第三节 基因类肿瘤标志物的进展及其临床应用
随着分子生物学的理论和技术的发展，癌基因和抑癌基因的检测已成为肿瘤临床诊断新一代的标志物。
正常细胞的生长与增殖是由两大类基因调控的，一类是正向调控信号，主要是起促进细胞生长和增殖，并且阻止其发生终末分化倾向，癌的基因起着这一方面的作用，另一类为负向调控信号，主要是使细胞成熟，促进终末分化，最后是细胞凋亡，抑癌基因则在这方面起作用。正常情况下这两类信号保持着动态平衡，十分精确地调控细胞增殖和成熟。一旦这两类信号中有一类信号过强或过弱均会使细胞生长失控而恶变。
一、癌基因
癌基因或肿瘤基因是指在自然或实验条件下，具有潜在的诱导细胞恶性转化的基因。在研究逆转录病毒时发现，将某些逆转录病毒的基因片段嵌入细胞基因中，并使这些基因迅速地表达，结果是被嵌入的细胞呈恶性转变，特别是如果将这些逆转录病毒进入正常细胞染色体DNA的特定部位，就能很快地改变这些连接部位的基因表达，而使细胞癌变。从目前的资料分析(表8-9)，引起细胞恶变功能的基因已达30余种。
表8-9 常见癌基因类肿瘤标志物
癌基因
细胞株或原发肿瘤
相关肿瘤
N-myc
细胞株
神经母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、肺癌(小细胞)
原发肿瘤
神经母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、横纹肌肉瘤
C-erb-2
原发肿瘤
胃腺癌、肾腺癌、乳腺癌
N-ras
细胞株
胃腺癌
C-myc
细胞株
乳腺癌、胃腺癌、肺癌(巨细胞)
原发肿瘤
急性粒细胞白血病、结肠腺癌
H-ras
细胞株
黑色瘤
原发肿瘤
膀胱癌、皮肤鳞癌
K-ras
细胞株
结肠癌、骨肉瘤
原发肿瘤
膀胱癌、胰腺癌、卵巢癌
(一)ras基因家族及其表达产物
1980年Langbcheim等通过基因转染实验发现了与Harvery及Kristein小鼠肉瘤病毒相似的细胞癌基因，即c-Ha-ras(1)基因，定位于第11号染色体的11p15区；c-Ha-ras(2)基因为伪基因(pseudogene)，定位于X染色体上；c-Ki-ras(1)基因为伪基因，定位于第6号染色体6p11-p12区。Ras基因编码产物为p21ras蛋白，其本质为膜相关的G蛋白，具有GTP酶的活化性，参与信号传导。
当机体发生肿瘤时，编码p21ras蛋白的第12、13及61位氨基酸的核苷酸可以发生点突变，突变型的p21ras蛋白不具有GTP酶活化，无法使GTP水解为GOP。另外尚可在肿瘤中发现p21ras蛋白表达过度。
⒈可用于ras基因检测的方法
⑴PCR-SSCP(单链构象多态性，singlestrandcomformatinpolymorphism)、DGGE(变性梯度凝胶电泳，denaturedgradientgelelectrophoresis)、PCR-ASO(等位基因特异性寡核苷酸杂交，allelespecificoligonucleotide)和测序技术(sequencing)：探测点突变。
⑵免疫组织化学：用RAP-5单抗。
⑶Southern印迹法及Northern印迹法。
⑷ELISA法及Western印迹法。
⒉ras基因家族与肿瘤的关系(表8-10)
表8-10 ras基因家族与肿瘤的关系
肿瘤类型
临床意义
乳腺癌
c-Ha-ras基因mRNA水平升高与恶性肿瘤进展期中p21ras水平相关
结直肠癌
50%的肿瘤出现c-Ki-ras 基因点突变
肺癌
20%-30%肿瘤出现ras基因家族成员点突变，其中c-Ki-rad基因点突变与预后不良相关
胰腺癌
90%左右的肿瘤出现c-Ki-ras基因点突变
胃癌
在恶性肿瘤中p21表达水平明显升高，c-Ha-ras基因编码第12位氨基酸突变与肿瘤转移及预后不良相关
髓性白血病
10%-50%的肿瘤中出现c-N-ras基因突变
膀胱癌
部分病例可出现c-Ha-ras基因点突变及p21ras表达过度
(二)myc基因家族及其表达产物
1997年Duesberg等发现myc癌基因与禽类MC29病毒具有相似性。Myc基因家族共有6成员：c-myc、N-myc、L-myc、P-myc、R-myc及B-myc。其中c-myc、N-myc及L-myc与一些人类肿瘤相关。c-myc定位于第8号染色体的8q24区，其编码产物为439个氨基酸残基的蛋白质。N-myc定位于第2号染色体的2p23-p24区，其产物为456个氨基酸残基蛋白质。L-myc定位于第1号染色体的1p32区，编码产物为364个氨基酸残基的蛋白质。以上蛋白产物定位于核内，为核转录调节因子，能够与特殊的DNA顺序结合，当机体发生肿瘤时，myc基因家族成员可以发生染色体基因易位、基因扩增以及表达过度。
⒈可用于myc基因检测的方法
⑴标准细胞核型分析：基因易位。
⑵原位杂交：ELISA法。
⑶Southern印迹法及Northern印迹法。
⑷RT-PCR方法。
⒉myc基因家族成员与肿瘤的关系(表8-11)
表8-11 myc基因家族成员与肿瘤的关系
肿瘤种类
临床意义
神经母细胞瘤
在20%的肿瘤中有N-myc基因扩增
N-myc基因扩增是预后的预测因子
Burkitt's淋巴瘤
几乎100%的Burkitt淋巴瘤病人均有c-myc基因易位，主要有三种表现形式：①与免疫球蛋白重链位点易位：t(8；14)(q24；q23)；②与免疫球蛋白κ轻链位点易位：t(8；14)(q24；q23)；③与免疫球蛋白γ轻链位点易位：t(8；22)(q24；q11)：
急性T细胞性白血病
部分病例可见c-myc基因易位，表现为：t(8；14)(q24；q11)
乳腺癌
6%-57%的肿瘤中可见c-myc基因扩增。c-myc基因mRNA水平升高与预后不良相关
结直肠癌
10%-20%的肿瘤中可见c-myc基因扩增
鳞状细胞癌
c-myc基因扩增与进展期肿瘤相关
小细胞肺癌
30%肿瘤可见L-myc基因过度表达
视网膜母细胞瘤
均见N-myc基因扩增，却与肿瘤预后无关
胶质母细胞瘤
均见N-myc基因扩增，却与肿瘤预后无关
宫颈癌
c-myc过度表达与预后不良相关
(三)表皮生长因子受体
1984年Downward研究发现表皮生长因子受体与C-erb-B具有相似顺序，首先提出具有致癌潜能。
EGFR基因定位于第7号染色体上，编码产物为P170的糖蛋白，属于受体型酪氨酸蛋白激酶，能够与表皮生长因子及其他配基结合。当机体发生肿瘤时，往往发现EGFR的过度表达。
⒈可用于EGFR的检测方法
⑴竞争配基结合分析(competitiveligand-bindingassay)。
⑵体内显象：用111烟标记的针对EGFR的单克隆抗体。
⑶Northern印迹法及Western印迹法。
⒉表皮生长因子受体与肿瘤的关系(表8-12)EGFR的过度表达与许多临床肿瘤
表8-12 表皮生长因子受体与肿瘤关系
肿瘤类型
临床意义
乳腺癌
EGFR表达过度见于21-33%的肿瘤中，过度表达与预后不良及短期复发相关
神经胶质瘤
EGFR表达过度与基因扩增相关，在一些情况下EGFR的EGF结合区截断
膀胱癌
87%的侵袭性肿瘤中有EGFR过度表达，EGFR过度表达与肿瘤分期相关
肺癌
52%-80%非小细胞性肺癌中有EGFR过度表达
过度表达与预后不良相关
卵巢癌
49%-64%的肿瘤出现过度表达，并与预后不良相关
食管癌
38%-47%的肿瘤出现过度表达，并与预后不良相关
密切相关，尚有研究表明与一些肿瘤的预后也有一定相关。
二、抑癌基因(suppressergene)
机体中有一类对正常细胞增殖起负调节作用的基因称为抑癌基因(表8-13)。当这类基因丢失、失活或变异时，往往会促使细胞失控而呈恶性生长。
表8-13 常见抑癌基因类肿瘤标志物
抑癌基因
染色体
相关肿瘤
RB
13q14
视网膜母细胞瘤、骨肉瘤、乳腺癌、肺癌
WT1
11p13
Wilms肿瘤
NF-1
17q11.1q
神经纤维瘤
DCC
13q21.3
结肠癌
P53
17q21-1q
肺癌、结肠癌、胃癌
Erb-B-2
7p
乳腺癌
(一)RB基因及其表达产物
1986年Friend等成功地克隆了RB基因。RB基因定位于第13号染色体的13q14区，共有27个外显子，26个内含子，DNA长度约200kb。其编码的蛋白质产物为p110。
RB蛋白磷酸化为其调节细胞生长分化的主要形式，细胞G1/S其RB蛋白磷酸化受周期依赖性激酶cdk2调节。在肿瘤细胞中突变的RB蛋白失去了同核配体结合的功能。当机体发生肿瘤时，RB基因的主要变化形式有：缺失、突变、甲基化、表达失活及与病毒和细胞癌蛋白结合引起功能性失活。
⒈可用于RB基因检测的方法
⑴PCR-SSCP、DGGE、PCR-ASO及测序技术：检测点突变。
⑵PR-PCR、PCR。
⑶PCR-RFLP限制片段长度多态性(restrictionfragmentlengthpolymorphism)。
⒉RB基因与肿瘤的关系
⑴RB基因突变约见于40%的视网膜母细胞瘤。
⑵RB基因还与成骨细胞肉瘤、软组织肉瘤、小细胞肺癌、乳腺癌、前列腺癌、食管癌及膀胱癌有关。
⑶近期研究表明RB基因还与卵巢癌有关。
(二)p53基因及其产物
1981年Crawford等发现了p53基因，并认为其为癌基因。以后Hinds、Finlay等通过研究发现传染了myc或ras癌基因的细胞中，若存在野生型p53基因，则出现生长抑制。因此提出p53基因属于抑癌基因。
P53基因定位于第17号染色体17p13区，由11个外显子和10个内含子组成，编码393个氨基酸残基的蛋白质即p53蛋白。p53的功能为转录因子，生物学功能为G1期DNA损坏的检查点。人类肿瘤中P53基因突变主要在高度保守区内，以175、248、249、273、282位点突变率最高，不同种类肿瘤其突变类型不同。另外p53变化形式还有缺失、基因重排与肿瘤病毒癌蛋白结合而失活。
⒈可用于p53基因检测的方法：同RB基因检测方法。
⒉p53基因与肿瘤的关系(表8-14)
表8-14 p53基因与肿瘤的关系
肿瘤类型
临床意义
乳腺癌
40%有p53突变，9%病人血清有p53蛋白
结肠癌
50%-86%表现p53突变
肺癌
45%-70%p53水平升高，57%的小细胞肺癌过度表达p53
食管癌
35%-44%有p53突变
肝癌
50%有p53点突变
膀胱癌
61%有p53基因突变
慢性髓性白血病
p53表达的抑制调节造血细胞增殖
胃癌
37%的肿瘤有p53基因突变
非霍奇金淋巴瘤
61%病例有p53蛋白增加
宫颈癌
<10%的病例有p53基因突变
甲状腺癌
约24%的肿瘤中有p53基因突变
神经纤维肉瘤
30%的肿瘤有p53基因突变
脑肿瘤
<10%的肿瘤有p53基因突变
卵巢癌
50%的肿瘤有p53基因突变
骨肉瘤
33%-76%的肿瘤有p53基因突变
正常细胞的生长与增殖是由两大类基因调控的，一类是正向调控信号，主要是起促进细胞生长和增殖，并且阻止其发生终末分化倾向，癌的基因起着这一方面的作用，另一类为负向调控信号，主要是使细胞成熟，促进终末分化，最后是细胞凋亡，抑癌基因则在这方面起作用。正常情况下这两类信号保持着动态平衡，十分精确地调控细胞增殖和成熟。一旦这两类信号中有一类信号过强或过弱均会使细胞生长失控而恶变。
一、癌基因
癌基因或肿瘤基因是指在自然或实验条件下，具有潜在的诱导细胞恶性转化的基因。在研究逆转录病毒时发现，将某些逆转录病毒的基因片段嵌入细胞基因中，并使这些基因迅速地表达，结果是被嵌入的细胞呈恶性转变，特别是如果将这些逆转录病毒进入正常细胞染色体DNA的特定部位，就能很快地改变这些连接部位的基因表达，而使细胞癌变。从目前的资料分析(表8-9)，引起细胞恶变功能的基因已达30余种。
表8-9 常见癌基因类肿瘤标志物
癌基因
细胞株或原发肿瘤
相关肿瘤
N-myc
细胞株
神经母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、肺癌(小细胞)
原发肿瘤
神经母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、横纹肌肉瘤
C-erb-2
原发肿瘤
胃腺癌、肾腺癌、乳腺癌
N-ras
细胞株
胃腺癌
C-myc
细胞株
乳腺癌、胃腺癌、肺癌(巨细胞)
原发肿瘤
急性粒细胞白血病、结肠腺癌
H-ras
细胞株
黑色瘤
原发肿瘤
膀胱癌、皮肤鳞癌
K-ras
细胞株
结肠癌、骨肉瘤
原发肿瘤
膀胱癌、胰腺癌、卵巢癌
(一)ras基因家族及其表达产物
1980年Langbcheim等通过基因转染实验发现了与Harvery及Kristein小鼠肉瘤病毒相似的细胞癌基因，即c-Ha-ras(1)基因，定位于第11号染色体的11p15区；c-Ha-ras(2)基因为伪基因(pseudogene)，定位于X染色体上；c-Ki-ras(1)基因为伪基因，定位于第6号染色体6p11-p12区。Ras基因编码产物为p21ras蛋白，其本质为膜相关的G蛋白，具有GTP酶的活化性，参与信号传导。
当机体发生肿瘤时，编码p21ras蛋白的第12、13及61位氨基酸的核苷酸可以发生点突变，突变型的p21ras蛋白不具有GTP酶活化，无法使GTP水解为GOP。另外尚可在肿瘤中发现p21ras蛋白表达过度。
⒈可用于ras基因检测的方法
⑴PCR-SSCP(单链构象多态性，singlestrandcomformatinpolymorphism)、DGGE(变性梯度凝胶电泳，denaturedgradientgelelectrophoresis)、PCR-ASO(等位基因特异性寡核苷酸杂交，allelespecificoligonucleotide)和测序技术(sequencing)：探测点突变。
⑵免疫组织化学：用RAP-5单抗。
⑶Southern印迹法及Northern印迹法。
⑷ELISA法及Western印迹法。
⒉ras基因家族与肿瘤的关系(表8-10)
表8-10 ras基因家族与肿瘤的关系
肿瘤类型
临床意义
乳腺癌
c-Ha-ras基因mRNA水平升高与恶性肿瘤进展期中p21ras水平相关
结直肠癌
50%的肿瘤出现c-Ki-ras 基因点突变
肺癌
20%-30%肿瘤出现ras基因家族成员点突变，其中c-Ki-rad基因点突变与预后不良相关
胰腺癌
90%左右的肿瘤出现c-Ki-ras基因点突变
胃癌
在恶性肿瘤中p21表达水平明显升高，c-Ha-ras基因编码第12位氨基酸突变与肿瘤转移及预后不良相关
髓性白血病
10%-50%的肿瘤中出现c-N-ras基因突变
膀胱癌
部分病例可出现c-Ha-ras基因点突变及p21ras表达过度
(二)myc基因家族及其表达产物
1997年Duesberg等发现myc癌基因与禽类MC29病毒具有相似性。Myc基因家族共有6成员：c-myc、N-myc、L-myc、P-myc、R-myc及B-myc。其中c-myc、N-myc及L-myc与一些人类肿瘤相关。c-myc定位于第8号染色体的8q24区，其编码产物为439个氨基酸残基的蛋白质。N-myc定位于第2号染色体的2p23-p24区，其产物为456个氨基酸残基蛋白质。L-myc定位于第1号染色体的1p32区，编码产物为364个氨基酸残基的蛋白质。以上蛋白产物定位于核内，为核转录调节因子，能够与特殊的DNA顺序结合，当机体发生肿瘤时，myc基因家族成员可以发生染色体基因易位、基因扩增以及表达过度。
⒈可用于myc基因检测的方法
⑴标准细胞核型分析：基因易位。
⑵原位杂交：ELISA法。
⑶Southern印迹法及Northern印迹法。
⑷RT-PCR方法。
⒉myc基因家族成员与肿瘤的关系(表8-11)
表8-11 myc基因家族成员与肿瘤的关系
肿瘤种类
临床意义
神经母细胞瘤
在20%的肿瘤中有N-myc基因扩增
N-myc基因扩增是预后的预测因子
Burkitt's淋巴瘤
几乎100%的Burkitt淋巴瘤病人均有c-myc基因易位，主要有三种表现形式：①与免疫球蛋白重链位点易位：t(8；14)(q24；q23)；②与免疫球蛋白κ轻链位点易位：t(8；14)(q24；q23)；③与免疫球蛋白γ轻链位点易位：t(8；22)(q24；q11)：
急性T细胞性白血病
部分病例可见c-myc基因易位，表现为：t(8；14)(q24；q11)
乳腺癌
6%-57%的肿瘤中可见c-myc基因扩增。c-myc基因mRNA水平升高与预后不良相关
结直肠癌
10%-20%的肿瘤中可见c-myc基因扩增
鳞状细胞癌
c-myc基因扩增与进展期肿瘤相关
小细胞肺癌
30%肿瘤可见L-myc基因过度表达
视网膜母细胞瘤
均见N-myc基因扩增，却与肿瘤预后无关
胶质母细胞瘤
均见N-myc基因扩增，却与肿瘤预后无关
宫颈癌
c-myc过度表达与预后不良相关
(三)表皮生长因子受体
1984年Downward研究发现表皮生长因子受体与C-erb-B具有相似顺序，首先提出具有致癌潜能。
EGFR基因定位于第7号染色体上，编码产物为P170的糖蛋白，属于受体型酪氨酸蛋白激酶，能够与表皮生长因子及其他配基结合。当机体发生肿瘤时，往往发现EGFR的过度表达。
⒈可用于EGFR的检测方法
⑴竞争配基结合分析(competitiveligand-bindingassay)。
⑵体内显象：用111烟标记的针对EGFR的单克隆抗体。
⑶Northern印迹法及Western印迹法。
⒉表皮生长因子受体与肿瘤的关系(表8-12)EGFR的过度表达与许多临床肿瘤
表8-12 表皮生长因子受体与肿瘤关系
肿瘤类型
临床意义
乳腺癌
EGFR表达过度见于21-33%的肿瘤中，过度表达与预后不良及短期复发相关
神经胶质瘤
EGFR表达过度与基因扩增相关，在一些情况下EGFR的EGF结合区截断
膀胱癌
87%的侵袭性肿瘤中有EGFR过度表达，EGFR过度表达与肿瘤分期相关
肺癌
52%-80%非小细胞性肺癌中有EGFR过度表达
过度表达与预后不良相关
卵巢癌
49%-64%的肿瘤出现过度表达，并与预后不良相关
食管癌
38%-47%的肿瘤出现过度表达，并与预后不良相关
密切相关，尚有研究表明与一些肿瘤的预后也有一定相关。
二、抑癌基因(suppressergene)
机体中有一类对正常细胞增殖起负调节作用的基因称为抑癌基因(表8-13)。当这类基因丢失、失活或变异时，往往会促使细胞失控而呈恶性生长。
表8-13 常见抑癌基因类肿瘤标志物
抑癌基因
染色体
相关肿瘤
RB
13q14
视网膜母细胞瘤、骨肉瘤、乳腺癌、肺癌
WT1
11p13
Wilms肿瘤
NF-1
17q11.1q
神经纤维瘤
DCC
13q21.3
结肠癌
P53
17q21-1q
肺癌、结肠癌、胃癌
Erb-B-2
7p
乳腺癌
(一)RB基因及其表达产物
1986年Friend等成功地克隆了RB基因。RB基因定位于第13号染色体的13q14区，共有27个外显子，26个内含子，DNA长度约200kb。其编码的蛋白质产物为p110。
RB蛋白磷酸化为其调节细胞生长分化的主要形式，细胞G1/S其RB蛋白磷酸化受周期依赖性激酶cdk2调节。在肿瘤细胞中突变的RB蛋白失去了同核配体结合的功能。当机体发生肿瘤时，RB基因的主要变化形式有：缺失、突变、甲基化、表达失活及与病毒和细胞癌蛋白结合引起功能性失活。
⒈可用于RB基因检测的方法
⑴PCR-SSCP、DGGE、PCR-ASO及测序技术：检测点突变。
⑵PR-PCR、PCR。
⑶PCR-RFLP限制片段长度多态性(restrictionfragmentlengthpolymorphism)。
⒉RB基因与肿瘤的关系
⑴RB基因突变约见于40%的视网膜母细胞瘤。
⑵RB基因还与成骨细胞肉瘤、软组织肉瘤、小细胞肺癌、乳腺癌、前列腺癌、食管癌及膀胱癌有关。
⑶近期研究表明RB基因还与卵巢癌有关。
(二)p53基因及其产物
1981年Crawford等发现了p53基因，并认为其为癌基因。以后Hinds、Finlay等通过研究发现传染了myc或ras癌基因的细胞中，若存在野生型p53基因，则出现生长抑制。因此提出p53基因属于抑癌基因。
P53基因定位于第17号染色体17p13区，由11个外显子和10个内含子组成，编码393个氨基酸残基的蛋白质即p53蛋白。p53的功能为转录因子，生物学功能为G1期DNA损坏的检查点。人类肿瘤中P53基因突变主要在高度保守区内，以175、248、249、273、282位点突变率最高，不同种类肿瘤其突变类型不同。另外p53变化形式还有缺失、基因重排与肿瘤病毒癌蛋白结合而失活。
⒈可用于p53基因检测的方法：同RB基因检测方法。
⒉p53基因与肿瘤的关系(表8-14)
表8-14 p53基因与肿瘤的关系
肿瘤类型
临床意义
乳腺癌
40%有p53突变，9%病人血清有p53蛋白
结肠癌
50%-86%表现p53突变
肺癌
45%-70%p53水平升高，57%的小细胞肺癌过度表达p53
食管癌
35%-44%有p53突变
肝癌
50%有p53点突变
膀胱癌
61%有p53基因突变
慢性髓性白血病
p53表达的抑制调节造血细胞增殖
胃癌
37%的肿瘤有p53基因突变
非霍奇金淋巴瘤
61%病例有p53蛋白增加
宫颈癌
<10%的病例有p53基因突变
甲状腺癌
约24%的肿瘤中有p53基因突变
神经纤维肉瘤
30%的肿瘤有p53基因突变
脑肿瘤
<10%的肿瘤有p53基因突变
卵巢癌
50%的肿瘤有p53基因突变
骨肉瘤
33%-76%的肿瘤有p53基因突变