20世纪后期，人类在征服癌症的征途上已取得了一些成绩，主要有以下几方面：（1）由于认识到吸烟的危害，吸烟率在有些国家已有所下降，男性肺癌的死亡率相应地开始下降；（2）13-顺式-维甲酸能降低批二个上呼吸道-消化道癌的发生率，但并未降低原发肿瘤的复发率，机制未明；（3）三苯氧受能降低对侧乳腺发生第二个癌的发生率；（4）每三年做全结肠镜检查和息肉摘除在高危人群中降低了结肠癌；（5）宫颈脱落细胞学、乳腺X线摄影，血液检查前列特异抗原（PSA）及维结肠镜检查有助于早期诊断癌症，但尚未普及；（6）对大多数妇女肿块切除加疗腺切除术优越，并且不牺牲治愈率；（7）较少需要为直肠癌作腹腔会阴的手术，已有更好的外科技术和放疗及化疗；（8）肢体保留外科手术加化疗正替代截肢术治疗肢体的骨及软组织的大多数肉瘤；（9）直线加速器照射能应用治愈剂量而较少引起对皮肤、骨骼和其他周围组织的损伤；（10）近距离放疗对局了限性前列腺癌、食管癌、膀胱癌有上呼吸道-消化道癌的疗效与外科相当；（11）放职能治愈局限性和区域性霍奇金病；（12）辅助性化疗已明显改善乳腺癌、结肠癌、ⅢA期肺癌、胃癌、卵巢癌、骨肉瘤、Wilms瘤、Ewing肉瘤及儿童横纹肌肉瘤患者的生存率；（13）有重要性的新抗癌药物：紫杉类、鬼臼亚乙苷、卡铂、氟达拉摈、cladribine、脂质体包裹的多柔比星（阿霉素）及可能还有喜树碱等；（14）细胞因子干扰素α、重组人粒细胞集落刺激因子及白细胞介素-2均已取得安全牢固的地位；（15）分子肿瘤学的研究已大大地增加了对癌症发生和发展机制的了解，并已开始应用于人类癌症诊断和防治的临床实践中。本章将从以下三方面总结已经取得的成果和指出21世纪分子肿瘤学研究的前景和方向：（1）癌症的发生和防癌措施；（2）癌症的分子标志和早期诊断；（3）癌症发生与发展的分子机制治疗的策略。

一、癌症的发生和防癌措施

  已往20年对人类癌症的分子水平研究已认识到癌症基本上是细胞的基因性疾病，起自不同基因的种系遗传性突变和（或）体细胞的获得性突变。癌的生成是多步骤的过程，通过连锁分析、基因作图、定位克隆、序列分析、等位基因缺失（LOH）及基因功能分析等措施已鉴定许多与遗传性癌的发生有关的基因。它们也可散发性癌的发生中起作用。它们属于不同的功能类别，包括前癌基因和抑癌基因，是细胞生长、增生、分化和调亡的调节者。另一类是癌症易感性基因，包括参与维持基因组稳定性的DNA修复基因，以及在癌症发生中起作用的代谢基因和修饰基因等。已知这些基因编码的蛋白质产物的功能不同，包括透膜受体（如MET、PTCH、RET）、胞质调节和结构蛋白质（NF1、PTEN、APC、NF2）、转录因子或转录调节因子（p53、WT1、RB1、VHL）、细胞周期调节因子（CDK4、p16）及DNA的修复因子（MSH2、MLH1、PMS2、ATM、BRCA1、FACC、FACA、XPA、XPB、XPD、BLM）等。在揭示癌症基因的工作中，21世纪面临的挑战，除了要改革检测突变基因的技术（如应用微点阵生物芯片技术，microarray biochip techndogy）加速分析发现癌症的基因变化外，还需要用基因组功能性分析来估计少见的变异型等位基因（特别是那些有错义替代或在非编码序列中有改变的等位基因）的意义，进一步阐明其他修饰基因和食物、环境及生活方式等因素在癌症突变携带者中的表面（如发病年龄、部位、严重程度等）的影响，以及不完全性外显（指携带突变等位基因的家族成员中未见癌的发生）和表型拷贝（指并不携带突变等位基因的家族成员中发生同种类型的散发性癌）以及低外为率基因和基因的多态性、异质性等在癌症易感性中的作用，以更清楚地了解癌症的起源和本质，为探索更有效的防治措施奠定基础。

  传统流行病学对癌症发生的研究注重环境中危险因素，并已发现了人群对接触环境中烟草、石棉及某些食物成分等致癌物的危险，相应的预防措施集中于制订统一的大规模的人群干扰计划以减少接触这些外界的政协委员癌因素，其前提是假设所有在人群中的个体对某一剂量的致癌物的生物学反应是相同的。但最近分子流行病学的研究发现这种假设是靠不住的。分子流行病学强调应同时注意生物遗传 的易感性与环境中危险因素的互动在癌症发生中所作用。在对环境致癌物的生物反应中有相当大的个体变异性，某些易感的人群（如幼儿、妇女、某些人种或民族、具有某种基因特征的人、或营养不平衡者等）比其他一般人群有更大的危险。最近对癌症发生的分子流行病学的研究重点已转向对癌症易感性基因与接触环境致癌因素之间相互作用的研究，特别是某些代谢基因的遗传 多态性和特殊致癌剂接触之间的关系，是当前研究最活跃的领域。代谢能力的遗传差异在决定对环境因素引起的癌症的易感性中起主要作用。因为许多致癌化合物南非要代谢酶的激活才能与细胞的大分子起反应，或需经解毒酶的作用使其变成水溶性可排泄的产物，因此编码这些代谢酶的基因的多态性和变异对癌症的易感性有重要的影响。基因的多态性存在于许多代谢酶中，如Ⅰ期（激活性）酶，细胞色素P450基因（CYP1A1、CYP1A2、CYP2D6、CYP2E1等），及Ⅱ期（灭活性）酶，谷胱苷肽-S-转移酶（GSTM1、GSTT1等），及N-乙酰转移酶（NAT2）。基因表达形式中的变异（多态性）强烈地影响个体对致癌的生物反应，尤其是在代谢基因的联合效应中观察到较明显的影响（如CYP1A1的纯合子与GSTM1缺失的联合对肺鳞癌的相对危险性（RR）增加9倍。Ⅱ型固醇类5α-还原酶与雄酮受体基因的多态性与前列腺癌的易感性有关，而17β羟固酸脱氢酶2与雌激素受体基因的多态性与乳腺癌的易感性有关。此外，HLA单倍型的多态性，与宫颈癌和癌前言不由衷变的易感性相关，还有p53基因的突变谱、DNA损伤的修复能力和对致分裂原刺激的反应能力的遗传性变异也影响个体对致癌物的易感性。

未来分子流行病学的研究应进一步开拓癌症易感性的生物分子标志（如致癌剂-DNA或致癌剂-蛋白质加合物的标志，参与致癌剂激活或解毒的代谢酶活性的标志，显现基因或正面基因中突变的标志，以及营养状态的标志等）作为诊断、预后和普查的工具，以确定处于癌症危险中的癌症易感性个体和群体在人群中的分布范围，对环境中的癌症危险因素进行定性和定量的评估，以及追踪干预试验（如戒烟、减少接触、化学预防等）的效果等。在制订防癌策略时应注意对易感人群和个体的护，避免和减少人为的或自然发生的环境致癌因素的接角，以降低癌症的发生。对易感性增高的人群进行致癌因素的接触，以降低癌症的发生。对易感性增高的人群进行致癌因素的研究可提高因果关系及其机制的发现；对易感人群进行防癌的干预可获得最大的收益。分子流行病学进一步研究的方向应包括：（1）发展动物实验模型来研究不同易感性的个体与接触环境致癌因素的剂量和效应之间的关系及其机制，并把动物究的结果审慎地推演到人；（2）研究不同的代谢功能（如对致癌物的代谢酶类和解毒酶类）、免疫功能和生活动的个体对癌症易感性的差异；（3）研究易感性基因的多态性及突变对部症易感性的影响；（4）研究DNA修复机制折差异对癌症的易感性的影响；（5）研究饮食因素对癌症易感性的影响，包括孕妇的巴基斯坦养对儿童的影响；（6）研究和评做接触性和准备应性生物标志之间及它们与临床结局之间的关系，进一步发展中间标志（替代性标志）来帮助分析接触与癌症结局之间的关系；（7）进一步发展和评估感性生物标志：包括参与括致癌剂激活或解毒的酶活性的标志、DNA加合物的标志、营养状态的标志等，以测定在人群中易感性范围、确定有癌症危险的人群，并把对环境与易感性相互作用的研究成果指导防癌实践。

二、癌症的分子标志和早期诊断

  目前诊断癌症测试方法大多是用癌症患者中异常表达的标志蛋白的抗体进行测试，或根据影像学观察确定病变的特征。一般而言，这些方法需要肿瘤生长到相当数量的癌细胞（例如在CT扫描中1立方厘米体约相当于10亿个肿瘤细胞）时才能检出。分子生物学和分子遗传学的研究已发展出一些有希望的试验，可以在癌症早期、外科手术能有效切除的阶段就发现它，这些能在症状出现之前就发现癌症存在的试全，可以比新的药物治疗措施挽救更多患者的生命。最近，分了生物学技术如荧光原位导交（FISH）、多聚酶链反应（PCR）及逆转录酶多聚酶链反应（RT-PCR）等高录敏度的方法，能从染色体、DNA或mRNA分子水平检测少量的癌细胞（能在1000万至1亿个背景细胞中检测出一个表达肿瘤标志的细胞）。这些方法结合磁性活化细胞分选（magnetic activated cell sorting,MACS,即用磁性标记表面抗原来分选有活性的细胞）可提高检测骨髓抽提液中的显微转移性癌细胞，对无症状患者的复发作出早期诊断，对提分子分期（molecular staging）及判断预后有潜在的用途。

  由于癌细胞是克隆性的，基因的改变限于癌细胞中，而在正常组织中不存在，故可以用PCR技术相对特异的检测癌细胞。过去几年中已应用这些反术检测血液淋巴系统及实体肿瘤中的基因突变、缺失、易位和的扩增等变化，也可发现致癌病毒的存在和转化作用以及它对组织癌细胞和转移呈特异的基因的表达。这些分子标志的检测方法应用于临床诊断，用来检测原发和断发部位的活检组织、淋巴结、骨髓、外周血有其他体液（如尿液、痰等）中的癌细胞，藉此出早期诊断、预测转移倾向或控索治疗后微小的残留病变等，可惜迄今这类有用的标志为数不多（表20-1），有待进一步开发。

  尚无任何一种基因的单独改变好足以引起部症，也没有哪一种基因的改变可以与某种特异的肿瘤相联系，因此也许没有哪种试验能检测出各种种瘤。每一种癌都有自己的分子特征，需要其自己的试验。PCR技术能被用来同时测定几种不同的基因产物，故能更可靠地确定肿瘤细胞。在普及推广应用之前，还有一些问题需解决：（1）PCR等技术的操作方法标准化，以便能得出可比的试验结果；（2）开拓更多癌症特异和早期诊断灵敏的标志，不仅对家族性癌症患者，还适合对大多数散发性癌症患者的检测；（3）为能作为常规检查，这些试验必须简化、自动化、便于推广；（4）随着基因试验技术的专家速发展，如有效的治疗措施跟不上，将会造成一些伦理上的挑战，而且还会有一些社会和心理问题需要解决，如对试验结果阳性患者的保险，雇佣等社会保障；以及患者和家属的心理负担，需要进行遗传咨询等。

表20-1  检测癌症的分子标志及其应用

   可以预见在21世纪中，分子肿瘤学的诊断和预后标志将得到普及和推广，可能只要用少量的血液、组织可体液标本就能检测出新生的或转移的肿瘤，并能作出精确的分子分期（molecular staging）和预后判断，拽导临床治疗，这些灵敏的试验将能检出早期的肿瘤，并让其得到及时治愈，从而最终改变癌症的恐怖形象。

三、癌症的发病机制与治疗的分子策略

  细胞在生长，分化过程中，逐步趋向衰老、死亡。癌的发生是由于调控细胞生长分化和凋亡的多种基因的改变，引起细胞转化和不断增生的结果。其发病机制可以是由于基因改变引起：生长因子的增加，或生长因子受体的活性增加，或细胞膜及胞质与核内信号传导分子的激活，或抗增殖蛋白的失活，因而产生细胞周期蛋白捉进增殖反应，DNA合成增多，或DNA破二的修复缺陷，以致细胞胞分裂无休止地进行。临床上恶性肿瘤不断增大，消耗机体乃至死亡，在这些发病过程中存在着许多可由肿瘤防治药物和措施攻击的靶分子。对癌症治疗策略的分子研究已进行了大量的探索，虽尚未皂到临床理想的抗癌药物，但为21世纪肿瘤的防治提供理论依据和指导。

  针对癌基因激活导致的异常癌基因蛋白质的过量表达和蛋白质激酶的活化

  癌基因突变或过度扩增是恶性肿瘤发生的重要机制，例如20％-30％的癌有ras基因突变。对人膀胱癌细胞T24的ras点突变的研究，阐明了ras的致癌机制：即在ras中只要在12或（61）位上有一个碱基突变，便可以致癌，用法尼基转移酶抑制剂（如L744、832、SCH44342、BZA-513等）能阻止RAS蛋白质的成熟，并逆转由突变的ras所引起的癌性变异，防止动物新癌生成或使已生成的癌消退。其作用非常专一，并不影响正常细胞，毒性副作用极轻微。另一类针对蛋白质激酶的制剂，如酪氨酸激酶抑制剂（RGI13022、AG957、PD153035等），丝氨酸/苏氨酸激抑制剂及反义寡核苷酸，其与RNA内的靶序列杂交，形成DNA-RNA双连体，以阻止mRNA翻译成蛋白质酶类等，也正在进行研究中。

  针对抑癌基因的失活

  许多癌的发生与抑癌基因的的失活或缺失有关，研究最多的是Rb与p53。40的癌症发生Rb的突变或缺失，RB蛋白质是细胞周期G₁/S期的得要高控因子，起DNA复制阻断的作用，它能与失活的转录因子E2F结合，防止DNA复制。Rb的突变使其蛋白质失活，E2F被释放，诱导DNA不断复制，使细胞无休止地分裂。50％以上的癌有p53的突变或缺失，P53蛋白质是细胞基因的护卫者，它能阻止损伤的DNA的复制，并使带有异常DNA的细胞恩情凋亡，还通过细胞周期抑制蛋白质P21抑制周期素-cdk复合物，使细胞周期不致过度进行。P53蛋白质的缺失使带有DNA损伤的细胞继续存活和复制，导致不断增殖。如在由HPV引起的宫颈癌中这两种蛋白质常丧失功有，使细胞周期控制失调而导至癌变。针对这类异常，可用正常的基因来置换有缺陷的基因，并在细胞培养中显示出可喜的效应。目前的研究主要集中在转基因的方法和选择适当的载体，预计在21世纪中将成为可行的治疗方法，也有人设想用的义制剂阻断E2F合成来抑制癌细胞增生，但是否会抑制正常细胞，正在用基因剔除试验进行研究。

  针对DNA修复机制的缺陷

  在内外环境因素影响下，机体细胞内DNA的突变是经常发生的，但由于存在强大的DNA修复系统，突变可以通过多种机制修复（如碱基切除修复，核苷酸切除修复，重组修复及错配修复等）。DNA损伤的修复可保护细胞的基因免遭致癌因素的侵害，从而维持细胞中基因组的完整性。若DNA修复基因有缺陷，受损的基因不能修复，便会大大地增加突变率，使个体处于非常高的癌症危险之中，增加了癌症的易感性。如色素性干皮病患者因核苷酸切除修复缺陷，对阳光照射发生皮肤癌的危险度增加1000倍。而最近发现的错配修复基因（MSH2、MLH1、PMS1和PMS2等）的缺陷与遗传性非息肉病性结肠癌（HNPCC）患者等多种癌的发生有关。为了纠正这种缺陷，正在研究用基因替代疗法或细胞周期控制点抑制剂促进对DNA2损伤因子的敏感性来治疗。

  针对程序性细胞死亡机制的缺陷

  程序性细胞死亡（凋亡）机制的缺陷能延长细胞的寿命，对肿瘤细胞不依赖细胞分裂的扩增起作用，并且为基因不稳定性及基因突变的积累创造条件；导致细胞不遵循细胞周期控制点，促进细胞不依靠生长因子和激素而生存，支持细胞不依靠锚定生存而转移，并减少细胞对氧氧和营养的依赖，促进细胞对免疫损伤的低御，以及对细胞毒性抗癌药物和放射的抵抗。最近的研究发现癌细胞低抗化疗、放射或某些激素素治疗作用的能力与化们逃避诱导凋亡的能力有关。bcl-2的过度表达和p53的突变均可抑制凋亡，从而使使癌细胞呈现多药耐药性表型及抵抗放射引起的细胞凋亡。在肿瘤进展中发生的获得性基因突变可改变以与细胞死亡的基因和产生抵抗凋亡的克隆却保存下来并进行扩增。含有这种克隆细胞的患者的预后肯定差；而在有野生型p53的肿瘤患者预较好。故测定肿瘤细胞的凋亡潜能及控制细胞凋亡的各种基因的表达可以预测癌症患者对不同治疗的敏感性或抵抗生。随着关于凋亡控制的分子生物学的研究进展，已开始形成一种概念：通过恢复细胞凋亡的敏感性来治疗癌症的新策略。诱导癌细胞凋亡能加强对目前抗癌治疗的敏感性，而且可能降低抗核分裂的药物毒性。它将作为协同治疗的新方法，在抗癌治疗中起重要作用。

  其他

  在癌变过程中尚有许多他分子机制与癌细胞的不断增殖和浸润转移，它们也可作为治疗的靶子。如：癌细胞中端粒酶活性增高，以致癌细胞不再衰老和死亡，正在研究用端粒酶抑制剂进行治疗。恶性肿瘤的生长和转移依赖多种血管生长因子的作用，包制剂的抗癌作用，如：血管抑制素（angiostatin）、内皮抑制素（endostatin）、干扰素、白细胞介素-1、白细胞介素-2及组织金属蛋白质酶抑制物（TIMP-1,TIMP-2）等。此外，还有用蛋白质酶抑制剂和胶原酶抑制剂来控制癌细胞转移的研究等。这些内容已在前面一些章节中提及，不再赘述。

  总之，癌症的防治还面临着严峻挑战。展望21世纪，随着分子肿瘤学的进展和人类基因组计划（HGP）的顺利完成，癌症有希望成为能防可愈的疾病。

发布时间：2002年09月07日