抑癌基因p53與腫瘤發(fā)生及基因治療的研究進展*

李建濤，張 倩

(1.威海市市立醫(yī)院，山東 威海264200;2.山東大學(xué)海洋學(xué)院，山東 威海 264209)

現(xiàn)已知，抗癌基因或抑癌基因有很多類型，如涉及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的Rb，p53;在細胞周期起抑制作用的p15，p16，p21;與發(fā)育和干細胞增殖相關(guān)的 APC，Axin等［1］.越來越多的證據(jù)表明，抑癌基因在抑制腫瘤細胞的增殖、誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡及改變腫瘤細胞能量代謝等方面都起重要作用.若抑癌基因發(fā)生了突變或缺失，有可能出現(xiàn)肺癌、乳腺癌、宮頸癌等惡性腫瘤.在這些抑癌基因中，人們研究的最多的是p53基因，它又被稱為人類基因組衛(wèi)士，最早發(fā)現(xiàn)于1979年，在1988年后對其結(jié)構(gòu)和功能進行了深入的研究［2］，發(fā)現(xiàn)它的確能對一些腫瘤起明顯地抑制作用，所以越來越受到重視.本文對抑癌基因p53的結(jié)構(gòu)、功能及其與腫瘤發(fā)生的關(guān)系等進行了闡述.

1 抑癌基因p53的結(jié)構(gòu)及特性

1.1 抑癌基因p53的分子結(jié)構(gòu)及分布

通過分子生物學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，抑癌基因p53位于人類17號染色體短臂上(17p13)，全長約20 kb，整個基因有外顯子11個和內(nèi)含子10個，由此轉(zhuǎn)錄的成熟的mRNA長2 500 bp，翻譯成的蛋白質(zhì)含有393個氨基酸殘基，通常稱為p53蛋白.p53蛋白分為3個功能區(qū):第一，位于N末端的轉(zhuǎn)錄結(jié)合區(qū)，可作為負調(diào)控因子或阻遏蛋白結(jié)合在腫瘤細胞的某些操縱基因上，抑制腫瘤或癌基因的表達;第二，位于該蛋白多肽中間的核心結(jié)合區(qū)，可與腫瘤細胞內(nèi)特定的DNA區(qū)段結(jié)合，從而抑制DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯;第三，位于C末端的是非專一結(jié)合區(qū)，在其他基因轉(zhuǎn)錄時作為阻遏蛋白起調(diào)節(jié)作用.所以，許多科學(xué)家認為，p53蛋白可作為阻遏蛋白，很容易與DNA上的操縱基因結(jié)合，對結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄起調(diào)節(jié)控制作用，特別對腫瘤細胞的分化和增殖起抑制作用.現(xiàn)在，科學(xué)家們運用DNA分子原位雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn)，抑癌基因在人體組織中分布廣泛，幾乎所有組織都有抑癌基因的表達，而且胎兒細胞內(nèi)抑癌基因的表達高于成人，腫瘤細胞中的表達高于正常組織的細胞.

1.2 p53蛋白與細胞周期的調(diào)控

在原核生物和真核生物細胞中，當DNA受損傷后，可能延遲細胞分裂，延遲時期包括細胞分裂周期中的G1－S，G2－M.正常的 p53基因產(chǎn)物結(jié)合在DNA調(diào)控區(qū)，可作為轉(zhuǎn)錄因子使某些基因不能表達，從而使DNA合成終止，結(jié)果惡性細胞生長停止在G1期，也就是說細胞不再進入到S期，必定抑制了惡性細胞的繼續(xù)分裂.另外，還發(fā)現(xiàn)p53產(chǎn)物有助于正常DNA的修復(fù)，主要原理是它與TATA結(jié)合蛋白結(jié)合，進而阻礙c－ fos，c－jun，Rb等基因的轉(zhuǎn)錄，從而達到抑制細胞增殖的作用.

1.3 p53蛋白與細胞凋亡的調(diào)控

所謂細胞凋亡(cell apoptosis)是指生物體內(nèi)細胞自然死亡的一種生理現(xiàn)象，如大多數(shù)染色質(zhì)發(fā)生沉淀，細胞變小，核小體上的DNA出現(xiàn)斷裂或成為碎片，原來的正常細胞變成凋亡小體，很快被吞噬細胞吞噬，最后消失.由于細胞凋亡時未出現(xiàn)溶酶體破壞與釋放，因而通常不會出現(xiàn)炎癥反應(yīng).現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，p53蛋白可誘發(fā)惡性腫瘤細胞的凋亡，從而破壞腫瘤細胞的功能，最后使腫瘤萎縮或消失.試驗發(fā)現(xiàn)，當用正常的p53基因及突變的p53基因轉(zhuǎn)染骨肉瘤細胞，然后將這些細胞注射給裸鼠肺內(nèi)［3］，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4個月后裸鼠肺內(nèi)產(chǎn)生了大致等同的腫瘤，但正常的p53基因轉(zhuǎn)染后產(chǎn)生的腫瘤很快表現(xiàn)細胞凋亡，這說明正常的p53基因產(chǎn)物可誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡.

2 p53基因與腫瘤發(fā)生的關(guān)系

2.1 p53基因缺失與腫瘤的發(fā)生

研究表明，如果人類的17號染色體短臂(帶有p53抑癌基因)缺失后，結(jié)腸、肺、肝或其他臟器可發(fā)生腫瘤［4，5］.若在一條染色體上發(fā)生了微小缺失(涉及到p53基因)，另一條染色體的p53基因正常，肺部可能出現(xiàn)腫瘤.可見，當p53基因缺失純合或半合子時，缺失突變型p53蛋白可能抑制野生型p53基因的活性，使之失活，從而引起細胞轉(zhuǎn)化、癌變［6］.

2.2 p53基因突變與腫瘤的發(fā)生

在正常細胞中，若某些重要的基因發(fā)生了突變，該基因的功能可能發(fā)生變化，甚至完全喪失功能，則表現(xiàn)出一系列的突變表型，抑癌基因p53也不例外.當p53基因發(fā)生突變后，特別是發(fā)生了錯義突變或終止突變后，有可能合成無功能的多肽鏈或多肽片段，結(jié)果對腫瘤細胞的基因不再發(fā)揮調(diào)控作用.現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在 p53 基因的 175，245，248，249，273 和 282位點上常發(fā)生錯義突變［7］，這些位點通常稱為突變熱點，由此產(chǎn)生的p53蛋白中的氨基酸殘基發(fā)生了改變，失去了作為阻遏蛋白的功能，不再結(jié)合在腫瘤細胞的操縱基因上，腫瘤細胞或癌基因就可快速表達，最終形成惡性腫瘤.

2.3 p53基因抑癌作用機理

p53基因的抑制腫瘤的機理主要是阻礙細胞停留在G1或G0期，使腫瘤細胞不再進入S期，即不再合成自身的DNA，從而達到抑制腫瘤細胞增生的目的.有試驗表明，p53蛋白通過調(diào)控腫瘤細胞的某些操縱基因而阻止腫瘤細胞的生長和增殖，最后引起腫瘤細胞的凋亡［8］.當p53蛋白存在時，主要是抑制TATA結(jié)合蛋白結(jié)合至腫瘤細胞中癌基因的啟動子區(qū)域，使癌基因的表達受到抑制，最終控制腫瘤細胞的持續(xù)生長.

3 腫瘤的基因治療

基因治療是人工在體外將目的基因與特定的載體結(jié)合成重組DNA，然后將重組DNA分子轉(zhuǎn)入到某些帶有遺傳性疾病或有腫瘤細胞的體內(nèi)，從而達到根治這些遺傳性疾病或治療腫瘤的目的.但是，基因治療目前還在摸索，有些方法只能說取得了一定的成績，離臨床應(yīng)用還有一定的距離.下面僅介紹幾種主要的方法.

3.1 基因替代療法

基因替代治療就是將特定的抑癌基因(如p53基因)與載體(如腺病毒)結(jié)合成重組DNA分子，然后轉(zhuǎn)染腫瘤細胞，使p53基因產(chǎn)生特定的抑癌蛋白，最后殺傷腫瘤細胞［9］.現(xiàn)有試驗證實，p53蛋白可促進淋巴細胞的吞噬作用，若腫瘤細胞內(nèi)轉(zhuǎn)入了帶有p53基因和腺病毒載體的重組DNA分子，某些腫瘤細胞逐漸萎縮，最后被正常細胞所吞噬.

3.2 RNA 干擾法

在體外合成或人工提取純化某些RNA片段，這些片段與腫瘤基因前啟動子序列有同源性，若加入到腫瘤細胞后，當DNA開始轉(zhuǎn)錄由雙鏈變成單鏈時，該RNA片段就可附著在啟動子上，阻止RNA聚合酶往前運行到腫瘤基因上，使腫瘤基因的表達處于關(guān)閉狀態(tài)，從而達到控制腫瘤細胞增生的目的，這種方法通常稱為RNA干擾(RNAi).該技術(shù)現(xiàn)已在胃癌、大腸癌和肝細胞癌治療的試驗研究中取得了明顯的效果［10］.

3.3 自殺基因療法

利用基因工程的方法將某些病毒所特有的可編碼特異性酶的基因轉(zhuǎn)入腫瘤細胞，這些外源基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)在腫瘤細胞內(nèi)就可轉(zhuǎn)變成毒性物質(zhì)，使腫瘤細胞快速死亡［11］.這種方法通常稱為自殺基因療法.

3.4 增強自身免疫機能療法

利用DNA重組技術(shù)，將某些能增強免疫效應(yīng)的細胞因子基因、調(diào)節(jié)抗原識別能力的主要組織相容性復(fù)合物的基因或作免疫監(jiān)督因子的基因轉(zhuǎn)入腫瘤患者體內(nèi)，產(chǎn)生特定的蛋白質(zhì)，增強病人自身的免疫機能，最后使體內(nèi)腫瘤細胞的生長被抑制.該方法又稱為細胞因子基因療法或免疫基因療法.

綜上所述，正常的抑癌基因可抑制腫瘤細胞的發(fā)生，機理是p53蛋白可作為阻遏蛋白調(diào)控腫瘤細胞基因的表達，誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡，因而，我們更應(yīng)對該基因深入地研究，使之成為根治腫瘤的工具，造福人類.

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