端粒和端粒酶与肿瘤关系的研究进展

1987 年 G reider 和 Blackbur n 在 四膜 虫细 胞 提取 物中 发 现并 命名了端粒酶 , 证实它是一种核 糖核蛋 白复合体。端 粒酶由 R NA 成分 ( hT R) 、催化亚单位 ( hT RT / hEST 2) 和端粒 酶相关 蛋白 1 ( T EP1) 三 个 亚 单 位 组 成。近 期 研 究 表 明 , hT R T / hEST 2 为端粒酶 活 性所 必须 , 它是 R NA 依 赖 的 DNA 聚 合 酶 , 它区别与一般的蛋 白逆转 录 DN A 聚合 酶的 主要特 征是 自身携带模板。 2 2 端粒酶的功能 端 粒酶 的主要 功能 是合成 端粒 DNA ,
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现代中西医结合杂志 M odern Journal of Integrated T r aditional Chinese and Wester n M edicine 2003 Sep, 12( 18)
端粒和端粒酶与肿瘤关系的研究进展
宋 婕1 , 何丽华2 ( 1. 江苏省南京市中医院 , 江苏 南京 210001; 2. 江苏省阜宁县人民医院, 江苏 阜宁 224400)
现代中西医结合杂志 M odern Journal of Integrated T raditional Chinese and Western M edicine 2003 Sep, 12( 18)
端粒酶和肿瘤细胞之间存在相互激发的关系。端粒 酶通过合 成端粒 DNA 而稳定端粒长 度 , 正常细 胞中 端粒 长度是 一定 的 , 每一次细胞分裂都会引起端 粒长度 的缩短 , 当端 粒完全 耗尽时细胞发生死亡 ; 而由于肿 瘤细胞 有端粒酶 的存在 , 因 此 , 当每一次细胞分裂引起端粒的缩短后 端粒酶可 以延长端 粒的长度使肿瘤细胞的端粒保持在一定长度 , 肿瘤 细胞因此 而获得永生。端粒酶在肿瘤组织 中表达 阳性率很 高 , 在大多 数人类原发 性肿瘤衍生细胞 系中均 可测得端 粒酶活 性。Kim 等在 400 多例来源与 10 种 不同组 织的原 发肿瘤 中发现 端粒 酶的阳性率达 84. 4% , 而肿瘤周围正常组织或良性病变阳性 率仅为 4. 2% , 其端粒活性 存在 显著差 异 , 从而 显示了 其在 肿瘤诊断上的高度敏感性。 端粒酶活性在妇科癌症中可作为一个有利于诊断和预后 的工具 , 在其肿瘤组织中端粒酶 有较高 的阳性率 , 如 在卵巢 癌、宫 颈癌 和子 宫内 膜癌 中其 阳性 率分 别为 86% , 83% 和 92% [ 4] 。另有研究表明 , 端粒酶检出率 在食管 癌和癌 旁组织 间具有显著差异。这可能与癌旁 组织与 肿瘤的距 离有关。< 5 cm 的范围内阳性率为 66. 7% ; > 5 cm 的 范围 内阳性 率为 13. 2% , 提示癌旁组织中可能有残存微小 癌灶或不 典型增生 病变 , 这可作为确诊和判断预后的标志。 3 3 端粒酶抑制剂及反义寡核苷酸治疗肿瘤的研究 目前 , 主要研究方向是利用端粒酶抑制剂来治疗肿 瘤 , 以 及研究端 粒酶在肿瘤 组织中的表 达与 耐药、凋亡 的相 关基因 的联 系。 根据端粒酶与肿瘤的关系提出的治疗肿瘤 的方法有 2 种 , 一 种是由 Greider 提出的反义寡核苷酸结合 RN A 模板区域阻断 端粒酶活性的方法 , 用 携带突 变 R NA 的病 毒重 组体媒 介转 染体内肿瘤细胞 , 当突 变的 RNA 大 量表 达后 , 可 与野 生型 R NA 竞争端粒酶蛋白 , 形成含突变 RNA 的复合物。Feng 等 对人端粒酶 RN A 模板 序列 T RC3 进 行点 突 变及 翻 译调 控 , 发现人 Hale 细胞 不仅平 均 长度 缩短、端 粒酶 活性 下降 或消 失 , 而且肿瘤细胞的生长受到明 显抑制。另一 种是促 进细胞 产生端粒酶抑制剂。最近的研究发现诱导 肿瘤向终 末期分化 能导致端粒酶活性下降 , 也可成 为端粒 酶抑制疗 法之一 , 这 可能与肿瘤细胞向终末分化时分泌了一种端粒酶抑制物质有 ( 上接第 2019 页 ) 功能 , 增加因摔倒致外伤的可能性 , 还可影 响精力、性功能。不应常规 给老年 人开镇静 催眠药 , 可 短期 应用 , 开始低于年轻人 用量 , 逐渐 增加至需 要量 , 注意 效果 及副作用 , 定期对用药情况进行 评定。避免将 苯二氮 类药 与酒精和其 他中 枢 神经 系统 抑 制剂 合用 而 发生 危险。有神 经、心、肝 、肾疾病的患者 如果应 用排泄 慢的药 物易引 起蓄 积中毒 , 应尽可能应用半衰期短、对器官影响小的药物。 展 望
程尚未完全了解 , 但已 明确肿 瘤发 生需 要基因 改变 的积累 , 新近提出了肿瘤形成的 新理论 , 即 端粒 - 端 粒酶假 说 [ 3] , 将 端粒与端粒酶与细胞衰 老及肿瘤的发生紧密联 系起来。该假 说实际上是端粒缺失和 端粒酶激活假说。端 粒酶的激活 使端 粒的长度得以稳定 , 细胞获得无限 增殖能 力 , 成 为永生 细胞 ( Immortalcell) , 而获得永生是细胞癌 变的关 键步骤。当 抑癌 基因 P53 和 Rb 发生突变或 癌基因 Ha- r as 激活 等因素 影响 细胞后 , 细胞越过第 1 致死期 ( M 1) 进入第 2 致死期 ( M 2) , 最 终越过第 2 致死 期 , 获得 永生 性 , 但对 于细 胞如 何越 过 M 2 知之甚少。从此假说可以发现端粒活 性来杀 死肿瘤细 胞。该假 说的提出主要基于以下 发现 # 正常体细胞随年龄的增加端粒 逐渐缩短 ; ∃ 胚系细胞及胚胎组织 端粒酶 活性阳性 , 同 时具 有较长的端粒 ; % 大部分肿瘤细胞 端粒较 短 , 而 端粒酶 活性 升高 ; &老年人易患肿瘤。 3 2 端粒酶 在肿瘤中的 表达 端 粒酶的激 活和端粒的 延长 与肿瘤细胞的永生性有 密切的联系。通过近 几年的研究 发现
它合成 DN A 包括 4 个步 骤 : # 富含 G 的 3! - over hang 作为 引物与端粒 酶 RNA 中 互 补序 列相 互 识别 , 碱 基 互补 配对 ; ∃ 端粒酶 R NA 作为模板 , 在 底物 dNT P 的参与 下 , 按 5! 3! 方向合成 一个 新的 端粒 重 复序 列 , 使 染色 体末 端 得以 延 长 ; % 端粒酶的转 位 : 端 粒酶 RNA 模 板与 染色 体末 端配 对 解开 , 重新定位与新合成的端粒重 复序列 的 3 末端 , 并 重复 步骤 ∃ 的聚合反应 ; &互补链合成 [ 1] : 一般认为 是以新 合成 的端粒重复序列 为模 板 , 在 DN A 聚合 酶作 用下 完成。上 述 步骤重复循环可合成多 个端粒重复序列使其延长。 2 3 端粒酶调控 端粒酶 的调控 是精细 而复杂 的 , 1995 年 Bednarek 首先报道了人类正常细胞端粒 酶活性的调 节 [ 2] 。他 采用体外致有丝分 裂原刺 激正常人 T , B 细胞 , 发 现端粒 酶 活性明显上升 , 第 1 次用实验证明端粒酶是 一种可以调 节的 酶。随后 , 人们采用 CD3 单抗诱导 , 使淋 巴细胞 端粒酶 活性 增高。说明端粒酶活性可出现于正 常细胞 中 , 也 提示抗 原抗 体介导的端粒酶活性在 人类 T 细胞增殖中发挥重要作用。 3 端粒酶与肿瘤 端粒酶 与肿瘤发生 学的关系 目前肿 瘤发生的详 细过 3 1
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关。但上述新疗法也存在一定的缺 点 , 因 为骨髓 造血干 细胞 和精原细胞也有端粒酶 的活性 , 端粒酶抑制 疗法可能影 响这 些细胞的正常功能 , 但 在一般 情况 下干 细胞处 于静 息状态 , 而且其端粒酶片段比肿 瘤细胞的长 , 如果适 当控制端粒 酶抑 制疗法的疗程 , 可以避免出现严重 副作用。此外 端粒酶 被抑 制后不是立即停止生长 , 最好是与化疗和放疗并用。 3 4 端粒酶与肿瘤的耐药性和凋亡 抑制基因的 关系 Bcl2 是凋亡抑制基因 , 其过度 表达使 化疗药 物对肿 瘤细胞 的杀 伤作用转变为 对细胞死亡的抑制而发生耐药。而 Bcl- 2 的过 度表达常伴有 端 粒酶 活 性的 增高 [ 5] , 经 多变 量 Cox 回归 分 析 , 仅端粒酶、凋亡细 胞数有 独立预后 意义 , 其中 对于生 存 影响力大小依次为 端粒酶、凋亡 指数、Bcl- 2, c- myc, neu 等。凋亡耐药基因经多变量 Cox 回归的分 析表明 , 与端 粒酶 高或中度相关。目前研究初步表明 , 端粒 酶与多 种耐药 及凋 亡基因相关 , 且具预后意义 ; 端 粒酶异常 可能是 一种新 的相 关基因 , 值得进一步研究探讨。 4 结 语 端粒与端粒酶的生 物学研究已取得了一定 进展 , 特 别是 证实了端粒酶在肿瘤的发生、发展 上具有 重要作用。但 当前 对端粒酶动力学、端粒 酶作用 及调 控机 制的认 识尚 不充分 , 对端粒酶抑制剂可能 给正常 人体细 胞带来 的影响知 之甚少 , 因而应用端粒酶抑制剂 治疗恶性肿瘤尚需做大量的探索。 [ 参 考 文 献 ]
失 , 随体细胞不 断增 殖 , 端粒 逐 渐缩 短 , 稳 定性 越 来越 差。 通过染色体末端限 制片 段分 析测得 : 通 常细 胞每分 裂 1 次 , 端粒丢失 50~ 200 bp。当端粒缩短至 2~ 4 kb 时 , 染色体的稳 定性就会遭到破坏 , 细 胞开始 出现衰 老、死 亡。只有极 少数 细胞由于端粒酶活性的激活 , 端 粒得以 合成 , 因而其 功能得 以恢复 , 染色体末端也重获稳定 , 细胞获得永生化。 2 端粒酶 端 粒 长 度 的 维 持 由 端 粒 酶 来 完 成。 2 1 端粒酶的结构
[ 关键词 ] 端粒 ; 端粒酶 ; 肿瘤 ; 研究进展 R977. 3; R730. 231; R730. 5 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号] 1008- 8849( 2003) 18- 2020- 02
[ 中图分类号]
早在 30 年代 , 就有学 者发 现细胞 染色 体末 端有一 种能 维持染色体结构稳定性 的特殊 结构 , 并 将其命 名为 端粒 。 它由 DNA 和蛋白质组 成 , 随细 胞的 分裂 逐渐 缩短 , 达 到一 危机点时 , 触发某 一信 号 , 于是 细胞 不再 分裂 而发 生衰 老、 死亡 , 因此它被称为细胞的 分裂时 钟 。少数 细胞逃 逸危机 点激活端粒酶 , 它在细 胞的增 殖、衰老、永生化 和癌变 中起 重要作用。笔者就端粒酶与肿瘤的关系及治 疗作如下综述。 1 1 1 端 粒 端粒的结构 端粒是真核细胞染色体末端的特殊 DNA-