肿瘤细胞的分子生物学与抗肿瘤策略
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分子生物学技术在肿瘤诊断中的应用与误区解析肿瘤是一种严重的疾病,对人类的健康和生命造成了巨大的威胁。
随着科技的发展,分子生物学技术在肿瘤诊断中的应用越来越广泛。
本文将探讨分子生物学技术在肿瘤诊断中的应用,并解析其中的误区。
一、肿瘤标志物的检测肿瘤标志物是指在肿瘤发生和发展过程中产生的一些特定蛋白质、核酸或其他分子。
通过检测肿瘤标志物的水平,可以帮助医生判断患者是否患有肿瘤,并对肿瘤的类型、分期和预后进行评估。
分子生物学技术在肿瘤标志物的检测中发挥着重要作用。
例如,通过PCR技术可以快速、准确地检测出肿瘤相关基因的突变情况。
而通过蛋白质芯片技术可以同时检测多个肿瘤标志物的水平,提高诊断的准确性。
然而,肿瘤标志物的检测也存在一些误区。
首先,不同肿瘤标志物的敏感性和特异性各不相同,有些标志物在某些肿瘤中表达较高,而在其他肿瘤中表达较低,因此单一标志物的检测结果可能存在误诊的风险。
其次,一些肿瘤标志物的水平受到多种因素的影响,如炎症、感染等,这也可能导致误诊。
因此,综合多个指标的检测结果,结合临床表现和其他影像学检查,才能更准确地判断患者是否患有肿瘤。
二、循环肿瘤DNA的检测循环肿瘤DNA是指肿瘤细胞释放到血液中的DNA片段。
通过检测循环肿瘤DNA的突变情况,可以实现无创、快速的肿瘤诊断和监测。
分子生物学技术在循环肿瘤DNA的检测中发挥着重要作用。
例如,通过下一代测序技术可以对循环肿瘤DNA进行全面、高通量的测序,从而发现肿瘤相关基因的突变情况。
而通过数字PCR技术可以对循环肿瘤DNA的突变情况进行精确定量。
然而,循环肿瘤DNA的检测也存在一些误区。
首先,循环肿瘤DNA的水平受到肿瘤负荷的影响,早期肿瘤可能释放的循环肿瘤DNA较少,因此可能无法检测到。
其次,循环肿瘤DNA的突变情况可能存在空间异质性,即不同部位的肿瘤细胞可能存在不同的突变情况,因此单一样本的检测结果可能存在误差。
因此,在循环肿瘤DNA的检测中,需要结合其他检测手段,如组织活检等,来提高诊断的准确性。
举例说明分子生物学检验技术在肿瘤诊治中的应用和意义。
分子生物学检验技术在肿瘤诊治中的应用及其重要意义
肿瘤是一种特殊的复杂疾病,其发病机制复杂,仅通过传统的检查技术可能无法完全诊断和治疗,因此,利用分子生物学技术进行肿瘤诊断和治疗已经成为一种重要的手段。
分子生物学技术是以基因表达活动的变化为基础的,可以准确定位肿瘤细胞中的特定基因表达,从而更精确的识别肿瘤病变。
可以在某些疾病的病理检查,尤其是肿瘤细胞的核染色体改变中,可以精确测定某些特有基因的表达,从而更清楚地发现肿瘤的病因。
例如,在乳腺癌中,利用分子生物学技术可以发现Her2/neu基因的表达水平,这是一个关键指标,指示患者是否需要使用Herceptin (一种针对Her2的抗癌药物)进行治疗以达到最佳效果。
另外,可以精确测定抗原受体ER、PR和p53等关键基因的表达,以判断乳腺癌的分期,依据这些基因的表达水平,可以更好地为患者量身定制最佳的治疗方案。
此外,通过分子生物学技术,还可以发现一些关于肿瘤的机制,如血管新生、转移和耐药机制,从而为临床治疗提供依据。
最近,还发现一种称为miRNA的小RNA物质,在肿瘤发展过程中发挥着重要作用,新的治疗药物正以其作为靶标。
总的来说,分子生物学技术在肿瘤诊治中扮演着重要的角色,可以帮助临床医生准确诊断肿瘤,量身定制最合适的治疗方案,以及更好地治疗患者。
分子生物学技术在肿瘤治疗中的应用第一章:引言肿瘤是一种由异常细胞无控制地增殖和扩散形成的疾病。
随着人口老龄化进程的加快和生活方式的改变,肿瘤发病率逐年增加,肿瘤治疗成为医学领域的重要研究课题。
传统的肿瘤治疗手段如手术、放疗和化疗疗效有限,而分子生物学技术的广泛应用为肿瘤治疗带来了革命性的突破。
本文将重点探讨分子生物学技术在肿瘤治疗中的应用。
第二章:分子生物学技术概述分子生物学技术是指运用分子生物学的原理和方法,通过对细胞分子水平的研究来揭示生物系统的结构和功能。
常用的分子生物学技术包括基因工程、DNA重组技术、基因测序和基因表达分析等。
这些技术的应用可以精确地检测和诊断肿瘤,为肿瘤治疗提供依据。
第三章:肿瘤标志物的检测与诊断肿瘤标志物是指在肿瘤患者的血清或组织中特异性地存在的某种物质,可以作为肿瘤的生物学指标。
分子生物学技术可以检测和分析肿瘤标志物的表达水平,提高肿瘤的早期诊断率和准确性。
常用的肿瘤标志物包括癌胚抗原(CEA)、糖类抗原(CA)、前列腺特异性抗原(PSA)等。
通过分子生物学技术的应用,可以对这些肿瘤标志物进行定量检测,辅助肿瘤的诊断和疗效评估。
第四章:基因治疗基因治疗是指通过引入外源基因或改变细胞内基因表达来治疗肿瘤的一种新兴治疗方法。
分子生物学技术可以用来构建和转导基因载体,如腺病毒载体、质粒载体和纳米粒子载体,将治疗相关的基因导入肿瘤细胞。
通过调控基因的表达,基因治疗可以抑制肿瘤的生长和扩散,提高治疗效果。
第五章:免疫治疗免疫治疗是通过激活机体免疫系统抵抗肿瘤的一种治疗方法。
分子生物学技术在免疫治疗中发挥着重要作用。
例如,通过分子生物学技术可以制备肿瘤相关抗原(TAA)的重组蛋白,用作肿瘤疫苗或免疫治疗的靶点。
此外,分子生物学技术还可以进行T 细胞的基因编辑和CAR-T细胞工程等,增强抗肿瘤免疫效果。
第六章:体外诊断技术分子生物学技术在体外诊断中起着至关重要的作用。
例如,通过PCR技术对细胞、组织或体液中的肿瘤相关基因进行检测,可以获得关于肿瘤类型、分级和预后的重要信息。
肿瘤免疫疗法和免疫耐受性的分子生物学机制肿瘤是生物学上非常复杂的疾病,它涉及到许多基因的紊乱和细胞的异常增殖。
肿瘤细胞可以通过各种手段逃避免疫系统的攻击,从而继续生长和扩散。
肿瘤免疫疗法就是利用人体的免疫系统来攻击和杀死肿瘤细胞的一种新型治疗方法。
但在肿瘤免疫疗法中,一个重要的问题是免疫耐受性。
本文将重点介绍免疫耐受性的分子生物学机制以及克服这种耐受的策略。
1. 免疫系统的基本原理免疫系统是人体的一种重要的防御机制,它可以保护我们免受外界的病原体和异物的入侵。
免疫系统主要分为两个方面:先天免疫和获得性免疫。
先天免疫是人体天生具有的对病原体和异物的非特异性的防御反应,如炎症反应和天然杀伤细胞的杀伤作用。
获得性免疫是指在过去的免疫应答中所获得的针对特定抗原的免疫防御力,由淋巴细胞、抗体和其他免疫细胞构成。
这两个方面的免疫反应相互配合,有力地防御着人体免受病原体和异物的入侵,并在必要时发起攻击。
2. 肿瘤免疫疗法肿瘤细胞具有多种逃逸免疫系统攻击的策略,这也是导致肿瘤治疗难的一个主要因素。
肿瘤免疫疗法就是利用人体的免疫系统来攻击肿瘤细胞,使它们无法逃避免疫系统的攻击。
肿瘤免疫疗法主要包括细胞免疫疗法和抗体免疫疗法。
细胞免疫疗法是通过活化患者或者健康人的T细胞,让它们识别和攻击肿瘤细胞。
这种治疗方法采用的通常是基于某种肿瘤特异性抗原的T细胞,具有精准度高的特点。
T细胞治疗的核心是提取患者自身体内的T细胞,通过基因工程的方式使其具有对特定肿瘤抗原的特异性,然后通过静脉注射的方式返回患者体内。
这些T细胞可以识别和攻击肿瘤细胞,从而杀死它们。
抗体免疫疗法是通过注射人工设计的恶性肿瘤特异性抗体来攻击肿瘤细胞。
这些抗体可以和肿瘤表面的特定受体结合,来阻断肿瘤细胞的生长和转移,或者通过其间接作用逐步杀死它们,使得肿瘤细胞死亡。
然而,肿瘤细胞可以逃避细胞免疫或者抗体免疫的攻击,导致免疫疗法失效。
对于肿瘤的免疫逃逸机制,重要的一条是肿瘤抗原下调和缺陷表达。
抗肿瘤药物的生物分子机制抗肿瘤药物是指能抑制或杀死肿瘤细胞并阻止其生长和繁殖的药物。
这些药物的研究和开发是当前医学领域的热点问题之一。
在抗肿瘤药物的研究和开发中,了解药物的生物分子机制是很重要的。
现在我们来探讨一下抗肿瘤药物的生物分子机制。
1、DNA结构和功能我们知道,人体的细胞内都含有DNA,DNA是遗传信息的载体,控制着细胞的发育和功能。
DNA的全称是脱氧核糖核酸,其分子结构为双螺旋结构,在现代生物学中,它被认为是生命的基石。
DNA分子其实很脆弱,一些生物物质可以对其进行破坏,例如放射线、化学药物等,这些物质可以对DNA分子的化学结构进行破坏,导致DNA单元不能进行复制和传递遗传信息,从而使细胞死亡。
2、抗肿瘤药物的作用原理抗肿瘤药物主要通过影响肿瘤细胞的分裂及增殖来吞噬、杀死肿瘤细胞,从而治疗肿瘤。
抗肿瘤药物的作用机制很复杂,主要有以下几种:(1)干扰DNA分子的复制:否则,将使细胞无法进行有序的复制分裂从而死亡。
这类药物的代表是环磷酰胺。
(2)改变DNA分子的结构,使其不能顺利的合成或修复损伤:例如亚硝基脲、氟脲嘧啶等药物。
(3)阻止DNA合成和细胞的分裂:这类药物的代表是氟尿嘧啶和环磷酰胺。
3、药物抵抗机制在临床上,抗肿瘤药物效果与个体差异很大,这也与细胞的抗药性有关。
细胞产生抗药性的原因很多,其中最主要的有以下几种:(1)基因突变:细胞产生基因突变,使其对药物起抵抗作用。
(2)修饰药物靶标的生物分子:细胞可以通过改变药物靶标分子的结构或氧化还原状态,使药物无法对其产生作用。
(3)增加药物的排泄:细胞可以增加药物的药物代谢和排泄,使药物在细胞内停留时间变短。
4、结论抗肿瘤药物的生物分子机制实际上涉及到很多生物学、生化学和分子生物学方面的知识。
显然,在抗肿瘤药物的研究和开发过程中,我们需要综合利用这些知识,以达到更好的治疗效果。
同时,我们也需要深入探究药物与生物分子的相互作用机制,尤其是药物与靶标之间的作用机制,以便寻找到更具有生物活性的靶标分子,并研制出更高效的抗肿瘤药物。
细胞生物学与恶性肿瘤治疗恶性肿瘤是全球性公共卫生问题,成为困扰人类健康的可怕疾病之一。
虽然人类已经取得了显著的进步,但治愈率仍然非常低,预防和治疗肿瘤是人类医学领域一直在努力探索的重要问题。
现在,越来越多的科学家和研究人员认为,细胞生物学在恶性肿瘤治疗中具有重要作用。
细胞生物学是研究细胞结构和功能的一门学科,它不仅为我们深入了解细胞的本质和内部组成,还可用来解释一些疾病的原因和治疗方法。
由于分子细胞生物学和分子生物学的快速发展,对肿瘤的分子机制、生长和转移等方面的研究深入透彻。
细胞信号转导在恶性肿瘤治疗中的应用细胞信号转导是指信号分子从外部环境传输并将其转换为细胞内部的化学反应过程。
有关细胞信号传递的研究表明,在癌细胞中,许多信号通路发生异常变化,这些变化增加了细胞增殖、生长和转移的能力,这也是肿瘤形成和扩散的主要原因。
这项研究的结果为恶性肿瘤治疗提供了新的思路。
比如,在一些转移性癌症的治疗中,患者的肿瘤细胞可选择性地抑制信号通路,从而降低肿瘤的生长和转移。
以靶向治疗药物为例,与传统化学治疗药物相比,靶向治疗药物的选择性更高,更能直接影响肿瘤相关信号通路。
细胞凋亡在恶性肿瘤治疗中的应用细胞凋亡是一种自然死亡细胞的过程,可以通过特定的信号通路来启动。
正常情况下,正常细胞经过凋亡过程后,会被其他细胞吞噬或被细胞免疫系统清除。
而在恶性肿瘤中,凋亡的信号通路被破坏,导致癌细胞无法正常死亡,进而促进肿瘤的发展。
因此,恢复细胞凋亡通路也成为了恶性肿瘤治疗的一种策略,通过药物来促进细胞自身凋亡的发生。
近年来,一些针对细胞凋亡调节机制的药物已经被应用于临床治疗癌症,如Bcl-2抑制剂,以及通过化学改变DNA构象从而导致凋亡的药物。
细胞免疫治疗在恶性肿瘤治疗中的应用细胞免疫治疗是一种比较新的癌症治疗方式,它利用人类自身的免疫系统,增强免疫力,从而打败癌细胞。
免疫细胞如T细胞和自然杀伤细胞可以识别和攻击癌细胞,但往往因为肿瘤微环境的特殊性质而失去活力。
分子生物学技术在肿瘤早期诊断方面新进展近年来,随着分子生物学技术的不断发展和完善,人们在肿瘤早期诊断方面取得了一系列新的进展。
这些技术在肿瘤的早期发现、鉴定和个性化治疗方面发挥着重要作用。
本文将介绍一些分子生物学技术在肿瘤早期诊断方面的新进展,以及它们在临床实践中的应用。
一、循环肿瘤DNA循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)指的是肿瘤患者血液中可检测到的肿瘤源性DNA片段。
由于肿瘤细胞的死亡和分解,这些DNA片段会释放入血液中。
通过检测和分析ctDNA,可以实现对肿瘤患者的早期诊断和治疗监测。
近期研究发现,ctDNA在肿瘤早期诊断中具有很高的敏感性和特异性,可以提供关于肿瘤发生、发展、转移和耐药机制的重要信息。
二、循环肿瘤细胞循环肿瘤细胞(circulating tumor cells,CTCs)是在肿瘤转移过程中脱落和进入体液的恶性肿瘤细胞,在血液或体液中具有极低的浓度。
目前,通过分子生物学技术,可以从血液或体液中检测到极低数量的CTCs,并进行进一步的鉴定和分析。
CTCs的检测可以用于肿瘤的早期诊断和预后判断,并可作为监测治疗效果和药物耐药性的指标。
三、微小RNA微小RNA(microRNA,miRNA)是一类长度为18-25个核苷酸的非编码RNA分子,可以通过抑制特定基因的翻译和调节特定基因的表达来影响细胞的功能。
研究发现,肿瘤细胞中的miRNA与正常组织相比存在差异,这些差异可用于肿瘤的早期诊断和预后判断。
通过分子生物学技术,可以从血液、尿液等体液中检测和分析miRNA的表达水平,为肿瘤的早期筛查和个体化治疗提供重要依据。
四、基因组学基因组学是研究基因组结构、组成、功能和调控等方面的学科,通过分析肿瘤细胞基因组的变化,可以揭示肿瘤的发生机制和演化过程。
目前,高通量测序技术和基因编辑技术的发展使得我们可以更加全面和深入地研究肿瘤的基因组学特征。
通过分析肿瘤细胞中的基因突变、拷贝数变异和染色体重排等,可以实现对肿瘤的早期诊断和个性化治疗的精准定位。
肿瘤的分子生物学研究引言肿瘤是一种由体内细胞发生异常增殖和分化的疾病,它是人类健康的重大威胁之一。
传统医学对于肿瘤的研究主要集中在病理学和临床方面,而分子生物学的发展为深入了解肿瘤的发生、发展和治疗提供了新的途径。
本文将介绍肿瘤的分子生物学研究的重要性,分子机制以及分子生物学在肿瘤治疗中的应用。
一、肿瘤的分子生物学研究的重要性1. 揭示癌症发生的分子机制肿瘤的发生和发展是一个复杂的多步骤过程,涉及到细胞增殖、分化、凋亡、血管生成等多个生物过程的紊乱。
通过肿瘤的分子生物学研究,我们能够揭示肿瘤发生的分子机制,了解肿瘤细胞的异常信号传导通路、基因突变和表达异常等特点,为肿瘤的早期诊断和治疗奠定基础。
2. 提供个体化治疗策略肿瘤是一种高度异质性的疾病,不同患者的肿瘤在基因组、转录组和蛋白组水平上存在明显差异。
通过分子生物学技术,我们可以通过基因检测、蛋白质组学和转录组学等手段,对肿瘤进行分子分型,为患者提供个体化的治疗策略。
例如,通过检测肿瘤的突变基因,选择合适的靶向治疗药物,提高治疗效果。
二、肿瘤的分子机制1. 基因突变基因突变是肿瘤发生最重要的分子机制之一。
肿瘤细胞中的关键基因发生突变后,会导致细胞增殖、凋亡等生物过程紊乱。
例如,TP53基因是肿瘤抑制基因中最常见的一个,其突变会导致细胞凋亡受损,增加肿瘤发生的风险。
另外,一些促癌基因如EGFR、KRAS等突变也与肿瘤发生相关。
2. 基因表达异常除了基因突变外,肿瘤细胞的基因表达异常也是肿瘤发生的重要机制。
通过转录组学的研究,我们可以发现肿瘤细胞中某些基因表达水平显著增加或减少。
例如,HER2基因在乳腺癌中的高表达与肿瘤的发生、发展密切相关。
利用这些异常的基因表达水平,可以寻找对肿瘤起关键作用的调控因子,并开发相应的治疗方法。
3. 信号传导通路异常肿瘤细胞中的信号传导通路异常也是肿瘤发生的重要因素。
正常情况下,细胞的增殖、凋亡等生物过程受到复杂的信号网络控制。
肿瘤细胞的部分分子生物学问题与抗肿瘤策略探索张海鹏1,张力2,李新兵1,李玉清1,刘庆梅1,张效云3,赵红珊4,杨子军1,杨明川5(1. 涿鹿县医院神经外科,075600河北涿鹿;2. 河北北方学院药学系,075000张家口;3.河北北方学院生物化学教研室,075000张家口;4.北京大学医学遗传学系人类疾病基因研究中心,100191北京;5.河北省涿鹿县中医院普外科,075600河北涿鹿)[提要]本文提出机体细胞个体恶变为肿瘤细胞而“独立”于机体的细胞求生现象;多细胞真核生物起源于肿瘤细胞。
提出激活有氧呼吸相关线粒体蛋白、调节因子基因之表达的抑制肿瘤甚至促进肿瘤细胞分化的治疗策略,应用维生素B1、辅酶Q10衍生物等等辅助治疗。
[关键词] 肿瘤;细胞,真核;进化;基因,线粒体;自噬;肌萎缩侧索硬化肿瘤的细胞生物学、分子生物学对生命科学是十分重要的,也是临床抗肿瘤治疗的科学基础。
本文从进化生物学角度,探讨肿瘤细胞的部分分子生物学问题与相应的抗肿瘤策略。
1.肿瘤细胞生物学在进化生物学上的意义作为真核细胞的肿瘤(指恶性肿瘤)细胞却以糖酵解为主要供能方式[1,2],这有力地提示高等动植物肿瘤细胞与原核细胞、生物的亲缘性(这也是肿瘤细胞与机体正常细胞的在细胞生物学上的主要区别,这一点虽然早在1956年就由Warburg提出[1],但以此用于临床有效治疗的文献很少)。
而实验研究已发现,在心肌急性梗死中,心室肌细胞(已高度分化的细胞)糖酵解的关键酶类上调(而有氧代谢的关键酶下调)[3]。
这无疑是一种细胞求生的本能调节和适应。
我们初步推测,肿瘤细胞在细胞生物学上可能是:当有毒物质尚未达到致死剂量时,其通过“独立”于(“叛逆”)机体而实现求生本能的现象(而多数有毒物质可能有潜在的致瘤性)。
也因此,既有偶然性(单基因突变尚不发生肿瘤)又有必然性(细胞求生的本能)的肿瘤细胞的发生,在进化生物学上具有十分重要的意义。
机体细胞个体恶变为肿瘤细胞而“独立”于机体的细胞求生现象,说明肿瘤细胞要比一般真核细胞生命力强特别是增殖传代的能力强,这在真核生物起源、进化史上极其重要,因此我们初步推测多细胞的真核生物可能起源于肿瘤细胞!实验研究已发现,小鼠红白血病细胞株FBL-3(肿瘤细胞)约0.64%自然分化为正常的单核细胞[4],此有力地支持上述假说;而经检索,植物机体同样存在肿瘤现象[5],此更有力地支持多细胞的真核生物可能起源于对环境适应力更强的肿瘤细胞。
真核生物的起源是进化生物学的基本问题。
2. 化学致癌:肿瘤发生的分子生物学过程在非致死剂量的毒物的持久作用下,线粒体有氧呼吸由此障碍,激活了肿瘤代谢的关键调节因子——乏氧(低氧)诱导因子-1a(HIF-1a)[6],HIF-1a可特异地阻断糖酵解的终产物转移到线粒体[6];HIF1a进而激活端粒酶[6],促使细胞增殖,开启了细胞逐步恶化的进程。
同时,有氧代谢的障碍,一方面使细胞主要凋亡通路的线粒体通过其外膜蛋白FUNDC1发生线粒体自噬[7,8]而避免细胞凋亡,另一方面很可能使线粒体生成障碍,使细胞内资源集中于进一步加强的糖酵解。
在这些互为因果的积累与自然选择的过程中,自由基对DNA的氧化损伤、基因修复功能障碍和线粒体基因向核内DNA的插入突变等等,最终促使DNA发————河北省科教基金项目(20020221)张海鹏,信箱:heapprenzcomhard@生足够程度的突变(恶化为肿瘤细胞)——包括“持家基因”P53,后者作为最重要的抑癌基因之一,也通过调节有氧呼吸与线粒体通路的细胞凋亡而发挥抑癌、“持家”作用的[9]。
肿瘤细胞的发生,遵循了代谢-基因-代谢的循环演进过程。
3.肿瘤的治疗策略在体外,无论以物理的、化学的还是生物学的手段杀死肿瘤细胞,都十分容易,而临床治疗肿瘤却十分困难,须对得失综合评估。
应该说,除急性早幼性粒细胞白血病等血液肿瘤外,肿瘤治疗的效果难称理想。
而近几年来很受重视的诱导凋亡,因肿瘤细胞比机体正常细胞更强的抗调亡的作用,前景并不乐观[10]。
路在何方?临床治疗肿瘤,首先应针对肿瘤细胞与正常细胞的主要区别(有氧呼吸障碍);而从对微生物的化疗看,应该将杀灭肿瘤细胞与抑制肿瘤细胞相结合,实行包括手术在内的综合抗瘤策略——包括有效地抗瘤下的携瘤生存,包括促进肿瘤细胞的可能分化。
3.1抗原虫及真菌药物在抗瘤治疗的应用从进化上肿瘤细胞与原虫、真菌有较近的亲缘关系。
因此,可以说抗利什曼原虫的锑剂[11]、抗疟原虫的氯喹[12]、青蒿素等已用于肿瘤治疗是很有道理的。
詹希美教授亦认为对寄生虫的研究有助于为肿瘤等其他疾病的发生机制、治疗提供参考依据[13]。
一种黏杆菌产生的抗真菌聚酮化合物soraphen A,能优先杀死恶性细胞[4,14]。
3.2抑制线粒体自噬在40%~75%的乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌中存在自噬相关基因Beclin 1 的单等位缺失;存在Beclin1 缺陷的小鼠更容易发生淋巴瘤、肺癌、肝细胞肝癌和乳腺癌前病变;从具有Beclin 1缺陷的小鼠体内取出肾脏和乳腺上皮细胞植入实验动物体内后, 这些细胞比正常细胞更容易恶变在动物模型中, 其他的自噬相关基因( 如Atg4c 等) 也具有肿瘤抑制作用[15]。
这些提示,自噬作用似乎是一种肿瘤抑制机制,而Beclin 1 等被认为是新的抑癌基因。
然而Amaravadi 等的实验显示,氯喹(自噬抑制剂)和烷化剂共同使用, 可以明显抑制实验鼠体内肿瘤的生长,其凋亡活性得到进一步增强[15,16];文献[12]也显示自噬抑制剂氯喹良好的抗瘤效应,因此我们推测Beclin 1是细胞饥饿时通过哺乳动物-雷帕霉素靶子蛋白(m-TOR)[17]感受有氧代谢信息而通过大自噬[18]发挥作用的,而与肿瘤相关线粒体自噬关系不大。
而自噬抑制剂氯喹很可能与抗线粒体自噬有密切关系;而已经知道,低氧诱导的线粒体自噬恰恰是不依赖Beclin1的[7,8],而是通过线粒体外膜蛋白FUNDC1介导[7,8],因此,FUNDC1的拮抗剂的开发可能是很有意义的。
建议将自噬从病理生理学上分为线粒体自噬与非线粒体自噬,作为大自噬,分子伴侣介导的自噬与小自噬分类的补充。
而自噬性(所谓Ⅱ型)程序性细胞死亡可能是相对罕见的现象——特别是在体内时。
3.3 有氧代谢的辅酶在抗瘤中的应用有氧代谢的辅酶在抗瘤中的应用尚未见文献提出。
但理论上有助于恢复肿瘤细胞的有氧代谢,促进其凋亡甚至重新分化。
(1)维生素B1 建议每日给药100mg。
肿瘤患者的恶液质营养状态甚至可出现脚气性心脏病[19-21]。
(2)MitoQ MitoQ系辅酶Q10(CoQ10)的衍生物[22]。
(3)研究还显示联用乙酰左旋肉毒碱与右旋a硫辛酸可改善老年大鼠呼吸链复合物1、4、5的下降[22]。
此外,尚有Szeto-Schille肽、22R-羟基胆固醇稳定态类似物——Caprospinol[22]改善线粒体功能,均可能有潜在的抗瘤价值。
我们认为,理论上,针对阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化的线粒体有氧呼吸的治疗(包括上述),均可有抑制肿瘤作用。
而对肌萎缩侧索硬化的治疗,以脊髓灰质炎病毒的假病毒为载体导入抗凋亡蛋白的目的基因可能有临床应用前景。
此基础是中枢神经系统的神经元不发生肿瘤。
已知,原癌基因src编码的酪氨酸激酶在神经元高度表达,在完全成熟的神经元依然维持高水平——是其他细胞的6-20倍,而且神经元内src酪氨酸激酶比其他细胞的多6个氨基酸[23]。
此可能是上述神经元不发生肿瘤的重要基础。
3.4 线粒体调节蛋白、有氧呼吸酶基因的分子生物学激活3.4.1二氯乙酸盐肿瘤细胞的丙酮酸进入三羧酸循环受阻,与线粒体丙酮酸脱氢酶激酶(PDK)活性过高有关:以二氯乙酸抑制线粒体PDK,似乎能够恢复受PDK抑制的丙酮酸脱氢酶(PDH)的活性,再激活肿瘤细胞的线粒体呼吸,诱导凋亡,因此,PDK的抑制可以被用于逆转癌细胞从糖酵解到糖氧化的不正常代谢。
由于PDK 负调节PDH,二氯乙酸盐间接激活丙酮酸到乙酰辅酶A 转化[4,24]。
二氯乙酸盐被证实可以向下调节癌细胞异常升高的线粒体膜电位,增加线粒体ROS 生成和激活钾通道,而在正常细胞中无作用[4,25]。
目前二氯乙酸盐作为单一药物治疗已经在一期临床中对于患有实体瘤的患者进行测试[4]。
前景应非常喜人。
3.4.2 激活p53基因的表达——抗瘤应用的依据P53“持家”途径:1.转录(活性)水平上的调控,表现为细胞生长周期的负性调节因子,包括诱导G1/2期之停滞;2.非转录活性依赖的线粒体途径[26]。
P53是通过调节SCO2调节有氧呼吸的。
前者尚可直接激活SCO2的转录。
以人类HCT116细胞为样本,研究发现:调节细胞色素C氧化酶复合体产生的SCO2,在P53非缺失的细胞中的含量,竟10倍于P53缺失的细胞中的SCO2 [27]。
3.4.3激活丙酮酸脱氢酶基因的表达——抗瘤应用的依据丙酮酸在PDH多酶复合体催化下转化为乙酰辅酶A,该步骤是糖有氧氧化或转化为脂肪的必由之路。
也是线粒体代谢与线粒体生物发生的连接之处。
HIF-1与PDH激酶(PDK)-1的比值是低氧下调节PDH的开关[24]。
3.4.4激活细胞核编码的线粒体DNA转录之调控因子基因的表达——抗瘤应用的依据调控线粒体DNA转录的主要调控因子包括:细胞核基因编码的线粒体转录活化因子,协同活化因子。
前者包括核编码呼吸因子(NRF-1,2)、SP-1等;后者包括过氧化物酶体增值物激活受体共激活因子-1 (PGC1)及其相关活化因子[28]。
NRF-1主要对细胞色素B和呼吸链中的5个复合体的表达、胚胎发育阶段的线粒体DNA (mtDNA)的维持和线粒体RNA的加工起作用。
NRF-2主要对呼吸链中的复合体2、4的表达起调节作用。
SP1主要对呼吸链中缺少NRF-1结合部位的细胞色素C1和不缺乏NRF-1结合部位的区域起作用。
有新近研究提示,NRF位于mtTFB启动子区域内,与PGC-1和PRC结合提高转录效率[28]。
mtTFA直接调节线粒体基因组的转录和复制,从而介导线粒体的生物发生;而PGC1与过氧化物酶体增值物激活受体(PPAR)同步结合靶子基因,诱导线粒体增值相关基因即mtTFA等(NRF-1,2)[24]。
PGC1尚可激活线粒体融合之介导蛋白(Mfn2)启动子转录。
Mfn2可能维持线粒体际管网结构,而且增强葡萄糖和脂肪的线粒体内氧化[24]。
3.4.5线粒体调节蛋白、有氧呼吸酶基因的分子生物学激活的方法上述 3.4.2~3.4.4的基因表达激活,也可加强正常细胞的有氧呼吸功能。
微RNA (miRNA)可激活靶基因的表达[29],另一方面,miRNA在基因沉默上技术成熟、应用甚多,而在基因表达的激活上需进一步研究而设计特异性强的miRNA。