肿瘤细胞分子生物学
第五章 肿瘤细胞分子生物学
肿瘤是如何发生发展的，这是生命科学领域至今仍未解决的重大问题之一。近年来，随着分子生物学的迅速崛起，人们对肿瘤发病机制的认识有了很大进展，取得了许多重大成果。本章节仅对目前研究最多、较为公认的一些新概念、新理论作了简单介绍。原癌基因的发现揭开了从分子水平探索肿瘤发生机制的新篇章，它是一类在正常情况下就存在于细胞内，参与细胞正常的生长发育调控的基因，但在内外致癌因素的作用下，发生如点突变、易位、缺失等结构的改变，导致过度表达，引起细胞的生长分裂失控及肿瘤的发生。抑癌基因在细胞增殖调控上与癌基因相反，通常对细胞分裂生长有抑制作用，在致癌剂的作用下，抑癌基因发生突变或缺失，丧失原有功能，可促进细胞的增殖，终致肿瘤的发生。研究发现多数癌基因的产物是细胞信号传导系统的组成部分，肿瘤细胞采用与正常细胞同样的对生长因子反应的信号传导机制，以自分泌或旁分泌的方式维持其不受宿主生长调节机制控制的细胞增殖。由此看来，信号传导系统不仅参与了癌基因所指使的细胞增殖，其本身的突变也可使细胞出现失控性生长。细胞周期是细胞分裂增殖的最终体现者，各种致癌机制的研究都要汇聚到细胞周期上来；细胞周期的正常运行依赖于精密的调控机制，细胞周期调控机制异常必将导致细胞的生长失控。细胞周期监控机制破坏，将导致细胞突变基因的积累；突变基因累积到—定程度，会破坏细胞的驱动机制，使细胞进入失控性的生长，导致肿瘤发生。肿瘤不仅存在细胞的增殖和分化异常，而且也是细胞凋亡异常的疾病。细胞凋亡受抑使得本应走向死亡的细胞得以继续生存；而这种细胞的染色体极不稳定，对致癌物的易感性升高。从而增加了恶变概率。细胞凋亡受抑使得肿瘤细胞的生存力增强，最终表现为肿瘤细胞的生长优势。端粒的长度决定了细胞的寿命，而端粒酶则通过催化合成端粒使其不断加长。85%以上的恶性肿瘤有端粒酶表达。目前认为，端粒酶的再激活是肿瘤细胞“永生化”和肿瘤发生发展的关键因。
一、癌基因
（一）基本概念
癌基因是指细胞或病毒内存在的能诱导正常细胞转化，并使其获得一个或更多的新生物特性的基因。各种动物细胞基因组中普遍存在与病毒基因相似的序列，参与细胞生长与代谢在正常情况下不表达或有限表达，当其被激活时则可引起细胞癌变。通常将病毒中的这类基因称为病毒癌基因，细胞中存在的癌基因为细胞癌基因，由于细胞癌基因在正常细胞中是以非激活状态存在，故又称为原癌基因。也即细胞癌基因是原癌基因的同义词。
（二）分类
基因是信息分子，它主要由其表达产物的功能分子——蛋白质表现其生物学作用，它的分类可根据其表达产物在细胞上的定位，分为细胞膜、细胞质及核有关的基因，也可根据其表达产物的生物学功能，分为以下几种。
1.生长因子类 如原癌基因可产生相应的血小板生长因子（PDF）、表皮生长因子（EGF）和成纤维细胞生长因子（FGF）。PDF通过结合到细胞质膜内特异性蛋白受体分子，刺激细胞分裂。
2.生长因子受体类 属于这类的有原形基因e6B、eIM和6M等。正常的受体基因可因结构上的变化而被激活，从而导致细胞持续分裂增殖。
3.蛋白激酶类 sM、yes、fp等原癌基因编码产物具有酶活性，能催化磷酸分子到蛋白丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基上，具有蛋白磷酸化功能，故称蛋白激酶类原癌基因。其功能可能与保持细胞构象和控制细胞生长的复杂调节系统有关。
4.GD结合蛋白类 包括H-M、K-M、N-M。基因定位于染色体1P22，其编码产物为鸟氨酸结合蛋白，具有Gy酶活性，分子量为2lkD，是细胞的重要第二信使，参与生物信息的跨膜传递，启动细胞分裂，故又称为膜信号效应蛋白。
5.核蛋白类 包括Myc、myb、fM和jM等，编码产物位于细胞核内，控制基因的表达和转录，对生长因子传导的信息和细胞生长、增殖进行调控。
（三）原癌基因激活途径
原癌基因是细胞基因组的正常成分，参与细胞生长和代谢，促进和调节细胞增殖和分化。化学、物理和其他致癌因素在细胞内的作用靶点就在原癌基因上，使其结构和调控异常而激活，并具有致癌活性。从原癌基因转化成癌基因的过程被称为原癌基因激活，可通过以下几种途径完成。
1.原癌基因点突变 点突变是指DNA序列中的一个碱基对被另一个碱基对所置换，如c2c被A：T置换。由于碱基对被置换，其编码产物一种氨基酸同样被另一种氨基酸所替换，导致功能异常。如M基因家族的H-M，K-阳和N-阳，突变点常见于12、13和6l密码子，引起距1蛋白链中氨基酸被置换，影响四1蛋白的主体构象，因而不能伴随Gy水解成GDP而失活，持续处于激活状态，促使细胞过度增殖，形成肿瘤。
2.原癌基因扩增 基因扩增可致转录增多，其编码的蛋白质增多，原癌基因内一旦扩增，便以其超量拷贝数占优势，充分在细胞内表达，并且向异常方向转化。如神经胶质母细胞瘤的表皮生长因子受体（EGR），乳腺癌的9rbB基因和神经母细胞瘤的N-Myc基因均出现基因扩增。基因扩增通常是肿瘤发展至晚期的事件，病人预后差。
3.染色体易位 染色体易位是指染色体的一部分转换到另—染色体上。肿瘤细胞最常见的染色体异常是染色体易位。如慢性粒细胞白血病95%病人9号和22号染色体发生相互易位，9号染色体原癌基因易位到22号染色休，产生一种异常的融合蛋白，使酪氨酸激酶活性增加，且具有转化能力，此种易位称为Ph易位。
4.原癌基因缺失 肿瘤细胞中常发现原癌基因DNA片段缺失。在正常情况下抑制蛋白活性的那一部分蛋白缺失或诱导产生类似于正常的刺激信号，就可导致细胞的过度增殖。如多形性胶质瘤的多数病例不仅有EcrR的扩增，而且在扩增基因内也有基因缺失现象出现，常发生在2～7密码子，产生较短的EGR蛋白，并进一步激活此蛋白。
5.病毒插入突变 反转录病毒可通过插入突变激活原癌基因，逆转录病毒DNA片段插入到宿主细胞基因组启动子附近，可造成此处原癌基因异常持续激活。如小鼠乳腺癌肿瘤病毒插入到i基因附近的启动子，并持续激活，即导致乳腺癌。
（四）原癌基因活化在肿瘤发生发展中的作用
1.癌基因与细胞癌变的启动 原癌基因活化可使正常细胞成为启动细胞。以H-M原癌基因点突变式活化为例，用亚硝基苯诱发大鼠乳腺癌，其H-M基因产物的密码子第12位基因顺序的鸟苷酸被腺苷酸（G-T）所代替而被活化，其产物距1蛋白在第12位的甘氨酸被缬氨酸代替。P21蛋白与细胞膜内壁相连，并与cy结合，有微弱的Gy酶活性，很显然点突变导致P21蛋白结构改变，从而影响其功能，使细胞具有增殖失控的潜质。
2.癌基因与信号传导 原癌基因活化形成启动细胞后，由于其他原癌基因的单一等位基因的活化，产生促癌功能，扰乱信号传导或正常基因表达的调节。现知有几个原癌基因的活化足以扰乱细胞信号的传导，如细胞膜上的sM、erbA、kL和61基因，细胞核中的Myc、fM基因等。癌基因的产物可刺激蛋白激酶PKC的活性，从而使细胞的增殖与分化的调节发生变化。
3.癌基因与肿瘤进展 肿瘤细胞发展到一定阶段，出现新特征，如非均一性、异化和基因型的不稳定性。细胞基因型的不稳定性表现为细胞中染色体的改变，如有丝分裂的错误和自发突变的加速。肿瘤进展阶段基因扩增为常见的现象，如在视神经母细胞瘤中，N-my的扩增在肿瘤的第三、四期才出现、表明癌基因的表达与肿瘤进展密切相关。
二、抑癌基因
（一）概念及分类
抑癌基因又称抗癌基因，其概念最初由1udMn于1985年提出，通过对视网膜母细胞瘤的遗传学研究，发现肿瘤形成时13号染色体的两个等位基因常常同时缺失或失活，表明这类基因具有抑制肿瘤形成的作用，称之为抑癌基因。随着研究的深入，提出了抑癌基因的新概念，即抑癌基因是一大类可抑制细胞生长并能潜在抑制癌变作用的基因群，它仅在某一种特定的细胞内起作用，如要确定某一特定组织或细胞恶性肿瘤的抑癌基因，必须具备以下条件。
1.在该癌的相应正常组织内必须有正常的表达。
2.在该种恶性肿瘤细胞中，该基因应有所改变或全基因的缺失或表达缺陷。
3.将抑癌基因导入该基因缺陷的恶性肿瘤细胞可部分或全性表型。
（二）抑癌基因的功能
1.诱导终末分化。
2.维持基因稳定。
3.触发衰老，诱导细胞程序性死亡。
4.调节细胞生长。
5.抑制蛋白酶活性。
6.改变DNA甲基化酶活性。
7.调节组织相容性抗原。
8.调节血管形成。
9.促进细胞间联系。
（三）常见抑癌基团
自从1986年人类第一个抑癌基因Rb被克隆鉴定后，有许多抑癌基因逐步被克隆鉴定，并发现与多种肿瘤相关。为方便起见，根据其染色体定位、功能及相关肿瘤，常见抑癌基因归纳如下（表5-1）。
表5-1 抑癌基因及其相关肿瘤(https://www.daowen.com)
三、细胞跨膜信号传导与癌变
细胞跨膜信号传导是指细胞将细胞外的刺激信号通过一定的机制转换成细胞应答反应的过程，此过程涉及一系列细胞内蛋白构象和功能的改变以及基因表达的改变。来自细胞外的信号经过细胞内逐级雪崩式的酶促放大作用，迅速传播和传递到整个细胞。细胞跨膜信号传递的一般模式如下。
（一）主要的跨膜信号传导通路
1.cAMP/膜系统 cAMP在细胞内主要通过与cAMP受体，即蛋白激酶A相互作用而发挥生理效应。离子通道是贯穿于质膜或内质网膜的大分子蛋白质，其中央形成能通过离子的亲水性孔道。可分为两大类：配体门控性离子通道和电压门控性离子通道。由于钙离子在调节细胞内各种生理活动中都起重要作用，钙离子通道占据相当重要的地位，目前认为钙离子通道有五大类：电压依赖性钙通道；受体活化性钙通道；第二信使活化钙通道；机械活化钙通道；静息活化钙通道。钙离子在肿瘤转移过程中起着关键作用；研究表明，氨基酰胺具有明显的肿瘤转移抑制作用，机制之一是通过抑制受体特异性钙离子通道而阻断细胞外钙离子的内流。
2.磷酸肌醇信号系统 磷酯酰肌醇在磷脂酶C作用下水解成两种重要的细胞内第二信使：三磷酸肌醇（PI3）和二脂酰甘油（DAG）。PI3是动员细胞内贮存钙释放人脑浆的主要物质，PI3与细胞内质网中的特异受体IRH结合，使钙离子释放。DAG是蛋白激酶C（PKc）的内源性特异激活剂，PKc通过对底物蛋白中丝氨酸残基的磷酸化而调节底物的生理功能。
3.蛋白激酶蛋白磷酸酶系统 研究证明，蛋白磷酸化去磷酸化是真核细胞最基本的和最重要的生物调节方式，也是各种细胞内信息传递的主要机制和最后共同通路，即几乎所有的信号传导通路均以蛋白激酶磷酸酶的激活作为调节细胞生物效应的手段，或作为与其他信号系统相互沟通联系的交汇点。蛋白质磷酸化系统由蛋白激酶/磷酸酶及其相应底物组成。蛋白激酶催化底物蛋白从非磷酸化状态转化为磷酸化；蛋白磷酸酶则把磷酸化的蛋白变回到非磷酸化状态。所有蛋白激酶都催化ATP的Y磷酸基团转移至相应底物丝氨酸残基上（酪氨酸蛋白激酶例外，其磷酸化部位在酪氨酸残基）。蛋白磷酸酶则催化磷脂键的断裂，释放出自由磷酸基，使底物去磷酸化。因此，蛋白激酶/磷酸酶就起着底物效应开关的作用。通过蛋白磷酸化和去磷酸化达到精细调节蛋白质的生理功能。主要的蛋白激酶包括PM、PKc、PKG、PTK（酪氨酸激酶），以及钙调蛋白依赖性蛋白激酶等。
（二）细胞信号传导与癌变
近年来肿瘤研究的进展之一就是，发现绝大多数癌基因产物是细胞信号传导系统的组成部分，从生长因子及其受体、蛋白激酶，直到核内转录因子，都可见到癌基因产物的存在。肿瘤细胞采用与正常细胞同样的对生长因子反应的信号传导机制.以自分泌或旁分泌的形式维持其不受宿主生长调节机制控制的生长和增殖。
一些抑癌基因的产物也是细胞信号传导系统的成分，在正常情况下以自分泌或旁分泌的方式发出抑制细胞生长的信号，使细胞停留在GI期或使细胞按既定程序分化、衰老或死亡。抑癌基因的丢失或突变，可导致细胞生长失控，如RB基因的缺失与视网膜母细胞瘤的发生有关。现已证实，肿瘤转移抑制基因ngn23的产物是一种分子量为17kD的核苷二磷酸激酶（NDrx），其作用是将核苷二磷酸转化为核苷三磷酸，因此，NDrK不仅在核酸合成中起重要作用，而且与细胞信号传导机制密切相关，这是第一次将肿瘤转移同细胞信号传导联系起来。
四、细胞周期与肿瘤
细胞周期是指细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束的—段时期，是周而复始重复进行的一系列分子事件，可分为G1、S、G2和M期。细胞周期机制决定着细胞何时开始生长、分裂或死亡。
近年来，肿瘤细胞分子生物学的研究表明，肿瘤发生的共同环节是细胞周期机制的破坏。随着越来越多的癌基因、抑癌基因被克隆，人们认识到几乎所有的癌基因、抑癌基因的功能效应，最终都会聚集到细胞周期机制来，许多癌基因、抑癌基因直接参与细胞周期的调控，或者本身就是细胞周期调控机制的主要成分，它们突变的结果导致了细胞周期的失控，包括细胞周期的启动、运行和终止的异常，使得细胞获得以过度增殖和凋亡过少为主要形式的失控性生长特征。因此，可以说，肿瘤是一类细胞周期疾病。
（一）细胞周期调控的基本元件
细胞周期的运行与否，是否按序完成各种细胞周期事件，受控于精密的细胞周期调控机制。细胞周期调控机制基本元件是一组蛋白激酶。它们各自在细胞周期内特定的时间激活，通过使相应的底物磷酸化，驱使着细胞完成细胞周期。这些蛋白激酶的细胞周期特异性或时相性表达，而相应的蛋白质，被称为细胞周期素（cW比），而这种蛋白激酶则被称为细胞周期素依赖性蛋白激酶（cDK）。为了确保细胞周期事件发生的时间性、协同性，cDK的时相性激活是细胞周期调控机制的核心，它主要依赖于细胞周期特异性或时相特异性表达、累积与分解。
（二）细胞周期机制破坏与肿瘤发生
细胞周期机制破坏导致肿瘤的认识源于对cyclin的研究，近年来，科学家们从各自的研究领域进行肿瘤发生机制的研究，无论是从分子生物学、肿瘤生物学、临床肿瘤学，还是从细胞增殖、分化或死亡等生命活动过程，最终都汇聚到细胞周期机制破坏。这种汇聚使人们对肿瘤的发生、发展有了全新的认识，正在从根本上揭示肿瘤，乃至生命之谜。综合起来，这些认识主要集中在细胞周期调控的两个层面，既细胞周期监控机制、细胞周期驱动机制。
细胞周期监控机制的破坏：肿瘤细胞在许多方面不同于正常细胞、如去分化、侵袭性、药物不敏感性等，这些区别不单是源于失控性细胞生长，而且来自细胞进化的过程。多年来的研究证明，肿瘤是一类多基因病。它包含三层含义，一是肿瘤的发生源于遗传物质DNA的改变；二是这种改变是多步骤完成的多个基因变化的细胞进化过程；三是所有的基因变化最终导致细胞的失控性生长。
细胞基因组完整性改变是肿瘤发生的物质基础。细胞周期的监控机制—检测点，是细胞基因组完整性的重要保证。已知有三种细胞成分，即DNA、纺锤体和纺锤体极，涉及到细胞的遗传，它们在细胞周期的DNA复制和染色体分离过程中，受到检测点的精密控制。这些监控机制的破坏.将导致遗传的不稳定性，它是所有癌前细胞和癌细胞的本质特征。DNA防控机制的破坏，将导致染色体重排.如基因缺失、扩增和移位；纺锤体监控机制的破坏，将导致有丝分裂过程中染色体不能分开，子代细胞中染色体的丢失和增加；纺锤体极监控机制的破坏，将导致染色体组倍性的改变。这三种变化，即基因组改变、染色体重排和异倍体或多倍体，都常见于肿瘤细胞的进化过程中。
细胞周期中检测DNA损伤的检测点至少两处，控制进入S期的检测点（G1期检测点），防止DNA受损伤的细胞进入S期复制。控制进入M期的检测点（G2期检测点），防止受损的DNA和末完成复制的DNA进行有丝分裂，每个完整的检测点应由四部分组成，即发现、扣留、修复和决定。理论上说，检测点的任一部分出现问题，如发现不了DNA损伤，不能使细胞周期停下来，DNA修复错误及决定错误等都会导致其功能的异常，结果是遗传的不稳定性，受损细胞的存活和复制，或细胞遗传物质的改变。如此，细胞经多步骤进化，最终成为失控性生长的肿瘤细胞。
1.在致癌剂的作用下，突变基因的累积、正常细胞逐渐进化为肿瘤细胞。
2.细胞周期驱动机制的破坏 细胞周期检测点功能的减弱，导致突变基因的累积和正常细胞的进化，只有当这些累积的突变基因，破坏了细胞的驱动机制，细胞才能进入失控性的生长。人们常常将细胞驱动机制比做“汽车引擎”，驱动其运行的因素好似“油门”，制动其运行的因素如“刹车”。持续地踏住“油门”或“刹车”失灵，终将失控，这正是检测点失常，突变基因累积，细胞驱动机制失控的必然结果。
肿瘤细胞中，较为常见的“刹车”失灵是cKl、P21、P53及P16的突变或缺失。cKl属于直接“刹车”，P21是较早被认识的cKl，其功能是与cDK复合物直接结合，抑制其活性。在放射线引起的DNA损伤研究中，人们发现DNA损伤引起P53表达，通过进一步促进P21转录增加，导致运行中的细胞周期阻滞。当P53突变时，其促进P21转录的功能丧失，使得含有受损DNA的细胞仍旧运行在细胞周期中，并进行复制和分裂。P21还能在无cDK的情况下，通过直接结合，抑制核增殖抗原。因此，对于DNA损伤，P21具有双重制动作用，一是通过对cDK的抑制，阻滞细胞进入下一个时相；二是通过对核增殖抗原的抑制，阻滞正在进行的DNA复制：cDK能够介导多种生长因子信号，引起一系列cDK的瀑布效应，驱动细胞周期的运行，实现细胞的生长、分裂与复制。因此，细胞内P16的突变或缺失，将导致细胞周期驱动处于“易于”启动的状态，从而将癌基因突变所致的生长因子过多，生长信号传导过强与细胞周期调控机制破坏整合在一起，最终导致肿瘤的发生发展。
五、细胞凋亡与肿瘤发生
（—）细胞凋亡的概念
早在1972年，KeM在许多正常组织中观察到一种与经典的细胞死亡形态特征不同的现象，表现为细胞收缩、细胞碎片以及散在不完整细胞。据此，他们率先使用细胞凋亡这个名词来描述这种形态改变。“凋亡‘”一词来自于希腊文，意指树叶从树枝，或花朵自花卉中凋谢的现象。在生物学，细胞凋亡也是指细胞在某种特异性刺激作用下，产生的”—种基因调控下的细胞自杀行为，又称细胞程序性死亡；整个过程中显示出典型的形态学和生化特征，如细胞膜起泡，细胞体积缩小、染色质凝缩，DNA降解，最终细胞分解成多个膜性包裹的调亡小体，被邻近的巨噬细胞所吞噬。细胞凋亡绝不是可有可无的事件，相反，它同细胞分裂、分化一样，是最基本的生物现象，是机体生存和发育的基础。其生物学意义为：消除多余的细胞；除去无用的细胞和发育不正常的细胞；有利于清除有害的突变细胞；有利于清除完成使命的衰老细胞；维持器官、组织和细胞数相对平衡。
（二）细胞凋亡和肿瘤发生
细胞有增殖、分化和凋亡三方面的特征。在维持正常组织的生长平衡过程中，细胞增殖、分化与凋亡三者相互协调，共同调节。越来越多的资料表明，细胞凋亡与肿瘤有密切关系。肿瘤不仅是增殖和分化异常的疾病，同时也是凋亡异常的疾病。细胞凋亡理论提供了一个新的角度去考察肿瘤的形成，即从细胞死亡异常的侧面出发寻找正常组织演变为肿瘤组织的可能途径。细胞凋亡受抑，打破了正常组织中细胞增殖与凋亡的平衡调控，结果是细胞死亡率下降。如果机体不能重新恢复增殖与凋亡的调节，将导致细胞数目的不断增加，也就表现出生长优势，这是肿瘤形成的一个重要基础。已知bcl-2基因能广泛地抑制细胞的凋亡，它的高表达与多种肿瘤有关。免疫组化显示bcl-2基因产物在人前列腺癌、胃肠肿瘤等许多肿瘤组织中的表达水平高于邻近组织。bcl-2基因导入培养细胞和bcl-2的转基因动物实验均有力地说明，细胞凋亡异常与肿瘤转化有密切的关系。因此，有一种观点认为，肿瘤细胞可能起源于本应该走向凋亡而未能发生正常凋亡的细胞。支持这种说法的基础至少有两个：其一，“凋亡细胞”的继续生存直接影响到细胞数目的持续增长；其二，本应程序性死亡的细胞如未按时凋亡，则这种“老化”细胞的染色体会不稳定，基因易突变，对致癌物的易感性升高，从而增加了恶变概率。有实验表明，抑癌基因p53的缺失使细胞凋亡大大减少，这不但使自发肿瘤发生率上升，而且对癌基因的转化作用也增强了。然而，细胞凋亡与肿瘤发生的关系远非如此简单。经相同处理后代偿增生的肝细胞具有同等的增殖活性，但在诱导癌变力方面却完全相反，显然是由于不同死亡方式影响着细胞的转化；此外，转化细胞凋亡对瘤细胞形态学改变的作用也是一个值得深人研究的问题。
（三）细胞凋亡与肿瘤生长
如果按照肿瘤细胞增殖速度预测肿瘤的生长，那么会发现估计值往往高于实际水平，这是因为肿瘤组织除了增殖活性以外，还同时存在细胞凋亡。可见，细胞凋亡也是肿瘤生长的一个重要因素。对于具有同等增殖力的肿瘤而言，细胞凋亡率减少，将使肿瘤细胞净生长率提高，预后更差。
肿瘤细胞在体内和体外培养条件下均表现出强大的增殖潜力。这种生长优势不但可以从瘤细胞的高增殖力和低分化程度而获得，而且可以从瘤细胞的凋亡受抑，生存延长中获得。一般肿瘤细胞多具有无限的增殖能力，可以一代代往下传，即“永生化”；但瘤细胞的增殖和凋亡活性有时是可以区分开的。滤泡型淋巴瘤突出的一个特点就是瘤细胞增殖力弱，而其生存力强.因为瘤细胞高表达的bcl-2基因水平抑制了细胞的凋亡进程。这有力说明了滤泡型淋巴瘤的生长优势来自于细胞凋亡抑制，细胞死亡率降低。
癌基因转化细胞的主要作用一般认为是由于它的激活使细胞获得了无限增殖能力，但从细胞凋亡角度出发发现，癌基因的另一个作用是通过抑制细胞凋亡使细胞癌变的。抑癌基因bcl-2除导致淋巴瘤外，bcl-2还可以与c-Myc相互协同，转化其他细胞。这时，一方面bcl-2抑制了c-Myc诱导的细胞凋亡，另一方面它并不影响c-Myc促进细胞增殖的能力，使c-Myc仍然发挥其“永生化”功能。c-Myc和M对细胞有同等效力的促增生能力，但c-Myc对细胞凋亡抑制比M小得多（因为c-Myc具有促细胞凋亡作用），故使M表现出来的净生长速度远远超过c-Myc。
细胞凋亡与增殖是一对共存矛盾，正常情况下，矛盾的双方处于动态平衡，细胞分裂缓慢，细胞凋亡亦少。中性粒细胞发生终末分化后不久便会凋亡，这时新生的粒细胞迅速分裂以弥补成熟粒细胞的凋亡，保持粒细胞数目的恒定。癌前病变或肿瘤细胞中增殖与凋亡关系失调，可表现为：①细胞增殖力加强，细胞凋亡受抑；②细胞增殖无明显增强，但细胞凋亡却明显受抑；③细胞凋亡和增殖都明显增强，但增殖超过凋亡，细胞数仍不断上升。给予适当治疗时，肿瘤增殖受抑，细胞凋亡升高，细胞数减少，瘤体萎缩，表明治疗有效。因此，在临床评估肿瘤预后时应该全面考察细胞的增殖和凋亡两个方面。
六、端粒/端粒酶和肿瘤发生
近年来，肿瘤的端粒/端粒酶学说已被越来越多的研究所证实。85%以上的恶性肿瘤有端粒酶表达，而正常组织（生殖细胞、造血细胞等胚胎性干细胞除外）则呈阴性：端粒酶是迄今发现的一个最为广泛的肿瘤标志，在细胞永生化和肿瘤发生发展过程中起重要作用，它能防止染色体DNA降解、末端融合、缺失和非正常重组。但直到几年前，人们才相继辨明了多种物种的端粒结构，端粒是短的多重复的非转录序列（TTAGGG）及一些结合蛋白组成特殊结构，除了提供非转录DNA的缓冲物外，它还能保护染色体末端免于融合和退化，在染色体定位、复制、保护和控制细胞生长及寿命方面具有重要作用，并与细胞凋亡、细胞转化和永生化密切相关。当细胞分裂一次，每条染色体的端粒就会逐次变短一些，构成端粒的一部分基因50～200个核苷酸会因多次细胞分裂而不能达到完全复制（丢失），以至细胞终止其功能不再分裂。因此，严重缩短的端粒是细胞老化的信号。在某些需要无限复制循环的细胞中，端粒的长度在每次细胞分裂后被能合成端粒的特殊性DNA聚合酶-端粒酶所保留。端粒结构的阐明圆满解决了令人困惑的染色体末端复制难题。DNA复制时DNA多聚酶必须以此为引物，从5'端向3'端方向复制，复制完成后DNA引物被降解，所留5'端空隙由端粒DNA来填补，防止染色体末端DNA在复制过程中不断丢失，从而维持了染色体结构的完整性。
端粒酶是一种反转录酶，由蛋白质和RNA两部分组成核糖蛋白复合体，其中RNA是一段模板序列，指导合成端粒DNA的重复序列片段。目前，包括人的多种生物的端粒酶RNA组分及其基因已被克隆，四膜虫、线虫、酵母、小鼠及人端粒酶的蛋白组分及其基因也已被纯化和克隆。
（二）端粒/端粒酶和肿瘤
端粒的顶端实际上是动态结构，反复地缩短和伸长。20世纪70年代，前苏联科学家创造性地将细胞分裂程序的终止与端粒复制问题联系起来。这一理论后来被证实：正常人体细胞的端粒都随衰老而缩短，体细胞分裂时都会失去一部分端粒片段。随着年龄的增加，人成纤维细胞的端粒长度呈显著性地缩短。不同年龄的个体，体细胞寿命显著的不同，其端粒的长度也不同。新生儿的细胞可传代培养80代，而70岁的老人体细胞仅能培养20～30代。这完全推翻了多年认为的人类体细胞具有无限繁殖能力的观点。例外的是生殖细胞的端粒却不断地被其端粒酶所加长，从而得以永久地分裂增殖。这被解释为生物进化中维持种系生存的需要。异常的是绝大多数的恶性肿瘤细胞重新发现了端粒酶的活性.发挥其合成端粒的功能，补偿正常的端粒丢失，端粒将不能缩短到临界长度。如此，这个细胞就不能进入正常的老化和衰亡，从而获得了“永生化”。这提示不仅端粒酶活性与恶性肿瘤的发生密切相关，而且可能是肿瘤恶性增殖的一个必需因子。
需要指出的是，并非所有的正常体细胞绝对没有端粒酶的活性，正常人的骨髓及周围血中的白细胞有低水平的端粒酶表达，这一方面提示端粒酶的活性与细胞的高增殖活性有关，同时也会给针对端粒酶的治疗带来不利影响。
（周保锋 尤志珺 余开峰）