许多科学家认为,研究致癌基因是了解癌症最有希望的途径之一。现在,科学家不仅正逐步深入观察致癌基因,而且也在深入研究其“对立面”——能防止细胞癌变的抗致癌基因。这样的研究可以引导产生全新的癌症治疗方法。
第一种致癌基因是70年代早期从一种雏鸡致癌病毒中分离出来的。研究人员发现,这种病毒中的一个单基因可致癌。此后,生物学家在多种病毒中发现了致癌基因。
致癌基因与负责细胞正常增殖(例如在婴幼儿和青少年时期)的细胞基因关系密切。事实上,研究人员相信,大多数人体癌症就是这些正常基因被化学物、放射线或病毒转变成致癌基因后的产物。
3年前,研究人员发现,一组人体基因的功能几乎与致癌基因完全相反。他们很快给这类新发现的基因取名为抗致癌基因或肿癌抑制基因。
美国国立癌症研究所遗传学家明娜(Minna)认为,抗致癌基因的发现是“一个重大突破,在今后10年内,它将对人体癌症的研究产生巨只影响”。麻省理工学院坎布里奇怀特黑德生物医学研究所的分子生物学家温伯格(Weinberg)补充说,一个时期以来,抗致癌基因研究人员的“积极性高涨”,以出乎意料的高速度不断获得新发现。
抗致癌基因的一项潜在治疗用途已经确定。加州大学圣地亚哥分校的分子生物学家李文华等人的研究显示,把抗致癌基因加入实验室生长的肿瘤细胞中,可以使这些细胞转变成健康的非癌性细胞。虽然给人体肿瘤加入抗致癌基因可能不实用,但是研究人员希望,他们可以寻求一种能模拟抗致癌基因活性的简单化学物。
纽约冷泉港实验室的微生物学家小哈洛(Harlow Jr)说,有关致癌基因和抗致癌基因研究的一个未料想到的结果是,最近发现至少有4种不同的动物和人体致癌病毒是通过一个共同机理起作用的。
哈洛发现,每一种病毒都能产生一种可使新近发现的细胞分化蛋白失去活性的蛋白,这种分化蛋白的作用是阻止细胞的不良生长。病毒蛋白通过消除细胞抑制蛋白的活性,即进入典型的癌变无限制生长阶段。随后,这种生长可被化学致癌物(如吸烟)、放射线或者甚至是另一种病毒所触发。
根据上述发现,一些科学家现在得出结论:虽然大约100种不同类型的癌症实际代表数量少得多的临床上完全不同的癌症类型(例如增殖很快的血癌白血病和生长很慢的结肠癌),但是在分子水平上都具有一个'共同的机理。研究人员担心,对100种癌症的每一类型必须要研究出一种独特的治疗,不过,最终也许能发现,机理相同的癌症对同样的治疗敏感,看来这是可能的。
但是,此项研究的意义远远超出了癌症研究。因为基因产生能控制细胞增殖的化学信号,所以这项研究可以阐明诸如伤病人机体中刺激伤口愈合,引发生产更多的血液或免疫细胞,甚至可刺激脊髓生长和愈合或者缺损器官或肢体再生等各种完全不同的过程。
巴尔的摩约翰霍普金斯大学医学院分子生物学家科菲(Coffey)说“癌症研究教给我们的生物学知识可能要比癌症知识多”。
推进这项致癌基因研究的另一个重要因素(对哈洛的研究至关重要),是麻省眼耳科医院眼科医生德赖杰(Dryja)在1986年10月发现成视网膜轴胞瘤(RB)基因。RB基因与以前发现的另一个基因不同。该基因能阻止机体发生成视网膜细胞瘤——一种罕见的眼肿瘤,美国每年大约有500个儿童罹患。成视网膜细胞瘤只有在RB基因失活时才会发生。
大多数人出生时携带着2个健康的RB基因(从父母那里各遗传一个)能防止发生成视网膜细胞瘤。只有在罕见的情况下,大约四万分之一的个体单细胞中的2个RB基因被化学物、病毒或放射线所损伤,从而导致肿瘤。
但是,德赖杰及其同事研究了此病的遗传形式,发现这类家庭中的儿童从父母身上各遗传一个基因,一个正常,一个缺陷。这些儿童在发生肿瘤以前,他们唯一的健康RB基因必定受到损伤。研究人员发现,这一过程是很容易发生的,这类家庭中的许多儿童都可发生多个肿瘤。
德赖杰已经发明一种遗传检查方法,能鉴定易患成视网膜细胞瘤的儿童,然后可对他们进行密切的监测,以便尽早期发现肿瘤,这时肿瘤对治疗较敏感。
RB基因仅仅与成视网膜细胞瘤有关,可能被认为只不过是一种珍奇的基因。但是,流行病学家已经发现,成视网膜细胞瘤幸存儿童长大成人后的成骨肉瘤、乳腺癌以及小细胞肺癌的发病率高。研究人员发现,这类癌瘤中的许多细胞也缺失RB基因,进而提示RB基因的丧失促成了上述肿瘤的发生。
1987年,加州大学欧文分校的分子遗传学家斯坦布里奇(Stanbridge)从健康细胞中分离出13号染色体,然后将其插入培养的成骨肉瘤(一种骨癌)细胞中,发现该染色体能使肉瘤细胞恢复正常。后来用其它的染色体、和癌瘤细胞创造出完全相同的奇迹,去年12月,李(Lee)证实,在13号染色体上发现的成视网膜细胞瘤基因本身可以使成骨肉瘤细胞变成为正常细胞。
李一直在研究由RB基因产生的蛋白质,发现它能与肉瘤细胞的遗传蓝图脱氧核糖核酸(DNA)结合。李和其他研究人员认为,这种 · 蛋白质能结合到细胞DNA的某些部位,从而阻滞细胞生长促进基因的活性。
研究人员现在了解到,类似于RB基因的整个基因家族存在机体的各个部位。例如,研究表明,许多结肠癌细胞缺失一个可能携带RB类似基因的5号染色体片断,而其它的肿瘤则被发现缺失11号染色体片断。
正在与麻省理工学院温伯格一道进行研究的哈洛小组发现,称为EIA的一种致癌基因相关蛋白能与RB蛋白结合,“这是致癌基因产物能与抗致癌基因产物结合的第一个例证,”哈洛说。这2种蛋白的结合抑制了RB基因的功能——结果使细胞生长失控。随后细胞便对其它的生长刺激自由应答,导致肿瘤形成。
最近在欧文举行的美国癌症学会专题研讨会上,哈洛在发言时说,其它致癌病毒中的致癌基因也能和RB蛋白结合。引起猿肿瘤的SV40病毒制造的一种蛋白能与RB蛋白结合。引起动物和培养细胞癌变的所有多瘤病毒也能产生这种结合蛋白。
也许最有意义的是,乳头瘤病毒具有一种叫E7的蛋白能与RB蛋白结合。哈洛说,乳头瘤病毒“与90%的人宫颈癌有关”。其它一些病毒为什么不能在人体致癌,其原因目前还不清楚。温伯格说,“毫无疑问,机体已经获得抵御这些病毒的方法”。
这一结论本身可能很重要。如果研究人员能够发现机体是怎样击败一些致癌病毒的,那么他们也许能够掌握战胜另一些致癌病毒的方法。
[Los Angeles Times,1989年4月17日]