自从进入七十年代以来,有关人类癌症与遗传之关系方面的论著,在美国就出版了5本,这几年在综述中提到的遗传病(包括简单孟德尔遗传和不完全显性遗传两方面的遗传病)的名目急增,总数已超过一百。这些事实标志着对癌与遗传的关系方面的研究得到了飞快发展。今天,面对“癌会遗传吗”这样的质问,我们可以回答说:“可能与某些遗传因子有关”,那么,与生癌有关的遗传因子的实体是什么?结论还是个谜。但是,由于最近遗传学发展而出现的新方法、新知识,使趋向阐明癌的发生机制上,正在取得几个重大研究结果。本文只限于人类癌症,而且仅就最近最为发展的细胞遗传学及理论流行病学方面的研究加以介绍。
细胞遗传学的研究
细胞遗传学在这十几年里的进步确实是惊人的,其中染色体分染技术的开展(用吉姆萨液G区带法,用阿的平芥Q区带法等)及细胞融合的成功(把同种或异种的培养细胞在同一培养基上混合,加仙台病毒或聚乙烯二醇使2个细胞融合形成杂种细胞),对于癌的研究提供了珍贵的武器。
癌与染色体的关系有二个事实,(1)由于染色体异常的先天性异常[先天愚型(Down综合征)克氏综合征(Kleinfelter症)、13q-症等] 和容易形成染色体异常的遗传病[Bloom综合征,Fanconi贫血、共济失调(Ataxia)、毛细血管扩张症(Telangiectasia)、色素性乾皮病等] 患者好发恶性肿瘤。(2)几乎在所有的癌细胞中均可见染色体异常,虽然癌细胞中看到的异常染色体异常的数目、形态多样,仔细观察时,某种癌均有其特定的类型。例如已知的慢性骨髓性白血病的第22染色体的长臂缺失(Ph1染色体),并易位至第9染色体,脑膜瘤的22染色体单体型、多发性淋巴瘤的染色体发生第8—第14易位等,其它尚不确定。为什么与此有关的染色体异常各异,有说可能与致癌物质不同有关。
这种染色体异常在癌的形成过程中到底起什么作用呢?用细胞融合法使恶变细胞和正常细胞形成杂种细胞,结果,肿瘤性状被抑制。把大鼠的恶变细胞与人正常细胞的杂种细胞作传代培养时,人细胞的染色体必然逐渐消失。由于哪一个染色体消失是随机的,因而可以用来探索细胞的肿瘤性(对裸鼠作种植试验)与染色体组成的关系。如果在人的第8、9、10染色体中有任何2个存在,肿瘤性即可被抑制,推测在这些染色体中似存在着抑制细胞癌变的遗传子。由于这项研究是新近才发表的,如系确实,则是极为重大的发现,望速再行试验。从人类染色体遗传图的多样化和不断增加来看,通过上述研究的发展,可以期望,确定遗传子位置之日已为时不远了。
癌的突变学说
癌是由于体细胞的遗传物质发生了某种变化的突变学说,因上述有关染色_的研究而日益明确。另外,尚可列举下列证据:癌必定是从一个体细胞的恶变开始;患病的年龄分布与干细胞中不可逆的击中(hit)积累到超过某一数值时开始突变的理论一致;孟德尔遗传的许多遗传病患者好发癌症;放射线及许多致突变物质有致癌作用,在受其作用的部位好发癌症,且常局限于组织细胞不断更新的部位,这是因为在细胞不分裂的部位,不发生染色体复制,故无复制错误,因此不发生突变。
在理论流行病学领域,从突变致癌学说出发,通过分析实际患病年龄分布,还在不断探索癌的发生机制。人类癌症的年龄别罹患率大致可分为以下3种类型。(1)小儿癌症在幼儿期呈现高峰,以后速减。(2)何杰金氏病、精原细胞瘤等,30~40岁为高峰。(3)大多数癌一到40岁左右,其罹患率均急速增加。第3种类型的年龄别罹患率用:
I=k·tr-1…… (1)
来表示。其中t为年龄;r为必需突变数;k为常数。用世界各国的罹患统计来推断r值时,虽然r值因癌的种类、性别、国家而异,但平均约为r=5~7。
实际上,为了把这种理论推断值与癌症发生的生物学机制联系起来,必须采用种种技术。例如对男与女的差别、移民与本国人的差别、职业接触者与一般人的差别、吸烟与非吸烟者的差别、放射线接触者与一般人的差别进行分析,也是很有效的。最有效的一种方法是把同种癌的遗传与非遗传病例作分析比较。Knudson最初从小儿视网膜母细胞瘤的双眼性为遗传、单眼性为非遗传病例这一事实着眼,调查两者的年龄分布。年龄别生存率(到各年龄尚未诊断出的比例)的理论值由:
S=e-R· tr…… (2)
式给出。由于实验病例中,双眼性为1次击中性(-InS=k·t),单眼性为2次击中性(-InS=k·t2)。因此,Knudson提出2阶段突变致癌学说。这种方法也适用于其它小儿癌和家族性多发性大肠息肉(AC)。笔者用同样方法对日本和英国的AC患者所作的比较分析介绍如下:
AC是一种显性遗传病,其频率为10-4,症状(全大肠有无数息肉)的出现年龄分散在10~50岁之间,若听其自然则必成大肠癌。(1)表示日本和英国的一般团体以及AC患者在到达该年龄时的大肠癌罹患累积几率,AC患者组的年轻人生癌者多是很容易理解的。从这种年龄分布,用(1)或(2)式来推测大肠癌的必需突变数时得出:在一般团体;英国男为6.1、女为5.1。日本人男、女均为5.0。在AC患者;英国为男4.1、女3.4。日本人为男4.4、女3.3。如考虑恶性细胞变无性繁殖时,认为AC患者须经过在遗传的1次击中上加1—2次击中始发生息肉,再加1~2次击中方癌变的三个阶段。在日本和英国的比较方面,尽管一般团体大肠癌的年龄分布不同,但AC患者组的年龄分布却十分一致。
如果认为癌是遗传因子与环境因子相互作用所致的话,作为集团频率时,不仅对这样极为少见的遗传病,而且对与癌症发病过程的各个侧面有关的遗传因素、流行病学实验的深入研究也很重要。
[译自《日本临床》1978年36卷春季增刊。崔人镜译,王义忱校]