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发生 一 背景知识 核心提示：在各种疾病中，癌症可谓是“头号杀手”。美国国立癌症研究院（NCI）根据历年统计数据，估计2008年全美新增癌 症患者140多万，全年因癌症而死亡的人数超过57万人。卫生部肿瘤防治办公室提供的数据显示，我国每年癌症新发病例220 万，因癌症而死亡的人数为160万。我国的癌症发病、死亡和现患水平均居世界较高水平，并呈逐年上升的态势，癌症防治任 务异常艰巨，新型疗法的开发与新型药物的研发工作刻不容缓。 1 肿瘤与癌症 肿瘤（tumor）是指在各种致瘤因素作用下，机体局部组织的细胞在基因水平上无法调控自身的生长过程，导致单克隆性异常增 生而形成的新生物。这种新生物常形成局部肿块，因而得名。根据肿瘤的生长特性及其对机体的危害程度，一般分为良性肿瘤 和恶性肿瘤两大类。这种分类对于肿瘤的诊断、治疗以及预测疾病的发展情况都具有十分重要的意义。 恶性肿瘤也称作癌症（cancer）。它是一类由生长失控的异常细胞侵害正常组织器官所引起的疾病的统称。癌细胞通过血液和 淋巴系统入侵机体的其它部位，从原发的部位到其它器官形成新的肿瘤的过程被称为癌症转移（metastasis）。生物体的所有组 织和部位都会发生癌变，目前已知的癌症种类超过100多种。大多数癌症以最初产生癌细胞的器官而得名，如直肠癌、肺癌 等；也有以癌细胞的细胞类型而命名的，如位于皮肤基底层的癌细胞被称为皮肤基底细胞癌（basal cell carcinoma）。根据癌细 胞的特点和来源，癌症主要分为五大类（表1）。 http://www./xbxh.htm（第 1／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 癌症病变的基本单位是癌细胞。通常情况下，细胞的分裂增殖和生长受到严格调控。以人为例，人体细胞损伤或衰老死亡后就 会被新生细胞取代，以维持正常的机体功能。绝大部分人体细胞都可以增殖，但这种增殖是有限度的。在某些外界和体内的因 素作用下，一些细胞的遗传物质发生了改变，从而导致细胞增殖过程失控，这些细胞就成为了癌细胞（图1）。癌细胞无止境 地增殖，大量消耗患者体内的营养物质。同时，癌细胞还能释放出多种毒素，使人体产生一系列症状。如果未能及时发现与治 疗，它就会转移至全身各处生长繁殖，导致人体消瘦、无力、贫血、食欲不振、发热及内脏器功能受损，最终导致死亡。 2 癌基因与抑癌基因 上个世纪七十年代以来，随着分子生物学技术的不断发展，癌症的研究步入了基因水平。人们发现，基因突变与癌症发生息息 相关。1976年，J. M. Bishop和H. E. Varmus发现宿主细胞基因组内含有与鸟类Rous肉瘤病毒高度同源的src基因，并首次提出细 胞癌基因（cellular oncogene, c-onc）的概念[1]，从而分享了1989年的诺贝尔生理医学奖。 http://www./xbxh.htm（第 2／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 顾名思义，癌基因（oncogene）就是指一类会引起细胞癌变的基因。其实，体内的癌基因有其正常的生物学功能，它的蛋白质 产物参与细胞正常的生长、分化和增殖。只有当细胞的癌基因被不适当地激活后，才会在没有接收到生长信号的情况下仍然不 断地促使细胞生长或使细胞免于凋亡，最后导致细胞癌变（图2）。 迄今为止，人们已经发现了近百种癌基因。此外，多种癌基因在进化上相当保守，如癌基因ras在酵母、果蝇、小鼠和人的正 常基因组均有存在，这也是癌基因具有正常功能的一个有力佐证。 抑癌基因（anti-oncogene）又称肿瘤抑制基因（tumor suppressor gene），是指能够抑制细胞癌基因活性的一类基因，其功能是 抑制细胞周期，阻止细胞数目增多以及促进细胞凋亡。1987年G. Klein提出肿瘤抑制基因这个概念，使得肿瘤生物学的研究又向 前跨进了一步[2]。目前共发现十多种抑癌基因，p53基因是于1979年发现的第一个肿瘤抑制基因[3]。起初，它被认为是一种癌 基因，因为它能加快细胞分裂的周期；以后的研究发现只有在p53基因失活或突变时才会导致细胞癌变，才认识到它是一个肿 瘤抑制基因。 3 细胞信号转导 http://www./xbxh.htm（第 3／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 信号通路（signal pathway）的提出最早可以追溯到1972年，不过那时被称为信号转换（signal transmission）。1980年，M. Rodbell在一篇综述中提到信号转导（signal transduction），此后这个概念就被广泛使用了[4]。信号通路是指能将细胞外的分子 信号经细胞膜传入细胞内发挥效应的一系列酶促反应通路。这些细胞外的分子信号（称为配体，ligand）包括激素、生长因 子、细胞因子、神经递质以及其它小分子化合物等。当配体特异性地结合到细胞膜或细胞内的受体（receptor）后，在细胞内的 信号又是如何传递的呢？ 细胞内各种不同的生化反应途径都是由一系列不同的蛋白组成的，执行着不同的生理生化功能。各个信号通路中上游蛋白对下 游蛋白活性的调节（包括激活或抑制作用）主要是通过添加或去除磷酸基团，从而改变下游蛋白的立体构象完成的。所以，构 成信号通路的主要成员是蛋白激酶和磷酸酶，它们能够快速改变和恢复下游蛋白的构象。从细胞受体接收外界信号到最后做出 综合性应答，不仅是一个信号转导过程，更重要的是将外界信号进行逐步放大的过程。受体蛋白将细胞外信号转变为细胞内信 号，经信号级联放大、分散和调节，最终产生一系列综合性的细胞应答，包括下游基因表达的调节、细胞内酶活性的变化、细 胞骨架构型和DNA合成的改变等（如图3）。这些变化并非都是由一种信号引起的，也可以通过几种信号的不同组合产生不同 的反应。 http://www./xbxh.htm（第 4／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 原文检索： 1. http://www./cancertopics/what-is-cancer 2. http://en./wiki/Signal_transduction 二 癌症发生中的关键信号通路 导读：信号传递过程是细胞对外界刺激产生反应并最终引发特异性生物学效应的有效方式。几十年的基础研究正在逐渐阐明癌 症发生、生长和转移过程中的关键信号通路，同时针对信号通路的药物筛选也令治愈癌症成为可能。2008年10月份《癌细胞》 （Cancer Cell）杂志刊登了Mignon L. Loh博士领导的研究小组的成果，他们以白血病JMML为研究对象，通过流式细胞仪技术 在单细胞水平上发现了JAK-STAT5信号通路才是癌细胞形成和生长的关键信号。这项成果为研究癌症的形成机制带来了新的思 http://www./xbxh.htm（第 5／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 路，而未来采用单细胞检测癌症的技术也为癌症的诊断和治疗带来契机。接下来，我们将逐一介绍包括JAK-STAT信号在内的 癌症发生过程中的几大主要信号通路。 1 JAK-STAT信号通路 1) JAK与STAT蛋白 JAK-STAT信号通路是近年来发现的一条由细胞因子刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多 重要的生物学过程。与其它信号通路相比，这条信号通路的传递过程相对简单，它主要由三个成分组成，即酪氨酸激酶相关受 体、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT。 (1) 酪氨酸激酶相关受体（tyrosine kinase associated receptor） 7）、GM-CSF（粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子）、GH（生长激素）、EGF（表皮生长因子）、PDGF?7（IL-2?许多细胞因子 和生长因子通过JAK-STAT信号通路来传导信号，这包括白介素2 （血小板衍生因子）以及IFN（干扰素）等等。这些细胞因子 和生长因子在细胞膜上有相应的受体。这些受体的共同特点是受体本身不具有激酶活性，但胞内段具有酪氨酸激酶JAK的结合 位点。受体与配体结合后，通过与之相结合的JAK的活化，来磷酸化各种靶蛋白的酪氨酸残基以实现信号从胞外到胞内的转 递。 (2) 酪氨酸激酶JAK（Janus kinase） 很多酪氨酸激酶都是细胞膜受体，它们统称为酪氨酸激酶受体（receptor tyrosine kinase, RTK），而JAK却是一类非跨膜型的酪 氨酸激酶。JAK是英文Janus kinase的缩写，Janus在罗马神话中是掌管开始和终结的两面神。之所以称为两面神激酶，是因为 JAK既能磷酸化与其相结合的细胞因子受体，又能磷酸化多个含特定SH2结构域的信号分子。JAK蛋白家族共包括4个成员： JAK1、JAK2、JAK3以及Tyk2，它们在结构上有7个JAK同源结构域（JAK homology domain, JH），其中JH1结构域为激酶区、 JH2结构域是“假”激酶区、JH6和JH7是受体结合区域（如图4）。 http://www./xbxh.htm（第 6／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 (3) 转录因子STAT（signal transducer and activator of transcription） STAT被称为“信号转导子和转录激活子”。顾名思义，STAT在信号转导和转录激活上发挥了关键性的作用。目前已发现STAT家 族的六个成员，即STAT1-STAT6。STAT蛋白在结构上可分为以下几个功能区段：N-端保守序列、DNA结合区、SH3结构域、 SH2结构域及C-端的转录激活区。其中，序列上最保守和功能上最重要的区段是SH2结构域，它具有与酪氨酸激酶Src的SH2结 构域完全相同的核心序列“GTFLLRFSS”。 2) JAK-STAT信号通路 与其它信号通路相比，JAK-STAT信号通路的传递过程相对简单。信号传递过程如下：细胞因子与相应的受体结合后引起受体 分子的二聚化，这使得与受体偶联的JAK激酶相互接近并通过交互的酪氨酸磷酸化作用而活化。JAK激活后催化受体上的酪氨 酸残基发生磷酸化修饰，继而这些磷酸化的酪氨酸位点与周围的氨基酸序列形成“停泊位点”（docking site），同时含有SH2结 构域的STAT蛋白被招募到这个“停泊位点”。最后，激酶JAK催化结合在受体上的STAT蛋白发生磷酸化修饰，活化的STAT蛋白 以二聚体的形式进入细胞核内与靶基因结合，调控基因的转录（如图5）。值得一提的是，一种JAK激酶可以参与多种细胞因子 的信号转导过程，一种细胞因子的信号通路也可以激活多个JAK激酶，但细胞因子对激活的STAT分子却具有一定的选择性。例 如IL-4激活STAT6，而IL-12却特异性激活STAT4。 http://www./xbxh.htm（第 7／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 3) JAK-STAT信号通路与白血病 JAK-STAT信号通路功能广泛，目前许多研究都集中于免疫反应与免疫调控。结合最新一期《癌细胞》（Cancer Cell）杂志刊 登有关STAT5信号与白血病JMML的关系，下面我们将着重介绍JAK-STAT信号通路与白血病的发病机制。 白血病是造血组织的恶性疾病，又称“血癌”，是我国最常见的恶性肿瘤之一。该病居年轻人所患恶性疾病中的首位。与正常的 造血细胞相比，白血病细胞表现出截然相反的生物学特性。正常造血细胞在细胞因子的作用下不断分化成熟，而白血病细胞则 表现为分化过程受阻，进而无限制地增殖，这提示细胞内信号通路的异常在白血病形成中起着重要的作用。很多研究成果都表 明，JAK-STAT通路的异常激活在白血病的病理机制中占据着重要的地位。 在白血病细胞中普遍存在着JAK-STAT信号通路的持续激活，因此，STAT蛋白也就成为重点检测的指标之一。STAT分子的过 量表达往往出现在很多恶性增殖性疾病中，而造血系统的肿瘤（包括白血病和淋巴瘤）中STAT家族被活化的种类最多，例如 STAT1、STAT3和STAT5就是白血病中最常见的持续激活的信号蛋白。不同类型的白血病细胞可以表现为一种或多种STAT蛋 白的异常激活，例如在淋巴细胞白血病和单核粒细胞白血病中，常见的是STAT5的持续激活；而骨髓系白血病细胞则以STAT3 持续激活为主。 激酶JAK对整个信号通路激活起着关键作用。迄今，我们已经在人体白血病细胞中发现了很多JAK基因的点突变，其中的一些 点突变造成激酶JAK持续激活STAT蛋白。最典型的例子就是JAK2 V617F突变（蛋白JAK2第617位的缬氨酸突变成苯丙氨酸） 造成JAK-STAT信号通路的异常激活。曾有一份针对白血病患者的统计结果显示，222例AML（acute myeloid leukemia，急性骨 http://www./xbxh.htm（第 8／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 髓系白血病）患者中有4例出现JAK2 V617F突变，其中3例有MPD（myeloproliferative disorders，骨髓增生综合症）病史。另 外，116例CML（chronic myeloid leukemia，慢性骨髓系白血病）患者中有9例出现JAK2 V617F突变。此外，JAK蛋白的其它突 变形式也与很多白血病类型紧密相关（表2）。 4) 结语与展望 尽管大量证据显示JAK-STAT信号通路的持续激活与白血病之间有着密切的关系，但白血病的产生是多个基因异常的结果，发 病过程也涉及多个步骤。因此，我们需要进一步研究以探究JAK-STAT信号与白血病形成中的详细机制。另外，既然白血病的 发生与JAK-STAT的活化联系密切，那么JAK和STAT等蛋白很可能是治疗白血病最好的药物靶点，针对这些蛋白设计特异性抑 制剂无疑会为白血病的治疗带来新的希望。 原文检索： 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./xbxh.htm（第 9／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 2 p53信号 1) p53基因的发现 p53基因是迄今发现与肿瘤相关性最高的基因。1979年，Lane和Crawford在感染了SV40的小鼠细胞内分离获得一个与SV40大T 抗原相互作用的蛋白，因其分子量为53 kDa，故而取名为p53（人的基因称为TP53）[3]。起初，p53被误认为是癌基因，直到上 个世纪90年代，人们才认识到引起肿瘤形成或细胞癌变的p53蛋白是p53基因的突变产物。野生型p53基因是一种重要的抑癌基 因，它是细胞生长周期中的负调节因子，在细胞周期调控、DNA损伤修复、细胞分化、凋亡和衰老等许多过程中发挥了重要的 生物学功能，因而被誉为“细胞卫士”（如图6）。随着研究的深入，人、猴、鸡、大鼠、非洲爪蟾和斑马鱼等多种模式动物的 p53基因也相继被克隆。 其中，人类TP53基因定位于染色体17P13.1，小鼠p53基因被定位在11号染色体上，并在14号染色体上发现无功能的假基因。在 这些进化程度迥异的动物中，它们的p53基因结构却异常保守，基因全长16-20kb，都由11个外显子和10个内含子组成。其中第1 个外显子不编码结构域，外显子2、4、5、7、8则分别编码5个进化上高度保守的结构域，转录形成约2.5 kb的mRNA。之后，在 基因同源性的基础上又陆续发现了p53家族的其它成员，分别是p73和p63，它们也因各自的分子量而得名，具有和p53相似的结 构和功能。 http://www./xbxh.htm（第 10／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 2) p53信号通路 p53基因受多种信号因子的调控。例如：当细胞中的DNA损伤或细胞增殖异常时，p53基因被激活，导致细胞周期停滞并启动 DNA修复机制，使损伤的DNA得以修复。然而，当DNA损伤过度而无法被修复时，作为转录因子的p53还可进一步激活下游促 凋亡基因的转录，诱导细胞凋亡并杀死有DNA损伤的细胞。不然，这些DNA损伤的细胞就可能逐渐脱离正常的调控，有可能最 终形成肿瘤。 虽然正常状态下p53的mRNA水平很高，而且有大量蛋白质合成，但p53蛋白容易降解，所以正常细胞内p53蛋白水平很低。蛋白 的泛素化（ubiquitination）修饰是细胞内蛋白代谢过程中的最普通的降解方式，p53蛋白的降解也是通过泛素化来实现的。 MDM2是一种特异性针对p53的泛素化E3连接酶，它可直接与p53蛋白结合来促进p53蛋白的泛素化降解，并在细胞内p53蛋白动 态平衡中发挥关键的作用。MDM2本身也可被p53蛋白激活，因此MDM2是p53通路中重要的负反馈调节因子（negative feedback regulator）（如图7）。 http://www./xbxh.htm（第 11／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 3) p53与肿瘤 p53基因敲除小鼠虽然可以产生后代，但其生长发育过程中会出现高频率的自发性肿瘤，这提示p53蛋白与肿瘤之间存在密切的 关系。事实上，目前TP53基因是与人类肿瘤的相关性最高的基因，与50%以上的人类恶性肿瘤有关，而且现正已在超过51种人 类肿瘤病例中发现TP53基因的异常表达和功能失活。TP53基因突变是其功能失活的主要原因，至今已发现400多种TP53基因突 变类型，其中147种与胃肠道肿瘤有关，而最常见的突变方式是点突变。通过分析大量肿瘤病例中的TP53突变位点，证实肿瘤 中95.1%的p53点突变位点发生在高度保守的DNA结合区，尤以第175、245、248、249、273和282位点的突变率最高（如图 8）。此外，某些点突变改变了p53的空间构象，影响了p53蛋白与MDM2和p300等蛋白的相互作用。另一些点突变发生在p53的 核定位信号区，使p53无法进入细胞核发挥转录激活的功能。不同肿瘤的TP53基因突变位点并不一致，例如：结肠癌中G:C→A: T转换占到79%；在乳腺癌中，G→T颠换占到1/4，而这种突变在结肠癌十分少见；淋巴瘤和白血病的TP53基因突变方式与结肠 癌相似；在肺癌中G:C→T:A突变最普遍，而食道癌中发生G→T颠换的频率很高。 http://www./xbxh.htm（第 12／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 目前看来，在肿瘤形成的复杂网络和调控体系中，p53是最主要的因素。有人认为p53是很好的肿瘤诊断标志物，可以作为癌症 早期诊断的重要指标。认识到p53基因的重要作用后，全世界数以千计的分子生物学家正在抛开原来的课题转而研究p53，希望 以此作为攻克癌症的突破口。科学家相信，利用p53基因发现并治疗癌症的前景非常广阔。除了基因治疗，研究人员正在筛选 可以影响p53基因上下游调控的小分子化合物。罗氏制药公司开发的一种名为nutlins的小分子化合物，能够干扰p53和MDM2之 间的调控关系，有望成为一种有效的抗癌药物。 原文检索： 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信号 1975年，E. A. Carswell和L. J. Old等人发现已接种卡介苗的小鼠注射脂多糖后，小鼠血清中产生了一种可引起动物肿瘤组织出血 坏死的物质，该物质对体外培养的多种肿瘤细胞株都具有细胞杀伤作用，于是他们将这种物质命名为肿瘤坏死因子（tumour necrosis factor, TNF）[5]。TNF是迄今发现的抗肿瘤效果最强的细胞因子。1984年起，欧美国家就开始把TNF的基因工程产品应 http://www./xbxh.htm（第 13／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 用到癌症临床治疗中，并一度取得轰动的成果，然而最终由于毒副作用严重而被迫终止。九十年代末以来，随着基础研究的深 入和基因工程技术的发展，科学家研制出一些高效、低毒的TNF变构体，从而重新确立了TNF在抗肿瘤中的重要地位，掀开了 TNF在肿瘤研究和治疗中的新篇章。 1) TNF简介 TNF是一种糖蛋白，它以两种形式存在：TNF-a和TNF-b。TNF-a由单核细胞和巨噬细胞产生，它可引起肿瘤组织出血坏死，而 脂多糖（Lipopolysaccharides, LPS）是较强的刺激剂。TNF-b是一种淋巴因子，又称淋巴毒素（lymphotoxin, LT）。抗原或丝裂 原均可刺激T淋巴细胞分泌TNF-b，具有肿瘤杀伤及免疫调节功能。 人的TNF-a基因长2.76 kb，由4个外显子和3个内含子组成，定位在第六号染色体上。人TNF-a前体由233个氨基酸组成，含有76 个氨基酸残基的信号肽，切除信号肽后形成157个氨基酸的成熟型非糖基化的TNF-a。通过基因工程方法改造后的TNF-a具有更 好的生物学活性和抗肿瘤效果。 2) TNF与NF-kB信号通路 TNF-a与TNF-b分子结构相似，所发挥的生物学效应相近。胞外因子TNF-α以三聚体形式发挥信号转导功能，与TNF受体 （TNF receptor, TNFR）结合引起受体多聚化，这种多聚化使得TNF受体与细胞质中TRADD分子发生相互作用。TRADD招募相 应蛋白后介导两条转导通路：一条是通过TRAF2和RIP分子诱导NF-κB的活化，参与抗凋亡；另一条是通过FADD分子导致细 胞凋亡。TNFR只有在蛋白合成受阻的情况下才会诱导凋亡，下面我们将着重介绍由TNF激活的NF-kB信号通路。 NF-kB（nuclear factor-kappa B）是1986年从B淋巴细胞的细胞核抽提物中找到的转录因子[6]，它能与免疫球蛋白kappa轻链基因 的增强子B序列GGGACTTTCC特异性结合，促进κ轻链基因表达，故而得名。它是真核细胞转录因子Rel家族成员之一，广泛 存在于各种哺乳动物细胞中。迄今为止，在哺乳动物细胞内共发现5种NF-kB/Rel家族成员，它们分别是RelA（即p65）、 RelB、C-Rel、p50/NF-kB1（即p50/RelA）和p52/NF-kB2。这些成员均有一个约300个氨基酸的Rel同源结构域（Rel homology domain, RHD）。这个高度保守的结构域介导Rel蛋白形成同源或异源二聚体，该结构域也是NF-kB与靶基因DNA序列的特异性 结合区域。 http://www./xbxh.htm（第 14／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 细胞内NF-kB的活化过程受到精细调控。通常情况下，在细胞质中的NF-kB处于失活状态，与抑制蛋白IkB（inhibitory protein of NF-kB）结合成三聚体复合物。当出现TNF-a信号、炎症因子以及LPS、紫外线等外界刺激时，细胞因子与细胞膜表面的TNF受 体结合后，TNF受体发生多聚化并与细胞质中TRADD分子发生相互作用。TRADD招募TRAF（TNFR-associated factor）和激酶 RIP（receptor interacting protein），由RIP将信号传递给IKK（IkB kinase）。在NF-kB信号通路中IKK扮演了非常重要的角色， 尽管上游信号路径的不同，但是最终都汇集到IKK。IKK由a、b和g三个亚基组成，作为激酶的IKK能使IkB的a亚基的Ser32和 Ser36残基和b亚基的Ser19和Ser23残基磷酸化。IkB随即从p50/p65/IkB异源三聚体中解离出来，经泛素化修饰后通过蛋白酶体降 解。于是，受到IkB抑制的NF-kB得以暴露其核定位序列（nuclear localization signals, NLS），迅速从细胞质进入细胞核内，与核 内DNA上的特异序列相结合，从而启动或增强相关基因的转录（如图9）。 http://www./xbxh.htm（第 15／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 3) NF-kB信号通路与癌症 NF-kB具有明显的抑制细胞凋亡的功能，与肿瘤的发生、生长和转移等多个过程密切相关。在人类肿瘤尤其是淋巴系统的恶性 肿瘤中，常可发现NF-kB家族基因的突变。NF-kB家族与癌症相关性的第一个线索是c-Rel基因的发现，它是禽类逆转录病毒癌基 因v-Rel在细胞内的同源基因。该病毒在鸡体中造成多种造血细胞恶性转化，引起淋巴癌的发生。由于NF-kB的下游基因包括 CyclinD1和c-Myc，因此NF-kB的持续激活会刺激细胞生长，导致细胞增殖失控。NF-kB在很多癌细胞中表达异常，如在75％的 乳腺癌样品中NF-kB2的表达比邻近的正常组织高很多倍。肿瘤细胞迁移并浸润到周围组织是肿瘤扩散和转移的前提条件。NFkB对肿瘤转移具有明显的促进作用，它能促进肿瘤转移相关基因ICAM-1、VCAM-1、MMP-9等的表达。NF-kB还能诱导血管内 皮生长因子VEGF的表达，促进血管形成。此外，NF-kB还能通过调节COX2等基因的表达来促进肿瘤生长。 NF-kB与肿瘤治疗息息相关。IFN-a、IFN-b、TNF-a、IL-2、G-CSF、GM-CSF和EPO是迄今为止被批准用于临床肿瘤治疗的几种 细胞因子，其中前6种生长因子已被证实与NF-kB的信号通路有关。目前，国内外主要以NF-kB为靶点，使用抗氧化剂抑制NFkB活性以及针对p65和p50设计小分子干扰RNA（siRNA）抑制NF-kB合成等方法作为癌症的治疗策略，而且在动物实验及细胞 培养中取得不同程度的疗效，但是离临床应用还有很大距离。由于TNF-a具有很好的抗肿瘤作用和多种免疫调节功能，许多国 家开展了用TNF治疗癌症的临床研究。动物实验和临床实验均表明，TNF-a对某些肿瘤具有明显的抑制作用，但是由于不能很 好地区分癌细胞和正常细胞，使用TNF-a后副作用较大，这为其大规模临床应用造成困难。应用基因工程改造得到低毒高效的 TNF-a变构体，对某些肿瘤的治疗效果尤佳。将TNF-a与其它具有肿瘤抑制作用的细胞因子，如IL-2、IFN-g等联合使用，既可 减少用药量、降低毒副作用，又可提高疗效，因而有望更快地大量应用于临床。 4 Ras、PI(3)K和mTOR信号 1) 控制肿瘤生长的Ras、PI(3)K和mTOR信号 随着人类基因组测序的完成，目前已发现了几百种蛋白激酶。根据它们结构上的相似性，这些激酶可分为多个蛋白家族，在细 胞的增殖、生长、分化和凋亡等过程中发挥重要的生物学功能。Ras、PI(3)K和mTOR就是一类与细胞增殖紧密相关的蛋白激 http://www./xbxh.htm（第 16／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 酶。 真核细胞的正常生长受到周围环境所提供的养分的限制。Ras和PI(3)K信号通过调控下游分子mTOR，在调控细胞生长方面起着 关键作用。在绝大多数的人肿瘤细胞中，Ras和PI(3)K信号通路中的关键调控因子都发生了明显的突变。究其原因，人们发现这 条信号通路如果发生突变，就会导致细胞的存活和生长不再受到养分等环境条件的限制，进而诱导细胞癌变。 Ras、PI(3)K和mTOR是目前研究得最为清楚的信号通路之一。下面，我们将简单地介绍一下这条信号通路中的几个关键组分： (1) PI(3)K是英文phosphatidylinositol-3-kinase（磷脂酰肌醇-3-激酶）的缩写。它是一个包括许多脂质激酶的家族，由一个调节亚 基（p85）和一个催化亚基（p110）组成。当配体与膜受体结合后，受体激活p85并招募p110，进而催化膜内表面的PIP2 （phosphatidylinositol 4, 5-bisphosphate）生成PI3P（phosphatidylinositol 3-phosphate）。PI3P作为第二信使，进一步激活AKT和 PDK1（phosphoinositide-dependent kinase 1）。 (2) AKT又称作PKB（protein kinase B），是PI3K重要的下游分子，包括至少3种形式，分别为AKT1、AKT2和AKT3。它们对于 调控细胞的生长、增殖、存活以及糖代谢都起着十分重要的作用。 (3) mTOR（mammalian target of rapamycin）是一类丝/苏氨酸激酶。1991年，人们在酵母中发现了雷帕霉素（rapamycin）的作 用靶点，取名为TOR[7]。与酵母相比，哺乳动物的TOR蛋白在进化和功能上高度保守，也就相应地称为mTOR[8]。mTOR蛋白 的C末端具有激酶活性，它是细胞生长和增殖的关键调节分子，可接收生长因子、营养、能量等多种信号，并通过PI3K/AKT或 Ras/ERK信号通路来发挥作用，而对mTOR信号通路的抑制可以使细胞停滞在G1期而触发细胞凋亡。 简单地说，当EGF、胰岛素等生长因子结合到细胞膜表面的酪氨酸激酶受体（receptor tyrosine kinase, RTK）后，RTK通过其酪 氨酸激酶活性分别激活两个关键的信号转导分子：小G蛋白Ras和激酶PI(3)K，再由Ras和PI(3)K共同激活下游关键分子mTOR （如图10）。激活后的mTOR蛋白促使底物S6K（S6 kinase）和4EBP1（4E binding protein 1）发生磷酸化。由于这两个底物都 是蛋白翻译过程中关键性的调节因子，它们的磷酸化导致核糖体蛋白合成的起始和增加。此外，胞外营养物质氨基酸、ATP等 也能调控mTOR的激酶活性。于是，mTOR蛋白整合生长因子和环境养分两种信号，通过严格调控细胞有丝分裂和代谢响应不 同的环境条件，保证细胞只在有利的环境下增殖。 http://www./xbxh.htm（第 17／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 值得注意的是，一些肿瘤抑制因子，如TSC1、TSC2和LKB1在营养匮乏的条件下减弱了mTOR信号通路的强度。相应地， TSC1、TSC2或者LKB1的失活突变，就会导致相似的癌症症状，并具有共同的临床表现。因此，这条确保细胞在环境适宜条件 下发生增殖的信号通路，在被癌细胞利用后就可以使癌细胞在养料匮乏的条件下存活并生长。 在筛选激酶抑制剂的过程中，人们设计了一系列针对mTOR、PI(3)K、RTKs和Raf等激酶的药物。在癌症的分子机理研究中，尽 管这条信号通路研究得最透彻，但这些激酶在细胞和生物体内的生理功能远比我们想象的要复杂。 2) Ras-Raf通路与癌症 1982年，美国科学家R.A. Weinberg等人从膀胱癌细胞中克隆得到第一个人类癌基因，由于它和之前发现的鼠肉瘤病毒基因c-ras 高度同源，故而被命名为ras基因（rat sarcoma）[9]。Ras基因在进化中高度保守，广泛存在于各种真核生物细胞中。哺乳动物 的Ras蛋白家族有三个成员，分别是H-ras、K-ras和N-ras。由于Ras蛋白的相对分子量是21 kDa，故又被称为p21。Ras蛋白定位 于细胞膜内侧，为GTP/GDP结合蛋白，通过GTP与GDP的相互转化来调节信号通路的传递；之后，人们又发现了Ras的直接效 应因子Raf-1[10]，这就将Ras和ERK/MAPK信号通路联系起来。在高等生物中，Raf丝/苏氨酸激酶家族由三个成员组成，分别为 A-raf、B-raf和C-raf（也称Raf-1）。 随着研究的深入，Ras信号通路构成一个复杂的网络。简单地说，被生长因子激活的酪氨酸激酶受体RTKs以直接或间接的方式 结合GRB2（growth factor receptor-bound protein 2）。GRB2与受体RTK结合后招募鸟苷酸交换因子SOS蛋白定位在与Ras相邻的 细胞膜上。这样，SOS与Ras形成复合体后，GTP取代GDP与Ras结合，Ras被激活；而当GTP被水解成GDP后，Ras失活。Ras蛋 http://www./xbxh.htm（第 18／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 白被激活后，产生一系列级联放大反应。首先，它招募细胞浆内的Raf1蛋白至细胞膜上。之后，Raf激酶磷酸化MAPK激酶 （MAPKK，又称MEK），再由MEK激活ERK1/2（extracellular signal regulated kinase，又称MAPK）。ERK被激活后，转至细 胞核内并直接激活转录因子，产生相应的生物学效应（如图11）。需要特别指出的是，Raf的激活并不完全依赖于Ras，ERK也 能被除Ras之外的其它蛋白激活。这表明信号通路级联反应中的每一个信号蛋白都可能被多个上游蛋白所控制，而它们也可以 有多个下游的靶蛋白，从而形成一个极其复杂的网络调控结构。 随着信号通路研究的拓展，人们开始研究Ras信号致癌的机理。在超过60%的人类恶性黑色素瘤中，都发现了B-raf的激活突变， 这种突变还存在于一些直肠癌以及甲状腺和肺部的肿瘤中。B-raf突变后，在某些情况下与C-raf形成异源二聚体，随后持续地激 活下游的ERK信号，并最终激活蛋白激酶mTOR（如图11）。肿瘤细胞中也存在不涉及Ras本身的突变而又持续激活Ras的情 况。NF1基因是最早被发现的肿瘤抑制基因之一，它是一个GAP蛋白（GTPase-activating protein）。NF1基因缺失突变后，由于 GTP水解的减少而导致GTP结合形式的Ras蛋白的积累，从而提高Ras的活性。除此之外，降低miRNA let-7的表达使靶基因Ras mRNA增加，也能提高Ras的活性。这里所提到的这些蛋白成分都是未来很好的药物靶点分子。 http://www./xbxh.htm（第 19／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 3) Ras-PI(3)K信号通路与癌症 早在20年前，PI(3)K信号就被视为一条与病毒癌基因密切相关的信号通路。最近5年，人们发现在所有的散发性肿瘤中这条信号 通路最常见。在淋巴瘤、卵巢癌、乳腺癌、胰腺癌、肾癌、肺癌、前列腺癌以及其它癌症中这条通路都具异常性。PI(3)K信号 通路可以通过激活RTK和Ras，进而活化下游的靶蛋白mTOR。需要指出的是，丝/苏氨酸蛋白激酶AKT家族的很多成员都是PI (3)K信号通路在癌症中的重要靶点，例如在10%～20%的胰腺癌、40%的肝癌和50%的结肠癌中都可以检测到AKT2的突变。这 条通路中另一个关键的调节因子是PTEN（phosphataseα基因的大量表达，这是PI(3)K信号通路在癌细胞中异常激活的有力证 据。在一些原发性结肠癌和卵巢癌中也检测到PI(3)K调控亚基p85 and tensin homolog），作为重要的肿瘤抑制基因，它的突变将 会导致第二信使PIP3的大量积累，过度激活下游的mTOR通路而使细胞发生癌变。 4) 结语 Ras-Raf和Ras-PI(3)K以及其所激活的mTOR信号通路涉及了多个癌基因和抑癌基因的激活和失活，与肿瘤的发生密切相关，日 http://www./xbxh.htm（第 20／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 益成为肿瘤研究的热点。这些基础研究将为癌症的治疗提供更多的方案。在过去的几年中，激酶mTOR的三种抑制剂，分别是 雷帕霉素的类似物everolimus、deforolimus和前体temsirolimus已经进入临床试验阶段。随着这些研究的深入，我们相信会有更 多的针对这些信号通路中的分子药物被筛选出来，为最终诊治癌症提供良方。 原文检索：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信号 Wnt信号通路广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物中，是一类在物种进化过程中高度保守的信号通路。Wnt信号在动物胚胎的早期 发育、器官形成、组织再生和其它生理过程中，具有至关重要的作用。如果这条信号通路中的关键蛋白发生突变，导致信号异 常活化，就可能诱导癌症的发生。1982年，R. Nusse和H.E. Varmus在小鼠乳腺癌细胞中克隆得到第一个Wnt基因，最初它被命 名为Int1（integration 1）[11]。后来的研究发现小鼠Int基因与果蝇的无翅基因wg（wingless）为同源基因，因而将两者合称为 Wnt。H.E. Varmus 本人也因他在癌症研究中的杰出贡献而获得1989年的诺贝尔生理医学奖。 1) Wnt信号通路 Wnt是一类分泌型糖蛋白，通过自分泌或旁分泌发挥作用。Wnt信号通路的主要成分包括：分泌蛋白Wnt家族、跨膜受体 Frizzled家族、CK1、Deshevelled、GSK3、APC、Axin、β-Catenin、以及转录因子TCF/LEF家族。 Wnt信号通路是一个复杂的调控网络，目前认为它包括三个分支：经典Wnt信号通路，通过β-Catenin激活基因转录；Wnt/PCP 通路（planner cell polarity pathway），通过小G蛋白激活JNK（c-Jun N-terminal kinase）来调控细胞骨架重排；Wnt/Ca2+通路， 通过释放胞内Ca2+来影响细胞粘连和相关基因表达。 一般提到Wnt信号通路主要指的是由β-Catenin介导的经典Wnt信号通路。下面我们将简单介绍一下经典Wnt信号通路的主要成 分： (1) Frizzled（Fzd或Frz）：分泌型糖蛋白Wnt的细胞膜上受体，为7次跨膜蛋白，结构类似于G蛋白偶联型受体。FZD胞外的N http://www./xbxh.htm（第 21／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 端有一个富含半胱氨酸的结构域（cysteine rich domain, CRD），能与Wnt结合。 (2)Dishevelled（Dsh或Dvl）：Dsh蛋白在细胞质中接受上游信号，通过抑制APC、Axin以及GSK3β等蛋白形成的复合物的功 能，稳定细胞质中游离状态的β-Catenin蛋白。细胞质中积累的β-Catenin蛋白进入细胞核与TCF/LEF家族的转录因子结合，从 而开启了下游靶基因的转录。 (3)GSK3β：是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。在没有Wnt信号时，GSK3β能将磷酸基团加到β-Catenin N端的丝氨酸/苏氨酸残 基上，磷酸化的β-Catenin经β-TRCP泛素化共价修饰后，被蛋白酶体（proteasome）降解。 (4) CK1（casein kinase 1，酪蛋白激酶1）：能将β-Catenin的Ser45位点磷酸化，随后GSK3β将β-Catenin的Thr41、Ser37、 Ser33位点磷酸化。 (5) Axin：是一种支架蛋白，具有多个与其它蛋白作用的位点，能与APC、GSK3β、CK1等形成β-Catenin降解复合物。此外它 还与Dishevelled、PP2A（protein phosphatase 2A）等wnt信号的其它组分相互作用。 (6) TCF/ LEF：是一类具有双向调节功能的转录因子，它与Groucho结合可以抑制基因转录，而与β-Catenin结合则促进下游靶 基因的转录。 当细胞没有接受Wnt信号刺激时，细胞质内大部分的β-Catenin与细胞膜上Cadherin蛋白结合使之附着于细胞骨架蛋白肌动蛋白 上，参与细胞的黏附作用。而少部分的β-Catenin被磷酸化后，与GSK3β等形成降解复合物，最终通过泛素化修饰而降解。 Wnt信号的激活就是指分泌型的配体蛋白Wnt与膜表面受体蛋白FZD结合后，激活胞内蛋白DVL。DVL通过抑制GSK3β等蛋白 形成的β-Catenin降解复合物的降解活性，稳定细胞质中游离状态的β-Catenin蛋白。胞浆中稳定积累的β-Catenin进入细胞核后 结合LEF/TCF转录因子家族，启动下游靶基因（如c-myc、Cyclin D1等）的转录。我们可以把Wnt信号通路简单概括为： Wnt→FZD→DVL→β-Catenin降解复合体解散→β-Catenin入核→TCF/LEF→下游基因转录（如图12）。 http://www./xbxh.htm（第 22／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 2) 经典Wnt信号通路与癌症 虽然研究人员很早就发现了Wnt信号通路的许多成员，但是直到十年之后，人们才真正将Wnt信号通路和癌症联系起来。1993 年，Vogelstein等人报道肿瘤抑制因子APC（adenomatous polyposis coli，腺瘤性结肠息肉病蛋白）和β-Catenin之间存在着相互 作用。他们发现大约85%的人结肠癌中APC基因都发生了突变，其缺失突变会导致结肠癌中的腺瘤性息肉。在Wnt信号通路中， β-Catenin的稳定性与APC蛋白密切相关。APC蛋白可作为一个载体将β-Catenin和GSK3β联系起来，促进GSK3β磷酸化βCatenin氨基端保守的Ser/Thr位点，并促使β-Catenin降解。在肿瘤细胞中，APC基因的突变导致APC蛋白不能与β-Catenin相互 作用，同时也失去了对β-Catenin表达水平的调节。Β-Catenin在胞浆内大量积聚并进入细胞核，与TCF/LEF转录因子结合，激 活相关基因的转录，从而导致了细胞增殖异常和肿瘤发生。 Β-Catenin本身的突变也可能造成癌症。Β-Catenin基因的突变可以造成β-Catenin蛋白无法被磷酸化和泛素化降解，致使βCatenin在胞浆内大量聚集，从而进入细胞核并激活与细胞分裂和生长调控相关的基因（如c-myc和Cyclin D1等基因），导致细 胞增殖失控而致癌。最初，人们只在大约10%的散发性大肠癌样本中发现了β-Catenin基因的突变。随后，研究人员检查了超过 3500份的癌症样本，包括结肠癌、黑色素瘤、肝细胞瘤、脊髓母细胞瘤、消化道肿瘤等，发现在超过700个癌症病例中出现βCatenin的多种突变。Β-Catenin的N端序列可能是其致癌的关键位点，这些位点的突变使得β-Catenin在胞内表达失控，导致 http://www./xbxh.htm（第 23／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 Wnt信号异常激活，从而诱发包括结直肠癌、肝母细胞瘤、卵巢癌和前列腺癌等在内的多种癌症。 目前看来，超过90%的结肠癌以及很高比例的其它癌症均与Wnt信号通路的异常激活密切相关，而且细胞实验也证明如果阻断 Wnt信号通路可以抑制肿瘤细胞的增殖。因此，人们开始尝试把Wnt/β-Catenin信号通路中的关键蛋白作为药物靶点，筛选分子 药物治疗癌症。目前，已有多种分子靶向药物进入临床试验阶段。然而癌症的发生是一个多因素、多阶段、多基因变异积累的 复杂过程，多种信号通路可能同时参与了癌症的发生。随着未来研究的深入，我们期待更多Wnt信号通路新成员的发现。细胞 内信号通路相互协同机制的研究，能够为我们设计更加有效的抗癌药物提供更多的理论基础。 原文检索： 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信号与结肠癌 1) BMP信号通路 BMP（骨形态发生蛋白，bone morphogenetic protein）是TGF-β（转化生长因子，transforming growth factor-β）超家族中的重 要成员。它通过调节一系列下游基因的活性，控制着诸如中胚层形成、神经系统分化、牙齿和骨骼发育以及癌症发生等许多重 要的生物学过程。BMP信号的传递主要通过配体BMP与细胞膜上的丝氨酸/苏氨酸激酶受体（BMP receptor, BMPR）特异性结 合，形成配体受体二元复合物。同时，Ⅱ型受体（BMPR2）能够活化I型受体（BMPR1），并进一步将信号传递给细胞内的 Smad分子。在BMP和TGF-β信号由细胞膜传递至细胞核的过程中，Smad蛋白起到了关键性的作用。活化的I型受体 （BMPR1）进一步磷酸化Smad蛋白（Smad1、Smad5和Smad8），促使Smad分子从细胞膜受体上脱离下来，并在胞质内结合 Smad4分子（common Smad，Co-Smad）后进入细胞核。在细胞核内，Smad多元复合物在其它DNA结合蛋白的参与下作用于特 异的靶基因，调控靶基因的转录（如图13）。 http://www./xbxh.htm（第 24／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 2) 结肠中的BMP信号 结肠（colon）是大肠的主要部分，它的解剖结构由内向外依次为粘膜层及粘膜下层、肌层及外膜。粘膜和部分粘膜下层向肠腔 内的突起为半环形皱襞的断面，凹陷处即称为结肠隐窝（colonic crypt）。结肠隐窝处的细胞类型依次为单层柱状上皮细胞、干 细胞、肌成纤维细胞（myofibroblast）和粘膜肌（muscularis mucosae）（如图14）。结肠中的干细胞位于隐窝底部，不断分裂 增殖后形成的子细胞边分化边向内移动，当到达肠腔表面时就分化成为成熟的肠上皮细胞。许多研究证据显示，多种BMP信号 通路中的关键蛋白都在结肠隐窝的细胞中表达。例如，位于结肠粘膜层的柱状上皮细胞表达BMP蛋白和BMP受体。同时通过免 疫组化方法可以在这些细胞中检测到Smad1、Smad5和Smad8蛋白的磷酸化形式，这表明在分化成熟的柱状上皮细胞中，BMP信 号是被激活的。而肌成纤维细胞和结肠干细胞则通过表达BMP信号的拮抗分子Noggin来抑制这些细胞内的BMP信号（如图 14），这些结果提示BMP信号可能促进成熟的结肠上皮细胞走向凋亡。 http://www./xbxh.htm（第 25／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 3) 结肠癌与BMP信号 结肠癌是一种高发病率的恶性肿瘤，在工业化国家里，它是仅次于肺癌的第二大杀手。据美国国立癌症研究院估计，2008年全 美新增结肠癌约11万例，死亡约5万人。健康成年人体肠道每天大约有1×1010个细胞更新，是人体细胞更新最快的器官。这个更 新速度甚至远远超过了肿瘤组织，这反映肠道具有非常卓越和精细的细胞增殖与分化的调控机制，但这种无与伦比的更新速率 如同一把“双刃剑”，一方面可以迅速地更新和修复肠粘膜细胞，另一方面却大大增加了肠道细胞因增殖失控而癌变的可能性。 近些年来，人们从基因水平、转录水平、蛋白质水平以及细胞信号通路等方面对肿瘤进行了大量的研究，肿瘤的发病机制逐渐 被阐明。从分子遗传机制角度看，结肠癌可能是目前研究最为透彻的肿瘤之一。 最初发现BMP分子是因为这类蛋白能诱导异位的软骨和骨的形成，但目前由于其在大多数肿瘤，特别是结肠癌中的异常表达而 成为研究的新热点。早在十多年前，人们发现结肠癌病例中常有Smad4基因的缺失，不过当时这被认为是结肠癌的发生与TGFβ信号相关，而不是BMP信号。幼年性息肉综合症（juvenile polyposis syndrome, JPS）是一种常染色体显性遗传病，多见于儿 童和青少年。患者的结肠部位通常有50-200个息肉，息肉被大量的基质包围，呈现慢性炎症状态，沿着整个肠管线性分布。 http://www./xbxh.htm（第 26／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 JPS 患者很高的结肠癌患病风险，其家族成员中得结肠癌的可能性约为9%-50%，患胃癌和胰腺癌也有报道。目前超过50%的 JPS病例中发现Smad4和BMPR1A基因发生缺失和错义突变，导致BMP信号传递受阻。这就说明BMP信号通路在肠道上皮细胞的 增殖平衡中起着关键的调节作用，而BMP信号过低或失活是JPS病发的缘由。目前，通过检测细胞内Smad蛋白的磷酸化水平， 发现约70%的结肠癌病例中BMP信号是失活和降低的，这就为肿瘤特别是结肠癌的临床诊断提供了重要的指标。 4) 结语 尽管BMP信号通路在动物胚胎发育、组织分化和细胞增殖更新中发挥关键作用，但有关BMP信号在结肠癌的成癌机制中扮演的 角色还有待阐明。Schwarte等人利用裸鼠作为动物模型，在结肠癌和胰腺癌细胞中过量表达Smad4能够有效降低血管内皮生长 因子的表达，进而减少肿瘤组织周围血管的生成，起到抑制肿瘤生长的效果。因此，通过Smad4和BMP信号通路中的其它分子 来调控肿瘤血管生成可以作为抑制肿瘤的一种新方法。深入研究肠道上皮系统的分子生理机制可能为肠道疾病治疗提供一个新 的思路。 原文检索： 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 信号通路与药物靶点 近年来，人们开始尝试使用一些特异性分子药物来治疗癌症。相对于化疗而言，这种新方法能够很好地区分正常细胞和肿瘤细 胞，因而能更特异地杀死肿瘤细胞，而不损伤正常细胞。在这些试验中，一些分子药物开始显现出了临床应用的前景。这也表 明，通过干扰肿瘤生长和存活中所依赖的信号通路，可以起到治疗癌症的效果。下面我们将简单介绍一下关键信号通路上的一 些蛋白激酶，籍此以阐明这些小分子抑制剂在多个激酶靶点上是如何工作的。 c-src基因是第一个被发现的原癌基因。1976年，Bishop和Varmus发现，src的基因产物是一个60 kDa的磷酸化蛋白[1]。随后不 久，另外2个实验室也证明了Src蛋白是一种激酶。在目前已知的50多种癌基因中，大部分都是蛋白激酶。在细胞的正常生长和 增殖中，癌基因被一些信号通路抑制。但当癌基因发生突变或者被异常激活后，细胞的异常增殖将会导致肿瘤发生。针对细胞 http://www./xbxh.htm（第 27／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 信号通路中的关键蛋白作为药物靶点，我们可以设计出相应的药物用于癌症治疗。 酪氨酸激酶受体（receptor tyrosine kinases, RTKs）是最早一批被发现与肿瘤发生相关的激酶。通过与生长因子配体相结合，酪 氨酸激酶通过形成同源二聚体或异源二聚体来激活它们胞内的激酶结构域，随后激活下游的信号通路级联反应，刺激细胞增殖 和生长。针对RTKs作为药物靶点，可以设计出用于治疗癌症的药物，这些药物包括针对RTK配体或者受体本身的抗体，或是针 对RTKs激酶胞内结构域的小分子化学抑制剂。血管内皮生长因子受体（vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR）家族 是目前研究最多的酪氨酸激酶。在肿瘤细胞中，通过酪氨酸激酶受体激活并协同作用的二大信号通路分别是MAPK和PI3KAKT-mTOR信号通路，被激活的信号通路随后调节细胞的存活、增殖、迁移和凋亡等许多重要的生物学过程（如图15）。这些 信号通路一旦发生异常，就会导致细胞癌变，因此这类激酶对于癌症的发生具有重要作用。我们把人类基因组中所有编码的激 酶称为激酶组，它涵盖了500多种蛋白激酶，提供了丰富的药物靶点资源用于抗瘤药物的开发。迄今为止，针对蛋白激酶的8种 抗癌药物已获批准面世（表3），同时还有超过100种的药物正处于临床试验阶段，这些已经处于研发后期阶段的药物也是主要 针对酪氨酸蛋白激酶的。 http://www./xbxh.htm（第 28／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 根据蛋白激酶的结构特点，我们可以设计出抑制激酶活性的药物靶点。蛋白激酶通常具有一个ATP结合活性位点，这个位点通 常也是设计小分子抑制剂的靶位点。很多激酶抑制剂就是通过与细胞质中的ATP竞争这个ATP结合位点，以达到抑制激酶活性 的效果（如图16）。大多数激酶的ATP结合位点非常保守，筛选出的这类小分子抑制剂往往具有广泛的激酶抑制效果。如果它 们的抑制效果没有很好的特异性，就不能达到临床治疗的要求。对p38 MAPK（mitogen-activated protein kinase）的研究为开发 特异性的激酶抑制剂提供了一种新的思路。这项研究结果证明，如果选择靠近ATP结合位点的氨基酸残基作为药物靶点，就能 够实现很高的特异性，同时也具有抑制ATP结合的效果。即使是针对同源性非常高的激酶，通过这种策略筛选得到的抑制剂也 具有很好的特异性。随着越来越多激酶晶体结构的获得，这种具有高度特异性的小分子抑制剂也被广泛开发利用到癌症治疗 中。目前，用这种策略筛选得到的75种激酶抑制剂已经成功进入临床试验阶段，不日即可面市。 http://www./xbxh.htm（第 29／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 随着研究的深入，人们还发现了小分子化合物抑制激酶活性的另一种机制。先前，人们发现激酶MEK（MAPK kinase）的抑制 剂PD98059和U0126并非通过竞争ATP结合位点来实现激酶的抑制效果，而可能是通过某种方式与MEK1和MEK2相互作用。这 种新的结合模式给人们很大的启发，由于它避开了保守的ATP结合位点，因而极大地提高了特异性。最近，激酶MEK1结合抑 制剂CI-1040后的结晶结构也证实抑制剂CI-1040并没有结合到MEK1的ATP结合位点，而是结合在ATP结合位点附近。由于激酶 MEK1结合了CI-1040后导致了构象变化，使得胞质内的ATP无法与MEK1正常结合，从而使MEK1失去激酶活性。与其它的蛋白 激酶的氨基酸序列相比，这个CI-1040的结合位点具有很低的相似性，从而极大地提高了抑制效果的特异性。 这种策略也为我们寻找具有特异性阻断MAPK信号通路的药物提供了一个很好的思路。然而激酶抑制剂的筛选没有规律可循， 并不能通过结合位点的相似性来推断抑制剂的有效性。我们期待，随着激酶空间结构的深入研究，抑制剂的筛选方法也将会变 得更加便捷。 很多癌症是由于若干个基因同时突变造成的，所以在开发具有高度特异性的激酶抑制剂的同时，更需要有一种药物能够同时抑 制多个激酶的激酶活性，从而达到更有效的治疗效果。几十年来，癌症专家普遍利用多种药物的不同组合来治疗肿瘤疾病。但 是，目前我们对于信号通路和肿瘤遗传学的理解还不足以评估哪些药物的组合能够对某种肿瘤产生最大的疗效。随着抑制剂数 据库的扩大，人们发现一系列针对多个靶点的激酶抑制剂。Nexavar（又称sorafenib，中文名称“索拉非尼”）是美国食品药品管 理局（FDA）批准的第一个口服类多激酶抑制剂，其药物靶点是肿瘤细胞和肿瘤血管上的酪氨酸激酶受体。这些激酶受体包括 http://www./xbxh.htm（第 30／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 RAF激酶、血管内皮生长因子受体2/3（VEGFR-2、VEGFR-3）以及血小板衍生生长因子受体β（platelet-derived growth factor receptor- β, PDGFR-β）等，它们在肿瘤细胞的增殖及血管生成过程中扮演了至关重要的角色。 2005年12月，sorafenib作为晚期肾癌的治疗药物，获得美国FDA快速批准，这是美国FDA十年来批准的第一个治疗肾癌的药 物。2006年，美国FDA审批通过sorafenib用于转移性肝癌的治疗。2007年，美国临床肿瘤学会（American Society of Clinical Oncology, ASCO）的Ⅲ期临床报告显示，肝癌患者服用sorafenib后总存活期提高了44％，达到10.9个月。此外，临床研究结果 还表明，sorafenib对黑色素瘤、肺癌等也有潜在的抗肿瘤效应，用于治疗转移性黑色素瘤、皮肤癌和肺癌的临床试验仍在进行 中。 除了小分子抑制剂以外，针对单一靶点的特异性抗体，也可作为癌症的治疗药物。第一个获得美国FDA批准的是治疗乳腺癌的 特效药物Herceptin，该药物的主要成分是抗HER2单克隆抗体，它的作用靶点是乳腺癌细胞膜上的表皮生长因子受体ErbB2 （HER-2/neu）。因此，Herceptin的主要适宜人群是过量表达HER2的乳腺癌患者，该人群约占所有乳腺癌患者的20～30%。在 中国，Herceptin也已进行临床试验，并被中国国家药品监督管理局批准作为新药上市，在中国药名译为“赫赛汀”。目前，更多 的抗体药物正处于临床试验阶段。 酪氨酸激酶因其在癌症发生过程中的重要作用日益引起了研究人员的关注。在过去的几年中，以酪氨酸激酶为靶点的新药的研 发进展飞速，sorafenib和Herceptin的上市无疑是癌症信号通路的分子靶向治疗的里程碑。我们相信，对癌症信号通路和药物靶 点的深入研究，将为人类最终攻克癌症开辟了广阔的前景。 原文检索：Sebolt-Leopold JS, English JM. Mechanisms of drug inhibition of ignaling molecules. Nature. 2006 May 25; 441(7092): 457-462. 四 癌症基因治疗 1) 基本概念 基因治疗（gene therapy）是指利用分子生物学方法将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞或组织 http://www./xbxh.htm（第 31／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 中，以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病的一种现代生物医学新技术。尽管这项技术还处于起步阶段，但 是在一些案例中已经取得了成功。基因治疗的靶细胞主要分为两大类：体细胞和生殖细胞。针对生殖细胞的基因治疗，因其能 引起遗传改变而受到限制。因此，目前开展的基因治疗仅限于体细胞。 2) 首例基因治疗 早在十几年前，也就是1990年的9月14日，美国国立卫生研究院（NIH）的W. French Anderson博士等人获准实施人类历史上第 一例基因治疗的临床试验（如图17）。这名4岁的小女孩Ashanthi DeSilva患有重度联合免疫缺陷综合征（severe combined immunodeficiency, SCID）。她体内先天性缺少腺苷脱氨酶（Adenosine Deaminase, ADA），致使细胞内脱氧腺苷大量积累，导 致T淋巴细胞中毒死亡。由于缺乏正常人的免疫系统，她非常容易受到细菌和病毒的感染。患有这种遗传疾病的小孩通常最后 都会因感染而死亡，很难活到成年，即使一场常见的水痘，对于她来说都是致命的打击。所以Ashanthi一直过着一种“与世隔 绝”的生活——避免外出，静静地呆在家里的无菌环境中，无休止地使用大量抗生素来与细菌和病毒作斗争。在这次基因治疗 中，科学家从Ashanthi身上抽取血后并分离得到少量白细胞，进行体外培养扩增。然后，他们利用改造后的逆转录病毒将正常 的人ADA基因转移到靶细胞里，使白细胞代偿性地表达了ADA蛋白。十天以后，这种经过“修饰”的白细胞通过静脉缓缓地输回 到女孩体中。通过这种治疗方式，Ashanthi的免疫系统功能提高了40%以上。她不再反复受到感冒的困扰，对白日咳等疾病也有 了一定的免疫，甚至可以开始上学。但是，这并没有完全治愈Ashanthi，那些经过遗传改造的细胞只能正常工作几个月，然后 必须要再次重复这个治疗过程，才能保证免疫系统继续工作。至今，Ashanthi的健康状态一直保持良好，她甚至开始读大学 了。小女孩彻底告别了与世隔绝的无菌病房，走进了阳光灿烂的新生活（如图17）。 尽管这个简单的基因治疗是一个成功的案例，但它仅仅是基因治疗发展历程中一个乐观的开端。基因治疗所涉及的生物学过程 是十分复杂的，在安全有效地使用基因治疗之前，还需要进一步开发相关技术，进一步理解疾病发生的分子机理。 http://www./xbxh.htm（第 32／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 3) 治疗过程 将外源的基因导入生物细胞内必须借助一定的技术或载体。目前，基因转移的方法分为生物学方法、物理方法和化学方法；最 常用的载体是经过人工改造后的病毒载体。在长期的进化过程中，病毒演化出一套成熟的包装和导入系统，能有效地将其自身 的基因导入到人类细胞中。和逆转录病毒不同的是，腺病毒（adenovirus）的DNA不会整合到宿主细胞的基因组中，也不会干 扰其宿主细胞内基因的正常功能。因此，腺病毒载体成为目前基因治疗过程中最为常用的病毒载体之一。人类腺病毒为无包膜 的DNA病毒，它由20面体的蛋白质外壳和蛋白核酸组成，病毒基因组为双螺旋线性双链DNA，长约36 kb。利用腺病毒进行基 因治疗的方法是将目的基因插入到一个腺病毒载体中，随后利用包装后的腺病毒感染目的细胞，并将修饰过的DNA导入到靶细 胞，导入后的新基因就可以翻译形成有功能的蛋白，使靶细胞恢复正常的功能，从而达到治疗疾病的效果（如图18）。 http://www./xbxh.htm（第 33／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 在治疗一些由单基因缺陷导致癌症疾病的过程中，研究人员需要将野生型的基因导入到病人的基因组中。通常来说，这并不是 替换异常的致病基因，而仅仅是在基因组上插入了一个额外的正确的基因拷贝，来补偿细胞所缺失的那部分功能。目前，科学 家正试图用正常基因替换原来的突变基因，来治疗囊性纤维化病（cystic fibrosis）、血友病（hemophilia）、肌营养不良症 （muscular dystrophy）以及镰刀型细胞贫血症等疾病。但这个过程需要将大段的DNA导入到人类基因组中的正确位置，这远比 修饰那些简单的细菌基因组要难得多。 在基因治疗中，可以采用多种方法来替换或修复靶点基因。 把正常基因插入到基因组中的非特异位点上，来修复一个无功能的基因，此法最常用； 通过同源重组，用正常的基因替换突变基因； 通过选择性的反向突变（reverse mutation），将异常基因修复成具有正常功能的基因； http://www./xbxh.htm（第 34／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 通过改变某个基因的调控机制来启动或者关闭该基因的表达。 4) 癌症的基因治疗 癌症的基因治疗为攻克癌症开辟了新途径，目前研究较多的是有关肺癌和肝癌的基因治疗。癌症的基因治疗过程中最常用最直 接的基因转移方法，是在肿瘤内直接注射目的基因或病毒载体。对一些具有控制肿瘤转移或对肿瘤具有免疫治疗作用的基因， 也可采用肌肉或静脉内注射的方法。另外，由于肺部有气道直接与外界相通，有些学者采用雾化吸入的方法向肺癌组织转移目 的基因，也取得了良好的效果。 肿瘤发生的复杂性决定了基因治疗策略的多样性。癌症基因治疗主要有以下策略：导入抑癌基因、减少癌基因表达、增强宿主 的抗肿瘤免疫力以及增强肿瘤对放疗和化疗的敏感性等。在很多癌症临床病例中发现，抑癌基因的突变会导致癌症的发生。针 对这种情况的基因疗法的思路是，向肿癌细胞内引入功能正常的抗癌基因，以恢复和增强抗癌基因的功能。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。 以应用抑癌基因p53为例，将野生型的p53基因导入p53突变的肺癌细胞系内，可有效抑制肺癌细胞的生长；而用高剂量（每细 胞100单位病毒）感染时，能有效杀灭肺癌细胞。还有学者曾先后报道利用腺病毒载体介导p53抑癌基因治疗肺癌的Ⅰ期和Ⅱ期 临床试验结果，取得了一定的疗效，而且安全性好、毒性低。应用自身的免疫系统抵御疾病是最理想的方法。有人研究将一些 细胞因子，如IL-2、TNF-α和INF-γ等通过逆转录病毒载体导入肿瘤细胞后，可有效激活局部组织的免疫应答，增强宿主细胞 的抗癌免疫。此外，通过外源导入癌基因的siRNA序列，利用RNA干扰技术降低癌基因的表达，也能在很大程度上起到抑制肿 瘤的效果。目前，绝大多数癌症基因治疗的研究已处于细胞实验和动物模型阶段，而且一部分癌症基因治疗药物也已进入临床 试验（见表4）。 值得一提的是，2003年10月中国国家食品药品监督管理局批准了基因治疗药物“今又生”的商业化销售，成为世界上第一例国家 批准的基因治疗药物。其实，这种药物的治疗机理就是我们在上一段内容里介绍过的利用重组腺病毒技术在肿瘤细胞里表达 p53抑癌基因。到2005年底，全国22个省市150多家三甲医院的3100多名病人接受了该药物的治疗，治疗的恶性肿瘤达43种，表 明其抗癌具有广谱性。2005年11月，第二个基因治疗药物——重组人p53腺病毒注射液H101又获国家一类新药许可。H101主要 用于治疗鼻咽癌等头颈部肿瘤，并对非小细胞肺癌、肠癌、软骨肉瘤等癌症具有明显疗效。世界著名科技期刊《自然－生物技 http://www./xbxh.htm（第 35／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 术》（Nature Biotechnology）和《自然－医学》（Nature Medicine）对此有专门的新闻报道。 5) 存在的问题及伦理争议 魏斯曼界限（Weissman barrier）认为遗传信息只会从生殖细胞传向体细胞，而不可能从体细胞传向生殖细胞。正是基于这种理 论，目前认为基因治疗是非常安全的。但这并不绝对，如果治疗手段使用不当，治疗基因被导入了生殖组织中（睾丸或卵巢） 就有可能整合到生殖细胞中，从而违背了治疗的初衷。 目前基因治疗存在的问题有： 基因治疗的时效性 在使用基因治疗的方法导入正常基因之后，被导入的靶细胞必须是能够在较长时间里保持稳定功能的活细胞。然而，用于治疗 的DNA并不能完全整合到基因组中，很多细胞特别是癌细胞也一直处于快速分裂状态。这些都使基因治疗无法达到长期的治疗 效果，需要病人经过多轮的基因治疗。 免疫反应 当一个外源物质导入人体组织中后，无论怎样，都会引发机体的免疫反应。因此，任何手段的基因治疗都可能因激活免疫反应 http://www./xbxh.htm（第 36／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 而导致较差的治疗效果。此外，免疫系统对已免疫的抗原反应更强，这使得在同一个病人身上进行重复的基因治疗变得更加困 难。 病毒载体的安全性 在绝大多数基因治疗研究中，研究人员使用了病毒载体作为导入治疗基因的载体。尽管病毒载体经过多次人工改造，但对于病 人而言仍然存在着包括细胞免疫、病毒毒性等很多问题。病毒载体一旦进入人体，便存在着恢复其致病能力的风险。 多基因紊乱导致的疾病 由单基因突变引发的遗传性疾病是最好的基因治疗对象。然而，很多常见的疾病如心脏病、高血压、糖尿病、阿尔兹海默氏疾 病等都是由多基因异常所导致的综合效果。像这些多基因或多因素产生的疾病使用基因治疗的方法很难有效地治疗。 引发肿瘤的可能性 在基因治疗时，如果目的DNA被整合到基因组中错误的位置，例如插入到了一个抑癌基因中，就可能引发新的肿瘤。在治疗X 染色体连锁的SCID病人时，曾用逆转录病毒向病人的造血干细胞导入治疗基因，后因插入性突变导致20个病人中有3人诱发T细 胞白血病。 宗教上的顾虑 宗教群体以及信奉创世论的人群认为，基因治疗试图改变个体基因的行为是对上帝的亵渎。同时，以人为对象的遗传工程操作 也受到了社会舆论的批评。社会观念的转变需要时间，其难度同样不亚于科学和技术上的阻碍。 6) 前景展望 癌症基因治疗的推广主要依靠生物工程与临床医学技术的发展。基因治疗的原理是可行的，但是如何将这些原理应用到实际治 疗中仍然面临很大的困难。目前，大多数的治疗方案仍处于临床前试验或早期的临床试验阶段，对于它们能否最终成功尚未可 知。虽然，基因治疗的第一代药剂已经进入临床，并显示出了一定程度的疗效，但现在要对基因治疗的效果做出一个结论还为 http://www./xbxh.htm（第 37／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 时过早。 在基因治疗中，针对已知靶蛋白的小分子药物和抗体，可能是最有前景的治疗药剂。对于大部分的制药公司来说，小分子药物 是最传统也是最受青睐的治疗策略。目前，已有极少的小分子药剂被批准用于癌症的治疗。小分子药物STI-571（Gleevec）在 治疗早期慢性髓细胞白血病中取得了显著疗效，这说明一个属于小分子药剂的新时代已经来临了。但是，这些药剂的特异性、 安全性和抗药性等问题始终摆在我们面前，而且这些问题常常会被那些不熟悉药物研发过程的研究者所低估。除此之外，抗体 药剂又一次被人们所重视。相对于小分子药剂而言，抗体在药理学和毒理学上都具有更好的属性，而且人源化的抗体不会像病 毒载体那样产生很强的免疫反应。但是，肿瘤细胞表面只有很少部分的靶点分子可以采用抗体治疗，这也成为抗体药剂发展过 程中的一个瓶颈。 1999年，治疗时由于采用的腺病毒载体产生了严重免疫反应，年仅18岁的Jesse Gelsinger成为第一个因基因治疗而死亡的人。这 也警示人们对基因治疗不能过于乐观，基因治疗作为未来癌症治疗的一个具有前景的治疗手段，还有很长远的路要走。 原文检索： 1. http://en./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 经典文献导读 1 第一个癌基因src的发现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 肿瘤抑制基因概念的提出 http://www./xbxh.htm（第 38／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 Klein G. The approaching era of the tumor suppressor genes. Science. 1987 Dec 11; 238(4833): 1539-1545. 3 第一个肿瘤抑制基因p53的发现 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 信号转导概念的提出 Rodbell M. The role of hormone receptors and GTP-regulatory proteins in membrane transduction. Nature. 1980; 284 (5751): 17– 22 5 TNF的发现 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的发现 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蛋白的发现 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 哺乳动物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./xbxh.htm（第 39／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 rapamycin-receptor complex. Nature. 1994 Jun 30; 369(6483):756-8. 9 第一个人类癌基因ras的发现 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的发现 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 第一个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 中英文对照表（Abbreviations） http://www./xbxh.htm（第 40／41 页）2009-9-17 19:51:29 这是一篇生动通俗介绍细胞信号通路与癌症发生的文章，对于理解分子靶向治疗药物的作用机制及研究方向有很大帮助，非常值得一读 http://www./web/guest/215 http://www./xbxh.htm（第 41／41 页）2009-9-17 19:51:29 |
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