29／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　隨著研究的深入，人們還發現了小分子化合物抑制激酶活性的另一種機制。先前，人們發現激酶MEK（MAPK kinase）的抑制 劑PD98059和U0126並非通過競爭ATP結合位點來實現激酶的抑制效果，而可能是通過某種方式與MEK1和MEK2相互作用。這 種新的結合模式給人們很大的啟發，由於它避開了保守的ATP結合位點，因而極大地提高了特異性。最近，激酶MEK1結合抑 製劑CI-1040後的結晶結構也證實抑製劑CI-1040並沒有結合到MEK1的ATP結合位點，而是結合在ATP結合位點附近。由於激酶 MEK1結合了CI-1040後導致了構象變化，使得胞質內的ATP無法與MEK1正常結合，從而使MEK1失去激酶活性。與其它的蛋白 激酶的氨基酸序列相比，這個CI-1040的結合位點具有很低的相似性，從而極大地提高了抑制效果的特異性。　　這種策略也為我們尋找具有特異性阻斷MAPK信號通路的藥物提供了一個很好的思路。然而激酶抑製劑的篩選沒有規律可循， 並不能通過結合位點的相似性來推斷抑製劑的有效性。我們期待，隨著激酶空間結構的深入研究，抑製劑的篩選方法也將會變 得更加便捷。　　很多癌症是由於若干個基因同時突變造成的，所以在開發具有高度特異性的激酶抑製劑的同時，更需要有一種藥物能夠同時抑 制多個激酶的激酶活性，從而達到更有效的治療效果。幾十年來，癌症專家普遍利用多種藥物的不同組合來治療腫瘤疾病。但 是，目前我們對於信號通路和腫瘤遺傳學的理解還不足以評估哪些藥物的組合能夠對某種腫瘤產生最大的療效。隨著抑製劑數 據庫的擴大，人們發現一系列針對多個靶點的激酶抑製劑。Nexavar（又稱sorafenib，中文名稱「索拉非尼」）是美國食品藥品管 理局（FDA）批准的第一個口服類多激酶抑製劑，其藥物靶點是腫瘤細胞和腫瘤血管上的酪氨酸激酶受體。這些激酶受體包括　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 30／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　RAF激酶、血管內皮生長因子受體2/3（VEGFR-2、VEGFR-3）以及血小板衍生生長因子受體β（platelet-derived growth factor receptor- β, PDGFR-β）等，它們在腫瘤細胞的增殖及血管生成過程中扮演了至關重要的角色。　　2005年12月，sorafenib作為晚期腎癌的治療藥物，獲得美國FDA快速批准，這是美國FDA十年來批准的第一個治療腎癌的葯 物。2006年，美國FDA審批通過sorafenib用於轉移性肝癌的治療。2007年，美國臨床腫瘤學會（American Society of Clinical Oncology, ASCO）的Ⅲ期臨床報告顯示，肝癌患者服用sorafenib後總存活期提高了44％，達到10.9個月。此外，臨床研究結果 還表明，sorafenib對黑色素瘤、肺癌等也有潛在的抗腫瘤效應，用於治療轉移性黑色素瘤、皮膚癌和肺癌的臨床試驗仍在進行 中。　　除了小分子抑製劑以外，針對單一靶點的特異性抗體，也可作為癌症的治療藥物。第一個獲得美國FDA批准的是治療乳腺癌的 特效藥物Herceptin，該藥物的主要成分是抗HER2單克隆抗體，它的作用靶點是乳腺癌細胞膜上的表皮生長因子受體ErbB2 （HER-2/neu）。因此，Herceptin的主要適宜人群是過量表達HER2的乳腺癌患者，該人群約佔所有乳腺癌患者的20～30%。在 中國，Herceptin也已進行臨床試驗，並被中國國家藥品監督管理局批准作為新葯上市，在中國藥名譯為「赫賽汀」。目前，更多 的抗體藥物正處於臨床試驗階段。　　酪氨酸激酶因其在癌症發生過程中的重要作用日益引起了研究人員的關注。在過去的幾年中，以酪氨酸激酶為靶點的新葯的研 發進展飛速，sorafenib和Herceptin的上市無疑是癌症信號通路的分子靶向治療的里程碑。我們相信，對癌症信號通路和藥物靶 點的深入研究，將為人類最終攻克癌症開闢了廣闊的前景。　　原文檢索：Sebolt-Leopold JS, English JM. Mechanisms of drug inhibition of ignaling molecules. Nature. 2006 May 25; 441(7092): 457-462.　　四 癌症基因治療　　1) 基本概念　　基因治療（gene therapy）是指利用分子生物學方法將人的正常基因或有治療作用的基因通過一定方式導入人體靶細胞或組織　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 31／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　中，以糾正基因的缺陷或者發揮治療作用，從而達到治療疾病的一種現代生物醫學新技術。儘管這項技術還處於起步階段，但 是在一些案例中已經取得了成功。基因治療的靶細胞主要分為兩大類：體細胞和生殖細胞。針對生殖細胞的基因治療，因其能 引起遺傳改變而受到限制。因此，目前開展的基因治療僅限於體細胞。　　2) 首例基因治療　　早在十幾年前，也就是1990年的9月14日，美國國立衛生研究院（NIH）的W. French Anderson博士等人獲准實施人類歷史上第 一例基因治療的臨床試驗（如圖17）。這名4歲的小女孩Ashanthi DeSilva患有重度聯合免疫缺陷綜合征（severe combined immunodeficiency, SCID）。她體內先天性缺少腺苷脫氨酶（Adenosine Deaminase, ADA），致使細胞內脫氧腺苷大量積累，導 致T淋巴細胞中毒死亡。由於缺乏正常人的免疫系統，她非常容易受到細菌和病毒的感染。患有這種遺傳疾病的小孩通常最後 都會因感染而死亡，很難活到成年，即使一場常見的水痘，對於她來說都是致命的打擊。所以Ashanthi一直過著一種「與世隔 絕」的生活——避免外出，靜靜地呆在家裡的無菌環境中，無休止地使用大量抗生素來與細菌和病毒作鬥爭。在這次基因治療 中，科學家從Ashanthi身上抽取血後並分離得到少量白細胞，進行體外培養擴增。然後，他們利用改造後的逆轉錄病毒將正常 的人ADA基因轉移到靶細胞里，使白細胞代償性地表達了ADA蛋白。十天以後，這種經過「修飾」的白細胞通過靜脈緩緩地輸回 到女孩體中。通過這種治療方式，Ashanthi的免疫系統功能提高了40%以上。她不再反覆受到感冒的困擾，對白日咳等疾病也有 了一定的免疫，甚至可以開始上學。但是，這並沒有完全治癒Ashanthi，那些經過遺傳改造的細胞只能正常工作幾個月，然後 必須要再次重複這個治療過程，才能保證免疫系統繼續工作。至今，Ashanthi的健康狀態一直保持良好，她甚至開始讀大學 了。小女孩徹底告別了與世隔絕的無菌病房，走進了陽光燦爛的新生活（如圖17）。　　儘管這個簡單的基因治療是一個成功的案例，但它僅僅是基因治療發展歷程中一個樂觀的開端。基因治療所涉及的生物學過程 是十分複雜的，在安全有效地使用基因治療之前，還需要進一步開發相關技術，進一步理解疾病發生的分子機理。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 32／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　3) 治療過程　　將外源的基因導入生物細胞內必須藉助一定的技術或載體。目前，基因轉移的方法分為生物學方法、物理方法和化學方法；最 常用的載體是經過人工改造後的病毒載體。在長期的進化過程中，病毒演化出一套成熟的包裝和導入系統，能有效地將其自身 的基因導入到人類細胞中。和逆轉錄病毒不同的是，腺病毒（adenovirus）的DNA不會整合到宿主細胞的基因組中，也不會幹 擾其宿主細胞內基因的正常功能。因此，腺病毒載體成為目前基因治療過程中最為常用的病毒載體之一。人類腺病毒為無包膜 的DNA病毒，它由20面體的蛋白質外殼和蛋白核酸組成，病毒基因組為雙螺旋線性雙鏈DNA，長約36 kb。利用腺病毒進行基 因治療的方法是將目的基因插入到一個腺病毒載體中，隨後利用包裝後的腺病毒感染目的細胞，並將修飾過的DNA導入到靶細 胞，導入後的新基因就可以翻譯形成有功能的蛋白，使靶細胞恢復正常的功能，從而達到治療疾病的效果（如圖18）。　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 33／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　在治療一些由單基因缺陷導致癌症疾病的過程中，研究人員需要將野生型的基因導入到病人的基因組中。通常來說，這並不是 替換異常的致病基因，而僅僅是在基因組上插入了一個額外的正確的基因拷貝，來補償細胞所缺失的那部分功能。目前，科學 家正試圖用正常基因替換原來的突變基因，來治療囊性纖維化病（cystic fibrosis）、血友病（hemophilia）、肌營養不良症 （muscular dystrophy）以及鐮刀型細胞貧血症等疾病。但這個過程需要將大段的DNA導入到人類基因組中的正確位置，這遠比 修飾那些簡單的細菌基因組要難得多。　　在基因治療中，可以採用多種方法來替換或修復靶點基因。　　把正常基因插入到基因組中的非特異位點上，來修復一個無功能的基因，此法最常用；　　 通過同源重組，用正常的基因替換突變基因；　　 通過選擇性的反向突變（reverse mutation），將異常基因修復成具有正常功能的基因；　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 34／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　 通過改變某個基因的調控機制來啟動或者關閉該基因的表達。　　4) 癌症的基因治療　　癌症的基因治療為攻克癌症開闢了新途徑，目前研究較多的是有關肺癌和肝癌的基因治療。癌症的基因治療過程中最常用最直 接的基因轉移方法，是在腫瘤內直接注射目的基因或病毒載體。對一些具有控制腫瘤轉移或對腫瘤具有免疫治療作用的基因， 也可採用肌肉或靜脈內注射的方法。另外，由於肺部有氣道直接與外界相通，有些學者採用霧化吸入的方法向肺癌組織轉移目 的基因，也取得了良好的效果。　　腫瘤發生的複雜性決定了基因治療策略的多樣性。癌症基因治療主要有以下策略：導入抑癌基因、減少癌基因表達、增強宿主 的抗腫瘤免疫力以及增強腫瘤對放療和化療的敏感性等。在很多癌症臨床病例中發現，抑癌基因的突變會導致癌症的發生。針 對這種情況的基因療法的思路是，向腫癌細胞內引入功能正常的抗癌基因，以恢復和增強抗癌基因的功能。目前已克隆出不少 抑癌基因，如Rb基因、p53基因、APC基因、NF1基因等等。　　以應用抑癌基因p53為例，將野生型的p53基因導入p53突變的肺癌細胞系內，可有效抑制肺癌細胞的生長；而用高劑量（每細 胞100單位病毒）感染時，能有效殺滅肺癌細胞。還有學者曾先後報道利用腺病毒載體介導p53抑癌基因治療肺癌的Ⅰ期和Ⅱ期 臨床試驗結果，取得了一定的療效，而且安全性好、毒性低。應用自身的免疫系統抵禦疾病是最理想的方法。有人研究將一些 細胞因子，如IL-2、TNF-α和INF-γ等通過逆轉錄病毒載體導入腫瘤細胞後，可有效激活局部組織的免疫應答，增強宿主細胞 的抗癌免疫。此外，通過外源導入癌基因的siRNA序列，利用RNA干擾技術降低癌基因的表達，也能在很大程度上起到抑制腫 瘤的效果。目前，絕大多數癌症基因治療的研究已處於細胞實驗和動物模型階段，而且一部分癌症基因治療藥物也已進入臨床 試驗（見表4）。　　值得一提的是，2003年10月中國國家食品藥品監督管理局批准了基因治療藥物「今又生」的商業化銷售，成為世界上第一例國家 批准的基因治療藥物。其實，這種藥物的治療機理就是我們在上一段內容里介紹過的利用重組腺病毒技術在腫瘤細胞里表達 p53抑癌基因。到2005年底，全國22個省市150多家三甲醫院的3100多名病人接受了該藥物的治療，治療的惡性腫瘤達43種，表 明其抗癌具有廣譜性。2005年11月，第二個基因治療藥物——重組人p53腺病毒注射液H101又獲國家一類新葯許可。H101主要 用於治療鼻咽癌等頭頸部腫瘤，並對非小細胞肺癌、腸癌、軟骨肉瘤等癌症具有明顯療效。世界著名科技期刊《自然－生物技　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 35／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　術》（Nature Biotechnology）和《自然－醫學》（Nature Medicine）對此有專門的新聞報道。　　5) 存在的問題及倫理爭議　　魏斯曼界限（Weissman barrier）認為遺傳信息只會從生殖細胞傳向體細胞，而不可能從體細胞傳向生殖細胞。正是基於這種理 論，目前認為基因治療是非常安全的。但這並不絕對，如果治療手段使用不當，治療基因被導入了生殖組織中（睾丸或卵巢） 就有可能整合到生殖細胞中，從而違背了治療的初衷。 目前基因治療存在的問題有：　　基因治療的時效性　　在使用基因治療的方法導入正常基因之後，被導入的靶細胞必須是能夠在較長時間裡保持穩定功能的活細胞。然而，用於治療 的DNA並不能完全整合到基因組中，很多細胞特別是癌細胞也一直處於快速分裂狀態。這些都使基因治療無法達到長期的治療 效果，需要病人經過多輪的基因治療。　　免疫反應　　當一個外源物質導入人體組織中後，無論怎樣，都會引發機體的免疫反應。因此，任何手段的基因治療都可能因激活免疫反應　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 36／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　而導致較差的治療效果。此外，免疫系統對已免疫的抗原反應更強，這使得在同一個病人身上進行重複的基因治療變得更加困 難。　　病毒載體的安全性　　在絕大多數基因治療研究中，研究人員使用了病毒載體作為導入治療基因的載體。儘管病毒載體經過多次人工改造，但對於病 人而言仍然存在著包括細胞免疫、病毒毒性等很多問題。病毒載體一旦進入人體，便存在著恢復其致病能力的風險。　　多基因紊亂導致的疾病　　由單基因突變引發的遺傳性疾病是最好的基因治療對象。然而，很多常見的疾病如心臟病、高血壓、糖尿病、阿爾茲海默氏疾 病等都是由多基因異常所導致的綜合效果。像這些多基因或多因素產生的疾病使用基因治療的方法很難有效地治療。　　引發腫瘤的可能性　　在基因治療時，如果目的DNA被整合到基因組中錯誤的位置，例如插入到了一個抑癌基因中，就可能引發新的腫瘤。在治療X 染色體連鎖的SCID病人時，曾用逆轉錄病毒向病人的造血幹細胞導入治療基因，後因插入性突變導致20個病人中有3人誘發T細 胞白血病。　　宗教上的顧慮　　宗教群體以及信奉創世論的人群認為，基因治療試圖改變個體基因的行為是對上帝的褻瀆。同時，以人為對象的遺傳工程操作 也受到了社會輿論的批評。社會觀念的轉變需要時間，其難度同樣不亞於科學和技術上的阻礙。　　6) 前景展望　　癌症基因治療的推廣主要依靠生物工程與臨床醫學技術的發展。基因治療的原理是可行的，但是如何將這些原理應用到實際治 療中仍然面臨很大的困難。目前，大多數的治療方案仍處於臨床前試驗或早期的臨床試驗階段，對於它們能否最終成功尚未可 知。雖然，基因治療的第一代藥劑已經進入臨床，並顯示出了一定程度的療效，但現在要對基因治療的效果做出一個結論還為　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 37／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　時過早。　　在基因治療中，針對已知靶蛋白的小分子藥物和抗體，可能是最有前景的治療藥劑。對於大部分的製藥公司來說，小分子藥物 是最傳統也是最受青睞的治療策略。目前，已有極少的小分子藥劑被批准用於癌症的治療。小分子藥物STI-571（Gleevec）在 治療早期慢性髓細胞白血病中取得了顯著療效，這說明一個屬於小分子藥劑的新時代已經來臨了。但是，這些藥劑的特異性、 安全性和抗藥性等問題始終擺在我們面前，而且這些問題常常會被那些不熟悉藥物研發過程的研究者所低估。除此之外，抗體 藥劑又一次被人們所重視。相對於小分子藥劑而言，抗體在藥理學和毒理學上都具有更好的屬性，而且人源化的抗體不會像病 毒載體那樣產生很強的免疫反應。但是，腫瘤細胞表面只有很少部分的靶點分子可以採用抗體治療，這也成為抗體藥劑發展過 程中的一個瓶頸。　　1999年，治療時由於採用的腺病毒載體產生了嚴重免疫反應，年僅18歲的Jesse Gelsinger成為第一個因基因治療而死亡的人。這 也警示人們對基因治療不能過於樂觀，基因治療作為未來癌症治療的一個具有前景的治療手段，還有很長遠的路要走。　　原文檢索：　　1. http://en.wikipedia.org/wiki/Gene_therapy　　2. Hepeng Jia. Gene therapy finds welcoming environment in China. Nature Medicine 12, 263 – 264 (01 Mar 2006)　　3. Sue Pearson, Hepeng Jia, Keiko Kandachi. China approves first gene therapy. Nature Biotechnology 22, 3 – 4 (01 Jan 2004)　　五 經典文獻導讀　　1 第一個癌基因src的發現和癌基因概念的提出　　Stehelin D, Varmus HE, Bishop JM, Vogt PK. DNA related to the transforming gene(s) of avian sarcoma viruses is present in normal avian DNA. Nature. 1976 Mar 11; 260(5547): 170-173.　　2 腫瘤抑制基因概念的提出　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 38／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　Klein G. The approaching era of the tumor suppressor genes. Science. 1987 Dec 11; 238(4833): 1539-1545.　　3 第一個腫瘤抑制基因p53的發現　　Lane DP, Crawford LV. T antigen is bound to a host protein in SV40-transformed cells. Nature. 1979 Mar 15; 278(5701):261-263.　　4 信號轉導概念的提出　　Rodbell M. The role of hormone receptors and GTP-regulatory proteins in membrane transduction. Nature. 1980; 284 (5751): 17– 22　　5 TNF的發現　　Carswell EA, Old LJ, Kassel RL, Green S, Fiore N, Williamson B. An endotoxin-induced serum factor that causes necrosis of tumors. Proc Natl Acad Sci U S A. 1975 Sep; 72(9): 3666-3670.　　6 NF-kB的發現　　Singh H, Sen R, Baltimore D, Sharp PA. A nuclear factor that binds to a conserved sequence motif in transcriptional control elements of immunoglobulin genes. Nature, 1986, 319: 154-158　　7 酵母中TOR蛋白的發現　　Heitman J, Movva NR, Hall MN. Targets for cell cycle arrest by the immunosuppressant rapamycin in yeast. Science. 1991 Aug 23; 253(5022):905-9.　　8 哺乳動物mTOR的克隆　　Brown EJ, Albers MW, Shin TB, Ichikawa K, Keith CT, Lane WS, Schreiber SL. A mammalian protein targeted by G1-arresting　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 39／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　rapamycin-receptor complex. Nature. 1994 Jun 30; 369(6483):756-8.　　9 第一個人類癌基因ras的發現　　Parada LF, Tabin CJ, Shih C, Weinberg RA. Human EJ bladder carcinoma oncogene is homologue of Harvey sarcoma virus ras gene. Nature. 1982 Jun 10; 297(5866):474-8.　　10 激酶Raf-1的發現　　Rapp UR, Goldsborough MD, Mark GE, Bonner TI, Groffen J, Reynolds FH Jr, Stephenson JR. Structure and biological activity of vraf, a unique oncogene transduced by a retrovirus. Proc Natl Acad Sci U S A. 1983 Jul; 80(14):4218-22　　11 第一個Wnt基因的克隆　　Nusse R, Varmus HE. Many tumors induced by the mouse mammary tumor virus contain a provirus integrated in the same region of the host genome. Cell. 1982 Nov; 31(1):99-109.　　六 中英文對照表（Abbreviations）　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 40／41 頁）2009-9-17 19:51:29　　這是一篇生動通俗介紹細胞信號通路與癌症發生的文章，對於理解分子靶向治療藥物的作用機制及研究方向有很大幫助，非常值得一讀　　http://www.lifeomics.com/web/guest/215　　http://www.ahoncology.org.cn/xbxh.htm（第 41／41 頁）2009-9-17 19:51:29
推薦閱讀：