分子細胞生物學——外科腫瘤學診斷治療新方法的基礎
作者：張林 龔建平 鄒聲泉
單位：張林 龔建平 鄒聲泉 同濟醫(yī)科大學附屬同濟醫(yī)院
關鍵詞：
德國醫(yī)學/990101 Molekulare Zellbiologie—Basis für neue diagnostische
und therapeuti sche Ansätze in der chirurgischen Onkologie
M.von Knebel Doeberitz,Chrisina von Knebel Doeberitz
腫瘤性疾病是位于第二位的死亡原因。每四個人中就有一個人死于腫瘤性疾病。盡管臨床研究有了很大的進步，但是仍沒有治療腫瘤的有效的方法。產生這種困難的原因，是因為人們缺乏對癌癥如何在正常的細胞中形成，以及通過何種病理生理學途徑發(fā)展的認識。行之有效的治療方法基于對機體正常細胞功能和細胞分化過程中每個細節(jié)的認識。這也是為什么需要研究細胞生物學及其分子基礎。
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在過去的幾年中，人們認識到細胞生理學許多的重要問題以及癌癥細胞中存在的細胞功能紊亂。由此產生了新的診斷和治療方法。這需要對細胞生物學和腫瘤細胞功能紊亂的分子基礎理論有更深入的認識。因此我們需要回顧近年來分子細胞生物學的重要成就，并探討它和外科腫瘤學之間的關系。
基因組是細胞間生物信息的傳遞基礎
我們的機體有300億個細胞組成，每個細胞都有其特異性的功能。相同功能的細胞組成一個具有特定功能的器官，構成細胞的各種蛋白質間的相互作用使細胞功能得以實現(xiàn)。蛋白質的構成由信息物質DNA來決定。DNA由4種不同核苷酸組成的雙螺旋結構構成。人類的DNA由1×109個核苷酸對組成(AT、TA、CG、GC)。核苷酸(DNA、RNA)的基因信息成分，通過三個核苷酸由一定的次序來決定一種特定的氨基酸，編碼一種特定的蛋白質。通過這種方式可決定約100000種人類蛋白質。蛋白質中氨基酸的次序決定蛋白質的生物化學特性及功能。編碼蛋白質的氨基酸鏈中的編碼區(qū)稱外顯子，非編碼區(qū)稱為內含子。非編碼區(qū)還可以作為啟動子，后者具有調節(jié)功能，可以在一定程度上開啟和關閉功能基因。在這些片段上連接一些特定的蛋白質，稱為轉錄因子，通過一由mRNA轉錄的基因來增強或關閉其活性。一個器官所有的基因稱為一個基因組。通常一個細胞平均有10～15000個基因(占基因組的10%～15%)，一個細胞中哪些基因具有活性，取決于該細胞的分化情況，并由此決定了該細胞的表現(xiàn)型特征。
, 百拇醫(yī)藥
基因改變是腫瘤形成的原因，導致細胞生物功能傳遞的錯誤調控
細胞生物學的基礎研究實際上也是對腫瘤學的新認識。研究表明，癌癥沒有統(tǒng)一的病因。大多數(shù)情況下癌癥是單個細胞基因組的不確定改變，例如，DNA修復中誤讀或化學、物理等因素致DNA化學性改變。只有當受損基因達到相當嚴重的程度，才能使所損細胞癌變�；虻母淖儧Q定了腫瘤細胞的生物學行為。研究表明，將來分子基因學可用于評估化療的敏感性和評估腫瘤轉移情況。
對比腫瘤細胞和正常細胞的基因信息可以推導關于某一特定基因生物學功能的特定信息。80年代初開展了一些重大的實驗：成功的用生物化學法分離出培養(yǎng)的Nager纖維細胞中全部基因信息，一些Nager細胞出現(xiàn)了令人驚奇的現(xiàn)象，它們開始無序的相互生長(失去接觸抑制)和喪失衰老抑制。將其轉染回動物中，改變的纖維細胞可以生成惡性腫瘤。改變的動物細胞中含有特定的致腫瘤生長的基因，稱為癌基因。和正常細胞DNA同源片段相比它只有很小的改變(突變)。正常DNA中的同源片段稱為原癌基因，參與動物細胞的腫瘤轉變。
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現(xiàn)在人們認識了許多不同的原癌基因，在不同的水平調節(jié)細胞的生長，其突變型作為癌基因能改變生長行為。其中一些可以作為受體，分布于細胞膜的表面或僅作為生長因子。另一些通過受體傳遞生長刺激信號調節(jié)細胞功能，或直接調節(jié)細胞內某些基因的活性(轉錄因子)。另一方面，另一些基因參與細胞程序化死亡(凋亡)或調節(jié)細胞周期。
在另一些細胞生物學實驗中人們將晚期的腫瘤細胞和正常細胞相融合(細胞融合)。這種融合的雜種細胞實際上喪失了腫瘤細胞生長特性。眾所周知，正常的纖維細胞可以抑制腫瘤細胞的生長。該特性是因為存在一種在腫瘤細胞中發(fā)生突變或缺失的基因，稱為抑癌基因�，F(xiàn)在我們已認識到很多的抑癌基因。在機體中原癌基因和抑癌基因有著不同的作用。
遺傳性腫瘤的特例
一些抑癌基因可以遺傳給下一代。某種癌癥類型在一些家庭中的發(fā)病率出奇的高，可認為具有遺傳性癌癥傾向現(xiàn)象。令人驚奇的是，某種抑癌基因在某個器官中的表達明顯高于在其它器官中的表達。一個很好的例子是家族性大腸息肉病(FAP)。臨床癥狀：通常在青年期，主要是在結直腸粘膜上形成許多的息肉。在FAP家族中存在著APC基因的一個完整的和靜止形式的拷貝。因為這種突變和缺失已經通過父親或母親遺傳給子女，人們可以在所有的體細胞中發(fā)現(xiàn)其DNA。FAP的特征還有一些腸外改變，例如，腹瀉、眼底改變、骨瘤、乳頭周圍腫瘤，胃腺瘤等。盡管如此，F(xiàn)AP的病人最終發(fā)將展到大腸癌。這意味著，APC基因的功能喪失對結腸腺瘤和癌癥的形成有決定性的作用。其他基因的遺傳性的改變，例如，RB可以在其他器官中形成腫瘤，如骨瘤。
, 百拇醫(yī)藥
研究DNA序列，例如檢驗血細胞，可以在第一臨床癥狀出現(xiàn)前相當長的時間內就發(fā)現(xiàn)病變，由此可以確定是否發(fā)生某種癌癥。目前已經通過基因檢測來確定相應的手術適應證，例如FAP的預防性切除，遺傳性髓樣甲狀腺癌的甲狀腺切除術。特別是可以確定在一個發(fā)病的家族中，有哪一個成員未受遺傳。對沒有攜帶突變基因的家族成員可以不必做預防性手術治療，其癌癥發(fā)病的風險和普通人群相同。假如沒有對遺傳性癌癥的分子生物學的理論認識的話，也就做不到如此明確的診斷和治療。
僅在近幾年人們才認識到某種基因的突變和某種疾病之間有著一定的關系。例如，APC基因在某一個區(qū)域內的突變就比在另一些區(qū)域內的突變更易導致癌變。臨床上，通過檢測某一基因特定區(qū)域內的突變可以決定手術的方式。雖然目前對此問題沒有統(tǒng)一的標準，但是可以預見自分子生物學的第一篇文章問世后，其對外科的影響將是多么的深遠。
腫瘤細胞的特點包括癌基因和抑癌基因的改變。在腫瘤細胞中平均有15%～30%的遺傳信息發(fā)生發(fā)生改變。這些改變不是一次發(fā)生的，而是在致癌物的影響下逐漸發(fā)生的。因此細胞最終具有腫瘤的表現(xiàn)型，并具有相應癌基因和抑癌基因的改變，這種改變往往需要幾年或數(shù)十年的積累。腫瘤形成必須具備兩個先決條件：
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1.具有修復基因損傷的修復機制，在受損細胞的基因組拷貝給子細胞前，無法完成基因組的修復。
2.受損細胞群必須能在基因損傷后繼續(xù)生存，并能繼續(xù)增殖。隨后常常是細胞凋亡減少和/或細胞分裂率增加。
如果滿足了以上的兩個條件，細胞在一定的條件下可以達到相當高的基因改變，也可稱為基因的不穩(wěn)定性�？梢詫е禄蚪M更多更快的改變，以致形成更多改變了的細胞克隆。
細胞周期錯誤調控是基因不穩(wěn)定性的原因
理論上基因不穩(wěn)定性是細胞周期過程中受損傷的結果。細胞周期描述了一個細胞生物功能復雜的級聯(lián)過程，它決定細胞是否處于靜止期和功能期，是否復制和分配遺傳信息。細胞周期分為3個重要時期。在G0/G1期細胞通常是完成規(guī)定的功能，進行細胞分裂和產生子細胞。在產生子細胞前必須拷貝基因組，就必須通過S期合成新的DNA。在DNA擴增前，基因的完整性具有很大的意義，只有完整的、沒有錯誤的基因組，才能進入S期。因而在正常的細胞中形成了一種復雜的迄今尚不完全了解的控制系統(tǒng)，其中有許多不同的細胞蛋白共同作用。細胞周期的調控點稱R點。
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在這些細胞蛋白中，P53蛋白對這種調控作用起著決定的作用。當細胞受外界毒物作用致DNA發(fā)生化學性改變，P53蛋白在細胞內進行小范圍的降解。在毒物的作用下P53蛋白快速大量的聚集。大量的P53蛋白激活細胞核內特定的基因。這種P53依賴的基因決定受損細胞的細胞周期是否有限停止，直到修復機制啟動進行修復，或者如果損傷太大的話，是否可以啟動凋亡機制，以保證子細胞中不被感染上受損的基因組。
細胞周期的另一個調控點位于進入有絲分裂前很短的G2期。盡管分子學機制已明確了這個調節(jié)點，但是人們對P53基因是否也參與這個調控點的調節(jié)還知道的很少。第二個調控點可以決定哪一個細胞進入有絲分裂。只有那些經過基因擴增沒有錯誤或經修復后的細胞才能進入下一個周期，進行有絲分裂。如果調控點受損的話，可以導致在有絲分裂中基因物質錯誤分配，以及在S期和/或G2期在某個子細胞中導致固定損傷。攜帶上述損傷的細胞在細胞周期中迅速積累，導致在有絲分裂中基因物質的點突變、缺失、轉位和誤分裂等。因而產生基因物質的分配不均和細胞核異倍體的產生。這種基因的不穩(wěn)定性形式也可以稱為染色體不穩(wěn)定性。和它不同的是基因的不穩(wěn)定性還包括細胞核內DNA誤配修復機制的終止。
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微衛(wèi)星不穩(wěn)定性的原因和結果
在細胞周期S期DNA合成中可以形成包含錯誤信息的DNA。因而在NDA合成后DNA經高特異性的擴增，使得錯誤信息很快的被認識和修復。調控機制的損傷實際上可以導致癌癥形成，這導致大量的突變集中在DNA的一定區(qū)域內。這一特定的DNA區(qū)域稱為微衛(wèi)星。微衛(wèi)星是一段短的DNA片段，可包含內含子和外顯子。如果細胞內存在DNA誤配修復系統(tǒng)，將出現(xiàn)可變序列的重復序列，因為特異片段集中在所謂的微衛(wèi)星片段中，這種現(xiàn)象也可以稱為微衛(wèi)星的不穩(wěn)定性。
約有15%的腫瘤形成和微衛(wèi)星不穩(wěn)定性有關。這些細胞的特點是無染色體的畸變，如轉位等。通過DNA誤配修復機制紊亂致使重復序列中累計到足夠的改變也可以導致調節(jié)功能和編碼功能的改變。正常核酸片段的轉位可致一到考個核酸移動，從而導致轉位停止。
基因的這種不穩(wěn)定性對臨床工作有重要意義，例如遺傳性非息肉性結腸癌(HNPCC)，對那些遺傳了改變的MMR基因拷貝的個體來說，其發(fā)生腫瘤的風險要比正常人群高很多。經PCR檢測確定的微衛(wèi)星序列，可以明確是染色體的不穩(wěn)定性還是微衛(wèi)星不穩(wěn)定性。今天微衛(wèi)星不穩(wěn)定性用于HNPCC相關腫瘤病人的檢測，并為早期診斷和HNPCC家族的治療前景提供了理論依據(jù)。
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端粒酶的激活啟動分子生命鐘
正常染色體的兩端具有一段重復序列，稱為端粒。端粒在老年細胞中的染色體長度比年輕的細胞中短。細胞不斷的分裂使得端粒變短，以致染色體不能保證其正常的結構，使細胞不能繼續(xù)生長。這種機制也提示，沒有被修復機制認識的一些很小的損傷，可以在基因組內慢慢堆積，在生物學上也沒有功能。相關的細胞在基因組改變累計前死亡，因為細胞生命已終止。因此染色體的端粒是細胞生物鐘的一種表現(xiàn)形式，它決定細胞分裂的次數(shù)和細胞生命期限何時終止。這個理論也可以解釋為什么正常細胞只能培養(yǎng)到一定的數(shù)目，并在細胞分裂若干次后死亡。相反腫瘤細胞卻不死亡，它可以經過十年或數(shù)十年的培養(yǎng)，其基因組可以擴增上百萬倍。因此需要確定在外力作用下端粒變短調節(jié)腫瘤細胞中分子生物鐘的機制。實際中證實染色體末端的端粒長度常常是延長的。另一個重要的分子機制是端粒酶的激活，端粒酶能延長端粒的末端，破壞細胞生物鐘。如果端粒酶失活，當存在小的基因組損傷累計時，將失去保護作用。細胞生物學檢查結果在臨床上具有重大作用，因為人們今天已經可以檢測端粒酶的活性�？梢栽O想，建立簡單的端粒酶的檢測方法用于臨床可疑腫瘤病人的檢測。如果端粒酶活性增高，意味著存在轉移的腫瘤細胞。端粒酶檢測是否以及多大程度上可用于臨床，目前尚無法估計。
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治療前景
隨著細胞生物學的進展，腫瘤細胞生物外科學產生了。通過替代一種或多種失活瘤表達基因(如P53、P16、pRB)，例如可以通過借助逆轉錄病毒或腺病毒的基因轉導，減輕或完全解除細胞凋亡的活化。這也可以使細胞對化療或放療更為敏感。分析腫瘤細胞中分子基因改變，對基因治療具有重大意義。改變的基因可以編碼改變的蛋白質，同樣分子基因的改變可以導致正常情況下不表達的基因表達。原則上改變的基因會被機體免疫系統(tǒng)認為是異體，而將其清掃(腫瘤特異抗原)。以此為出發(fā)點，將來可以發(fā)現(xiàn)更廣泛的腫瘤治療方法。無論何種方法，對播散的腫瘤細胞的針對性治療，始終將是外科腫瘤學中重要的臨床問題。
Chirurg，1998，69∶339-348, http://www.www.srpcoatings.com
單位：張林 龔建平 鄒聲泉 同濟醫(yī)科大學附屬同濟醫(yī)院
關鍵詞：
德國醫(yī)學/990101 Molekulare Zellbiologie—Basis für neue diagnostische
und therapeuti sche Ansätze in der chirurgischen Onkologie
M.von Knebel Doeberitz,Chrisina von Knebel Doeberitz
腫瘤性疾病是位于第二位的死亡原因。每四個人中就有一個人死于腫瘤性疾病。盡管臨床研究有了很大的進步，但是仍沒有治療腫瘤的有效的方法。產生這種困難的原因，是因為人們缺乏對癌癥如何在正常的細胞中形成，以及通過何種病理生理學途徑發(fā)展的認識。行之有效的治療方法基于對機體正常細胞功能和細胞分化過程中每個細節(jié)的認識。這也是為什么需要研究細胞生物學及其分子基礎。
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在過去的幾年中，人們認識到細胞生理學許多的重要問題以及癌癥細胞中存在的細胞功能紊亂。由此產生了新的診斷和治療方法。這需要對細胞生物學和腫瘤細胞功能紊亂的分子基礎理論有更深入的認識。因此我們需要回顧近年來分子細胞生物學的重要成就，并探討它和外科腫瘤學之間的關系。
基因組是細胞間生物信息的傳遞基礎
我們的機體有300億個細胞組成，每個細胞都有其特異性的功能。相同功能的細胞組成一個具有特定功能的器官，構成細胞的各種蛋白質間的相互作用使細胞功能得以實現(xiàn)。蛋白質的構成由信息物質DNA來決定。DNA由4種不同核苷酸組成的雙螺旋結構構成。人類的DNA由1×109個核苷酸對組成(AT、TA、CG、GC)。核苷酸(DNA、RNA)的基因信息成分，通過三個核苷酸由一定的次序來決定一種特定的氨基酸，編碼一種特定的蛋白質。通過這種方式可決定約100000種人類蛋白質。蛋白質中氨基酸的次序決定蛋白質的生物化學特性及功能。編碼蛋白質的氨基酸鏈中的編碼區(qū)稱外顯子，非編碼區(qū)稱為內含子。非編碼區(qū)還可以作為啟動子，后者具有調節(jié)功能，可以在一定程度上開啟和關閉功能基因。在這些片段上連接一些特定的蛋白質，稱為轉錄因子，通過一由mRNA轉錄的基因來增強或關閉其活性。一個器官所有的基因稱為一個基因組。通常一個細胞平均有10～15000個基因(占基因組的10%～15%)，一個細胞中哪些基因具有活性，取決于該細胞的分化情況，并由此決定了該細胞的表現(xiàn)型特征。
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基因改變是腫瘤形成的原因，導致細胞生物功能傳遞的錯誤調控
細胞生物學的基礎研究實際上也是對腫瘤學的新認識。研究表明，癌癥沒有統(tǒng)一的病因。大多數(shù)情況下癌癥是單個細胞基因組的不確定改變，例如，DNA修復中誤讀或化學、物理等因素致DNA化學性改變。只有當受損基因達到相當嚴重的程度，才能使所損細胞癌變�；虻母淖儧Q定了腫瘤細胞的生物學行為。研究表明，將來分子基因學可用于評估化療的敏感性和評估腫瘤轉移情況。
對比腫瘤細胞和正常細胞的基因信息可以推導關于某一特定基因生物學功能的特定信息。80年代初開展了一些重大的實驗：成功的用生物化學法分離出培養(yǎng)的Nager纖維細胞中全部基因信息，一些Nager細胞出現(xiàn)了令人驚奇的現(xiàn)象，它們開始無序的相互生長(失去接觸抑制)和喪失衰老抑制。將其轉染回動物中，改變的纖維細胞可以生成惡性腫瘤。改變的動物細胞中含有特定的致腫瘤生長的基因，稱為癌基因。和正常細胞DNA同源片段相比它只有很小的改變(突變)。正常DNA中的同源片段稱為原癌基因，參與動物細胞的腫瘤轉變。
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現(xiàn)在人們認識了許多不同的原癌基因，在不同的水平調節(jié)細胞的生長，其突變型作為癌基因能改變生長行為。其中一些可以作為受體，分布于細胞膜的表面或僅作為生長因子。另一些通過受體傳遞生長刺激信號調節(jié)細胞功能，或直接調節(jié)細胞內某些基因的活性(轉錄因子)。另一方面，另一些基因參與細胞程序化死亡(凋亡)或調節(jié)細胞周期。
在另一些細胞生物學實驗中人們將晚期的腫瘤細胞和正常細胞相融合(細胞融合)。這種融合的雜種細胞實際上喪失了腫瘤細胞生長特性。眾所周知，正常的纖維細胞可以抑制腫瘤細胞的生長。該特性是因為存在一種在腫瘤細胞中發(fā)生突變或缺失的基因，稱為抑癌基因�，F(xiàn)在我們已認識到很多的抑癌基因。在機體中原癌基因和抑癌基因有著不同的作用。
遺傳性腫瘤的特例
一些抑癌基因可以遺傳給下一代。某種癌癥類型在一些家庭中的發(fā)病率出奇的高，可認為具有遺傳性癌癥傾向現(xiàn)象。令人驚奇的是，某種抑癌基因在某個器官中的表達明顯高于在其它器官中的表達。一個很好的例子是家族性大腸息肉病(FAP)。臨床癥狀：通常在青年期，主要是在結直腸粘膜上形成許多的息肉。在FAP家族中存在著APC基因的一個完整的和靜止形式的拷貝。因為這種突變和缺失已經通過父親或母親遺傳給子女，人們可以在所有的體細胞中發(fā)現(xiàn)其DNA。FAP的特征還有一些腸外改變，例如，腹瀉、眼底改變、骨瘤、乳頭周圍腫瘤，胃腺瘤等。盡管如此，F(xiàn)AP的病人最終發(fā)將展到大腸癌。這意味著，APC基因的功能喪失對結腸腺瘤和癌癥的形成有決定性的作用。其他基因的遺傳性的改變，例如，RB可以在其他器官中形成腫瘤，如骨瘤。
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研究DNA序列，例如檢驗血細胞，可以在第一臨床癥狀出現(xiàn)前相當長的時間內就發(fā)現(xiàn)病變，由此可以確定是否發(fā)生某種癌癥。目前已經通過基因檢測來確定相應的手術適應證，例如FAP的預防性切除，遺傳性髓樣甲狀腺癌的甲狀腺切除術。特別是可以確定在一個發(fā)病的家族中，有哪一個成員未受遺傳。對沒有攜帶突變基因的家族成員可以不必做預防性手術治療，其癌癥發(fā)病的風險和普通人群相同。假如沒有對遺傳性癌癥的分子生物學的理論認識的話，也就做不到如此明確的診斷和治療。
僅在近幾年人們才認識到某種基因的突變和某種疾病之間有著一定的關系。例如，APC基因在某一個區(qū)域內的突變就比在另一些區(qū)域內的突變更易導致癌變。臨床上，通過檢測某一基因特定區(qū)域內的突變可以決定手術的方式。雖然目前對此問題沒有統(tǒng)一的標準，但是可以預見自分子生物學的第一篇文章問世后，其對外科的影響將是多么的深遠。
腫瘤細胞的特點包括癌基因和抑癌基因的改變。在腫瘤細胞中平均有15%～30%的遺傳信息發(fā)生發(fā)生改變。這些改變不是一次發(fā)生的，而是在致癌物的影響下逐漸發(fā)生的。因此細胞最終具有腫瘤的表現(xiàn)型，并具有相應癌基因和抑癌基因的改變，這種改變往往需要幾年或數(shù)十年的積累。腫瘤形成必須具備兩個先決條件：
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1.具有修復基因損傷的修復機制，在受損細胞的基因組拷貝給子細胞前，無法完成基因組的修復。
2.受損細胞群必須能在基因損傷后繼續(xù)生存，并能繼續(xù)增殖。隨后常常是細胞凋亡減少和/或細胞分裂率增加。
如果滿足了以上的兩個條件，細胞在一定的條件下可以達到相當高的基因改變，也可稱為基因的不穩(wěn)定性�？梢詫е禄蚪M更多更快的改變，以致形成更多改變了的細胞克隆。
細胞周期錯誤調控是基因不穩(wěn)定性的原因
理論上基因不穩(wěn)定性是細胞周期過程中受損傷的結果。細胞周期描述了一個細胞生物功能復雜的級聯(lián)過程，它決定細胞是否處于靜止期和功能期，是否復制和分配遺傳信息。細胞周期分為3個重要時期。在G0/G1期細胞通常是完成規(guī)定的功能，進行細胞分裂和產生子細胞。在產生子細胞前必須拷貝基因組，就必須通過S期合成新的DNA。在DNA擴增前，基因的完整性具有很大的意義，只有完整的、沒有錯誤的基因組，才能進入S期。因而在正常的細胞中形成了一種復雜的迄今尚不完全了解的控制系統(tǒng)，其中有許多不同的細胞蛋白共同作用。細胞周期的調控點稱R點。
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在這些細胞蛋白中，P53蛋白對這種調控作用起著決定的作用。當細胞受外界毒物作用致DNA發(fā)生化學性改變，P53蛋白在細胞內進行小范圍的降解。在毒物的作用下P53蛋白快速大量的聚集。大量的P53蛋白激活細胞核內特定的基因。這種P53依賴的基因決定受損細胞的細胞周期是否有限停止，直到修復機制啟動進行修復，或者如果損傷太大的話，是否可以啟動凋亡機制，以保證子細胞中不被感染上受損的基因組。
細胞周期的另一個調控點位于進入有絲分裂前很短的G2期。盡管分子學機制已明確了這個調節(jié)點，但是人們對P53基因是否也參與這個調控點的調節(jié)還知道的很少。第二個調控點可以決定哪一個細胞進入有絲分裂。只有那些經過基因擴增沒有錯誤或經修復后的細胞才能進入下一個周期，進行有絲分裂。如果調控點受損的話，可以導致在有絲分裂中基因物質錯誤分配，以及在S期和/或G2期在某個子細胞中導致固定損傷。攜帶上述損傷的細胞在細胞周期中迅速積累，導致在有絲分裂中基因物質的點突變、缺失、轉位和誤分裂等。因而產生基因物質的分配不均和細胞核異倍體的產生。這種基因的不穩(wěn)定性形式也可以稱為染色體不穩(wěn)定性。和它不同的是基因的不穩(wěn)定性還包括細胞核內DNA誤配修復機制的終止。
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微衛(wèi)星不穩(wěn)定性的原因和結果
在細胞周期S期DNA合成中可以形成包含錯誤信息的DNA。因而在NDA合成后DNA經高特異性的擴增，使得錯誤信息很快的被認識和修復。調控機制的損傷實際上可以導致癌癥形成，這導致大量的突變集中在DNA的一定區(qū)域內。這一特定的DNA區(qū)域稱為微衛(wèi)星。微衛(wèi)星是一段短的DNA片段，可包含內含子和外顯子。如果細胞內存在DNA誤配修復系統(tǒng)，將出現(xiàn)可變序列的重復序列，因為特異片段集中在所謂的微衛(wèi)星片段中，這種現(xiàn)象也可以稱為微衛(wèi)星的不穩(wěn)定性。
約有15%的腫瘤形成和微衛(wèi)星不穩(wěn)定性有關。這些細胞的特點是無染色體的畸變，如轉位等。通過DNA誤配修復機制紊亂致使重復序列中累計到足夠的改變也可以導致調節(jié)功能和編碼功能的改變。正常核酸片段的轉位可致一到考個核酸移動，從而導致轉位停止。
基因的這種不穩(wěn)定性對臨床工作有重要意義，例如遺傳性非息肉性結腸癌(HNPCC)，對那些遺傳了改變的MMR基因拷貝的個體來說，其發(fā)生腫瘤的風險要比正常人群高很多。經PCR檢測確定的微衛(wèi)星序列，可以明確是染色體的不穩(wěn)定性還是微衛(wèi)星不穩(wěn)定性。今天微衛(wèi)星不穩(wěn)定性用于HNPCC相關腫瘤病人的檢測，并為早期診斷和HNPCC家族的治療前景提供了理論依據(jù)。
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端粒酶的激活啟動分子生命鐘
正常染色體的兩端具有一段重復序列，稱為端粒。端粒在老年細胞中的染色體長度比年輕的細胞中短。細胞不斷的分裂使得端粒變短，以致染色體不能保證其正常的結構，使細胞不能繼續(xù)生長。這種機制也提示，沒有被修復機制認識的一些很小的損傷，可以在基因組內慢慢堆積，在生物學上也沒有功能。相關的細胞在基因組改變累計前死亡，因為細胞生命已終止。因此染色體的端粒是細胞生物鐘的一種表現(xiàn)形式，它決定細胞分裂的次數(shù)和細胞生命期限何時終止。這個理論也可以解釋為什么正常細胞只能培養(yǎng)到一定的數(shù)目，并在細胞分裂若干次后死亡。相反腫瘤細胞卻不死亡，它可以經過十年或數(shù)十年的培養(yǎng)，其基因組可以擴增上百萬倍。因此需要確定在外力作用下端粒變短調節(jié)腫瘤細胞中分子生物鐘的機制。實際中證實染色體末端的端粒長度常常是延長的。另一個重要的分子機制是端粒酶的激活，端粒酶能延長端粒的末端，破壞細胞生物鐘。如果端粒酶失活，當存在小的基因組損傷累計時，將失去保護作用。細胞生物學檢查結果在臨床上具有重大作用，因為人們今天已經可以檢測端粒酶的活性�？梢栽O想，建立簡單的端粒酶的檢測方法用于臨床可疑腫瘤病人的檢測。如果端粒酶活性增高，意味著存在轉移的腫瘤細胞。端粒酶檢測是否以及多大程度上可用于臨床，目前尚無法估計。
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治療前景
隨著細胞生物學的進展，腫瘤細胞生物外科學產生了。通過替代一種或多種失活瘤表達基因(如P53、P16、pRB)，例如可以通過借助逆轉錄病毒或腺病毒的基因轉導，減輕或完全解除細胞凋亡的活化。這也可以使細胞對化療或放療更為敏感。分析腫瘤細胞中分子基因改變，對基因治療具有重大意義。改變的基因可以編碼改變的蛋白質，同樣分子基因的改變可以導致正常情況下不表達的基因表達。原則上改變的基因會被機體免疫系統(tǒng)認為是異體，而將其清掃(腫瘤特異抗原)。以此為出發(fā)點，將來可以發(fā)現(xiàn)更廣泛的腫瘤治療方法。無論何種方法，對播散的腫瘤細胞的針對性治療，始終將是外科腫瘤學中重要的臨床問題。
Chirurg，1998，69∶339-348, http://www.www.srpcoatings.com