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[摘要]本文作者将自己实验室40多年来关于白血病等癌症的发病原理和病因的研究成果与国际上近十几年来有关癌症的干细胞说和癌细胞浸润转移机制进行对接,形成癌症发生发展完整理论即癌症起源于不同组织干细胞癌基因V-erbB突变和扩增,并在组织代偿性增生中发生V-erbB和TS二个癌基因的协同扩增,成为癌症干细胞并在其微环境因素FGF和TGFβ及其受体等协同作用下发展为癌瘤;在TGFβ介导下,癌细胞像中胚层细胞那样发生表型转换(EMT)而浸润和转移,形成新的癌瘤。在对癌症早期成功地建立反基因(Antigene)治疗技术之后,提出晚期癌综合基因治疗的设想。
[关键词]癌症研究;互补;干细胞;癌基因;V-erbB;表型转换
[中图分类号]R73-76
[文献标识码]A
[文章编号]1006-1959(2009)11-0006-02
自1914年Boveri发现肿瘤细胞染色体异常,并提出肿瘤发生的体细胞突变说以来,人类从遗传学角度研究癌症获得的最大进展当属上世纪80年代前后癌基因的发现,以及相关分子生物学技术的应用。认识到癌症与癌基因激活和抑癌基因失活相关。特别是禽类原始红细胞增多症病毒(AEV)癌基因V-erbB和V-erbA的发现[1],大大启发了我们对人类红白血病及髓细胞白血病发病原理的研究。近十几年来有关干细胞与癌症发病的关系和癌细胞浸润与转移的研究[2、3],深化并完善了我们对癌症发病全过程的认识,基本揭开了癌症发病发展和浸润转移的奥秘。这也是国内外癌症研究成果的合拢。从而有可能从早期癌症的反基因治疗的成功,转入对晚期癌症的反基因综合治疗研究。
1 癌症起源于组织干细胞癌基因内源性V-erbB突变和扩增
我们实验室于20世纪80年代中期开始应用上述禽类原始红细胞增多症病毒癌基因V-erbB和V-erbA探针和Southern印迹杂交技术以及一系列分子生物学技术,证明白血病等癌症发病的原因在于其细胞基因组内存在内源性V-erbB。由于它们缺失或插入突变导致骨髓细胞克隆性增生或上皮细胞不典型增生[4、5]。这种基因突变最大可能发生于骨髓或上皮组织干细胞。因为干细胞具有很大的增殖潜能,能支持多基因多步骤的癌症发生发展过程。我们对小鼠骨髓细胞对化学诱变剂(Brdu)敏感性研究证明,骨髓细胞越原始,其基因组DNA受损伤而发生基因突变的可能性越大,因而其姐妹染色单体发生交换(SCE)的频率就越高[6]。换言之,骨髓造血干细胞有最大可能发生内源性V-erbB基因突变。而且这种内源性V-erbB突变及其所致的骨髓增生异常是可遗传的。表现为家族性红白血病和家族性血小板生成或功能异常[7-10]。亦可以从患者父母等一级亲属骨髓中检出[11]。说明白血病等癌症确有共同遗传背景和发病早期。我们对胸科肿瘤患者骨髓检查结果证明它们有共同的白血病前期异常和与MDS相同的C-erbB重排/扩增。
我们应用反基因V-erbB寡核苷酸(Oligo)分别对大鼠骨髓增生异常综合征(MDS)和人类食管上皮癌之癌前病变进行全身和局部治疗的成功证明,我们的判断是正确的[12、13]。
2 骨髓细胞癌变的主要机制及其普遍意义
MDS是一种骨髓造血干细胞病,俗称白血病前期,我们应用上述V-erbB作探针,证明骨髓病态造血与C-erbB重排/扩增和C-erbA缺失/失后相关,而造血系统增生性肿瘤(包括P.V,MF和ET等)则有与MDS相同的C-erbB重排/扩增,而C-erbA则表达下降。前者以血细胞生成减少为特征,后者则以血细胞生成增多为特征。前者有明显的发展为白血病的倾向,而后者则十分少见,说明MDS转白血病的主要机制除了其干细胞含有内源性V-erbB突变/扩增以外,还在其血细胞减少所致的骨髓造血干细胞代偿性增生。而代偿相关基因,如EGFR,TS和TK等的扩增,则为含有V-erbB突变/扩增的白血病前期干细胞癌变成为白血病干细胞提供了机会,即从仅有内源性V-erbB突变和扩增[14-16],发展为V-erbB和TS二个癌基因的协同扩增。这种干细胞显然具有很强的增殖力,并且难以控制,我们称其为肿瘤干细胞或白血病干细胞。
这种代偿性增生不仅可以发生于骨髓造血器官也可发生于各种上皮组织和器官,只要它们发生上皮损伤或因各种原因而引发的炎症。因此当身体某个部位发生肿瘤时,其身体的其他部位亦有可能发生肿瘤,只是时间早晚的问题。多种癌症发生于同一个家系,甚至同一个体说明了这一点。因为它们有共同的组织干细胞内源性V-erbB基因异常。
3 骨髓细胞染色体异常在白血病发病中的意义
长期以来,人们对白血病细胞染色体异常在白血病发病和发展中的意义一起感到困惑。它们到底是白血病的“因”还是“果”,莫衷一是。我们自上世纪70年代开始研究白血病染色体异常,特别是研究家族性白血病骨髓细胞染色体异常以来,应该说这个问题已经弄明白了。即不同类型染色体异常有其不同的成因,亦有不同的作用。不能一言以蔽之。①骨髓细胞非随机染色体丢失(NCL)具有遗传性,在半数以上ALL和30%以上MDS和ANLL的发病一开始就可能发挥作用,即干细胞可能因此丢失某些抑癌基因。骨髓细胞染色体的不平衡而导致白血病的发生。②染色体长短臂缺失,常发生于白前阶段,其作用可能与NCL相同。③染色体易位发生于某些白血病类型,由于位置效应可能激活相关染色体断裂点的癌基因;或因易位形成融合基因如t(9;22),且有酪氨酸激酶活性;或激活转录因子,从而促进白血病的发展和某些亚型的形成。笔者于上个世纪80年代应用骨髓细胞姐妹染色单体分染即Brdu-SCD细胞周期检测法预测白血病发生取得成功,并受到苏州医学院等单位的进一步验证。进而为骨髓细胞癌变原理研究提供依据。
近年来,国外学者在以下两方面取得重要进展:首先,在癌症发病原理研究方面提出癌症起源于干细胞基因突变,即所谓“突变的干细胞也许是肿瘤的种子”。这一点与我们的认识相一致;其次,在癌细胞浸润和转移机制研究方面,证明它们与胚胎发育过程相关,从而完善了对癌症发病全过程的认识。虽然他们不知道干细胞最初且危险的突变是什么基因的突变。
4 癌细胞浸润转移的可能机制
众所周知,癌细胞的浸润和转移是指癌细胞侵犯其周围组织(或器官),同时通过血液或淋巴散布到远处组织或器官,并重新形成新的肿瘤。现在看来这个过程与肿瘤细胞重新启动胚胎发育中表型转换(transition)程序相关。例如,在胚胎发育的早期,中胚层通过表型转换,即从上皮(epithelial)表型转换为间充质(mesenchymal)表型细胞即EMT,发育出多种类型的组织。到了胚胎发育后期,中胚层细胞通过相反的过程即MET产生上皮型的器官如肾脏和卵巢。
发育遗传学研究显示有许多多向性作用的转录因子在胚胎发育中起关键作用。近年来发现这些胚胎转录因子付以肿瘤细胞以恶性特征,如迁移、浸润和抗凋亡。
正常组织中干细胞通过不对称分裂而自我更新,同时产生定向祖细胞,其后代最终分化并完成组织特异性功能。新近,肿瘤组织的研究也 提供有关瘤体内干细胞样细胞的自我更新的证据。这些细胞称为肿瘤干细胞（CSCs）。在一个肿瘤里肿瘤干细胞仅仅是一小部分并以它们能产生肿瘤的能力而定义之。正是这个原因，它被称为肿瘤起始细胞（tumor-initiatingcells）。 CSCs首先发现于造血系统，新近又发现于多种实体瘤包括乳腺结肠和脑肿瘤。乳腺肿瘤中有一小群细胞显示CD44高/CD24低的抗原表型。它们与CD44低/CD24高的大多数肿瘤细胞相比，有高度的肿瘤起始能力。肿瘤细胞常常通过EMT完成肿瘤的转移。在转移过程中散布出去的肿瘤细胞似乎需要有干细胞那样的自我更新能力，以便产生肉眼可见的转移瘤[2、3]。
5 关于晚期癌的治疗
首先，成功的晚期癌治疗一定是综合治疗。单一药物治疗包括单一靶向治疗肯定不会有满意的疗效。这是因为晚期癌是从癌前病变即肿瘤起始干细胞阶段，经过多基因多步骤发展和累积而来的，具有多种恶性表型，不可能用一味药物治疗得了的。必须针对晚期肿瘤干细胞及其微环境相关因素作综合的靶向治疗，包括靶向EMT的治疗。而且可能需要在常规治疗杀灭大量肿瘤细胞之后立即进行这种治疗，并尽可能不损害正常干细胞，从而减少毒性反应。 我们以往对大鼠MDS（称白血病前期）和人类食管癌前癌变和原位癌进行反基因V-erbB寡核苷酸（Oligo）治疗均取得满意的结果。大鼠MDS有效率100%，84%大鼠MDS在治疗后1～2个月内骨髓恢复正常或接近正常。食管癌前病变有效率80.5%，治愈率84%，原位癌有效率60%，而且毒性极小。 我们计划在此基础之上，设计并合成多种反基因Oligos对晚期癌进行治疗探索。希望开发出一种高效低毒的反基因V-erbBOligos组合（复方），供临床试用。
