胃癌轉移機理--腫瘤轉移抑制基因

　　凡是能抑制腫瘤轉移形成的基因均可命名為轉移抑制基因（metastasis suppressor gene）。腫瘤抑制基因主要是抑制腫瘤細胞的惡性表型；而腫瘤轉移抑制基因主要是抑制腫瘤細胞的轉移表型。目前已經分離出幾種能抑制腫瘤轉移的基因如nm23、TIMP和WDNM1等。其中nm23基因與腫瘤轉移關系的研究，已得到人們的普遍重視。

　　一、腫瘤轉移抑制基因nm23

　　1988年，美國國立癌症研究所(NCI)Steeg等發現，在7株具有不同轉移能力的鼠K-1735黑色素瘤細胞中，有一段基因其mRNA水平與腫瘤細胞的轉移呈負相關，並且在低轉移的癌細胞株中mRNA水平高出高轉移細胞10倍之多。他們把這一基因暫定為nm23(non-metastasis)。以後在嚙齒類動物腫瘤轉移模型、細胞轉染實驗中，也證明了nm23mRNA水平與轉移抑制表型密切相關。

　　進一步研究發現，在人基因組中有兩個亞型nm23基因，分別表示為nm23-H1和nm23-H2。nm23-H1基因定位於17號染色體著絲點附近約p11-q11間。研究表明，nm23-H1和nm23-H2不僅為兩個完全不同的基因，而且分別受兩個獨立的調控系統所調節，其中nm23-H1的mRNA水平似乎與腫瘤細胞轉移關系更為密切。人的nm23-H1和nm23-H2蛋白與鼠的nm23-1蛋白均為由152個氨基酸組成的17000蛋白質，其中nm23-H1和nm23-H2的氨基酸序列同源性達88％，而且其氨基酸序列在疏水性和電荷上是高度保守的。

　　nm23蛋白與兩類蛋白高度同源：一類是果蠅的Awd蛋白；而另一類是大鼠、粘菌的NDPK（核苷酸二磷酸激酶）的氨基酸序列。人的nm23蛋白與Awd蛋白的氨基酸序列有77％～78％是相同的，Awd蛋白在果蠅胚胎以後的發育上起重要調節作用，如Awd基因突變或表達降低，將導致果蠅的許多組織器官的畸形分化和翅盤細胞的死亡。據此推測nm23蛋白可能是正常組織發育所必須的，如果nm23蛋白失活或減少將導致一種有利於畸形分化和腫瘤轉移的紊亂狀態。Nm23-H1與大鼠NDPK的同源性達89％，而nm23-H2與大鼠和粘菌NDPK的同源分別達97％和61％。研究認為nm23蛋白可能是控制細胞增殖的轉錄因子。

　　後來Biggs和Steeg等證明果蠅的Awd蛋白是一種NDPK。隨後Gilles等報道人紅細胞NDPK是由A、B兩種亞基所組成，其中A亞基與nm23-H1蛋白的氨基酸序列完全相同，而B亞基則與nm23-H2蛋白的氨基酸序列相同，從而證實了nm23蛋白產物就是NDPK。

　　NDPK是一類廣泛存在的酶，它通過一種乒乓機制將5′NTP的γ-磷酸基因轉移到5′NDP上，使蛋白失活，NDPK至少有兩大功能：首先，微管的聚合和解聚需要由NDPK介導的轉磷酸作用所提供的GTP，因此nm23蛋白的改變，一方面可能使微管聚合異常而引起減數分裂時紡缍體的異常，從而導致癌細胞染色體非整倍形成，促進腫瘤的發生、發展；另一方面它可能通過影響細胞骨架而引起細胞運動，從而使G蛋白激活。因為G蛋白位於細胞膜上，與接受許多激素和生長因子信號密切相關，當激素和生長因子與受體結合時，G蛋白起著傳遞信號的作用，這一過程需要能量，G蛋白通過降解GTP生成GDP產生能量，而NDPK又使GDP還原，因此可以推知nm23蛋白以這種方式來調節大量的G蛋白，介導細胞信號傳導，進而參與發育和腫瘤的發展。

　　Pazzatti等曾發現ras基因轉染大鼠胚胎成纖維細胞（rat embryo fibroblast，REF）時能形成有轉移性的腫瘤細胞；而且ras與Ela共同轉染的REF則僅有致癌性，無轉移性，說明Ela基因能抑制ras基因激活的癌細胞的轉移。用Northern印跡雜交和原位雜交技術分析轉染的REF細胞中nm23 mRNA水平，結果表明，ras與Ela共轉染的REF細胞中nm23mRNA水平明顯高於ras基因單獨轉染的REF細胞mRNA的2～7倍。而且Southern雜交表明這兩種REF細胞的限制性片段長度多態性分析（restriction fragment length polymorphism，RFLP）圖譜及其雜交強度完全一致，說明nm23基因在這兩種REF細胞中沒有出現擴增、缺失和重排。因而Ela基因抑制ras激活的REF癌細胞轉移，可能是通過促進細胞內nm23基因的表達而實現的。

　　研究惡性腫瘤nm23表達，對診斷轉移和估計預後有積極意義。應用nm23探針檢測71例原發性乳腺癌中nm23 mRNA水平，發現高分化腫瘤的nm23 mRNA水平高，而淋巴結轉移灶的nm23 mRNA則呈低水平，而且nm23 mRNA水平和整個生存率成正比，由此提示，nm23表達與乳腺癌淋巴結轉移及預後相關，nm23在腫瘤轉移抑制表型中起重要作用。

　　在已發生遠處轉移的結直腸癌患者中，nm23基因缺失已被不同的實驗室證實。Cohn等對21例手術時無遠端轉移的結直腸癌患者做了前瞻性研究。這21例患者中有11例經Sourthern印跡證實存在nm23-H1基因缺失，經過25個月的跟蹤，結果8例（8/11）發生了遠端轉移；10例無nm23-H1基因缺失者只有2例發生了轉移。另外還發現在已發生轉移的結直腸癌組織中，nm23基因除了常出現缺失外，還可發生其它類型的基因突變。可見nm23基因突變的檢測可以做為預測結直腸癌轉移的一項客觀指標。

　　采用免疫組化技術研究原發性肝癌組織中NDPK的表達，可以推測nm23蛋白在肝癌轉移中的作用。有結果顯示，原發灶NDPK表達明顯低於癌旁組織，而轉移灶NDPK的表達比原發性更低，NDPK的表達不僅與原發性肝癌的轉移呈明顯的負相關，同時也是一種獨立的肝癌轉移標志。由此推知，nm23基因的異常表達在肝癌轉移過程中很可能發揮重要作用。另外，對人類黑色素瘤組織中nm23RNA含量檢測發現，惡性黑色素瘤nm23RNA含量差異較大，但明顯高於良性黑痣。Nm23基因表達的減少與惡性黑色素瘤的轉移復發有一定關系。

　　二、TIMP-1、2與腫瘤擴散

　　基底膜是阻止腫瘤轉移的主要屏障，膠原是其主要組成成分之一，它能被Ⅳ型膠原酶降解。高轉移性腫瘤細胞、內皮細胞、多形核中性粒細胞均可產生Ⅳ型膠原酶；Ⅳ膠原酶主要有72000和92000兩種分子類型，它們的活性與腫瘤細胞的浸潤轉移呈正相關。72000Ⅳ型膠原酶在多種人類惡性腫瘤組織中過度表達。金屬蛋白酶抑制物TIMP-1、TIMP-2都是膠原酶基因家族的糖蛋白抑制物。在轉移的腫瘤細胞中，TIMP的mRNA表達水平及TIMP蛋白活性低於非轉移性腫瘤，而轉移性瘤細胞所產生的Ⅳ型膠原酶活性要高於非轉移性腫瘤細胞。實驗證明，用TIMP-1反義RNA轉染鼠3G3細胞，TIMP-1表達受抑制，而細胞惡性增加；通過靜脈輸注重組的TIMP-1，發現實驗動物體內惡性腫瘤轉移受抑制。

　　TIMP-2主要與72000Ⅳ型膠原酶形成復合物而使酶活性喪失，它能與72000Ⅳ型膠原酶或酶原結合，並能抑制金屬蛋白酶家族所有酶類的活性。有實驗表明，由ras基因轉染的鼠NIH3T3細胞所引起的肺轉移瘤，如果用TIMP-2靜脈輸入裸鼠體內，可抑制腫瘤細胞的轉移。可見，TIPM-1和TIPM-2主要是通過抑制金屬蛋白酶類的活性而阻止腫瘤轉移的，此外，TIMP-1和TIMP-2還能抑制雞胚羊毛膜囊的新生血管形成。

　　另外有人從鼠的非轉移乳腺癌細胞株DMBA-8中克隆出一種WDNM1基因，該基因mRNA的表達是轉移性乳腺癌細胞株的20倍，隨後克隆出的第二種WDNM2基因，其表達水平與腫瘤的轉移表型呈負相關。