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三、癌基因和抗癌基因
正常细胞的周期是由两大类基因调控的，一类促进细胞生长和增殖，阻止细胞发生终末分化；另一类则促进细胞成熟，向终末分化，最后发生凋亡(apop-tosis)，两种作用维持着细胞增殖的动态平衡，一旦这种平衡遭到破坏，就可能导致细胞恶变。
1976年从Rous肉瘤病毒中分离出src基因。此后，越来越多的此类基因被分离出来，称为癌基因，以后发现在正常脊椎动物细胞中存在着与病毒癌基因同源的基因片段。将病毒中的癌基因称为病毒癌基因(V-onc)，而将细胞中的癌基因称为细胞癌基因(C-onc)。细胞癌基因在正常细胞中一般以非激活的形式存在，又称原癌基因(proto-oncogene)。当个体发育、组织再生或创伤修复需要时细胞癌基因在精密的调控下恰当的表达，一旦由于某种原因激活C-onc使其表达过度，则可引起肿瘤发生。激活癌基因的机制一般有：①原癌基因获得活化因子(如前病毒插入等)；②原癌基因的抑制消除；③原癌基因发生突变(尤其是点突变)；④原癌基因一旦被激活，就会出现强烈的表现效应。
原癌基因的种类很多，涉及细胞信号传递系统的各个层次，包括细胞外信号如生长因子、分散因子、受体、膜G蛋白(ras族)、膜及胞质蛋白磷酸化激酶及核蛋白等。这些癌基因的产物在时间上和空间上互相配合，维持着细胞的正常状态。
一般认为肿瘤细胞中癌基因有高水平的表达或过度表达。有人观察到每种肿瘤都有1种以上原癌基因表达增强，其中c-myc、c-fos、c-H-ras及c-K-ras几乎在所有肿瘤中都有较高的表达。支持细胞癌变过程中需多种原癌基因协同激活作用的假说。此外在细胞培养中已证明，在一定条件下需有两种以上原癌基因的作用才能引起细胞转化。根据肿瘤形成的多步骤、多阶段理论，从细胞癌变到肿瘤形成然后再到转移浸润，各阶段都有一些原癌基因激活并参加作用。所以在肿瘤发生发展过程中，必然涉及多个原癌基因的激活，如人原发性肝癌至少与7种原癌基因的激活和多种抑癌基因的失活有关。
原癌基因的激活可以通过以下一些途径：①基因结构的改变，包括点突变、LTR(逆转录病毒基因组两端的末端重复序列)插入、基因重排、基因缺失、基因放大；②基因领域效应；③DNA甲基化作用；④抑癌基因失活等。
正常细胞与癌细胞融合后的杂交细胞致癌性可降低或消失，提示正常细胞中含有阻抑癌变的基因。现已发现一批抗癌基因，①视网膜母细胞瘤基因(RB)，位于13q14。其表达及磷酸化水平与细胞周期密切相关，在G1/S表达增高，并从非磷酸化转变为磷酸化状态。RB可阻断癌基因c-fos的表达，可抑制c-myc表达。在视网膜母细胞瘤中存在RB基因缺失、点突变、mRNA表达下降及蛋白产物缺失。在骨肉瘤、肺癌、乳腺癌、膀胱癌中亦有缺陷；而与肝癌可能无关。②p53，位于17P，是一种核蛋白。它的表达及磷酸化与细胞周期相关。p53的非磷酸化状态可阻断细胞进入S期，可抑制c-myc的表达及功能。因此野生型p53属抗癌基因。当p53突变后可能出现两种情况，若其一个等位基因发生突变，其产物可抑制另一个野生型的等位基因产物，从而失去抗癌活性。而在另一些时候，其突变体具有协助ras致癌作用，成为癌基因。我国肝癌中有50%左右存在p53基因突变，此外在肺癌、肠癌、食道癌、白血病、乳腺癌等癌肿中，也可测出该基因突变。③p16基因位于人染色体9p21，在许多种肿瘤中都有较高比例的突变、缺失或重排存在。最近有资料表明，该基因的缺失可能与肝癌发生有关。p21可以结合并抑制多种不同的细胞周期蛋白-蛋白激酶(CDK)复合物，因此可以通过CDK的作用阻止细胞进入S期。研究表明几乎所有正常细胞的细胞周期蛋白-CDK复合物都能与p21结合，而转化细胞则缺乏这种功能。p21是p53下游的一个靶分子，在p21的启动子上具有p53的结合位点。DNA损伤时，细胞在G1期阻滞要求p53诱导p21转录。转化细胞由于缺乏有功能的p53基因，从而造成p21的水平过低或缺乏，使带有损伤的DNA得以复制，导致染色体畸变的偶发率和遗传不稳定性提高。
四、基因诊断
基因诊断的基本原理是采用现代分子生物学和分子遗传学的方法来检查基因的结构与功能是否正常以及是否存在有害基因。其主要技术和基本方法有：DNA探针技术，即用已知的DNA片段(基因片段)作为探针与待测样品进行核酸分子杂交，判断二者的同源性程度，包括Southern印迹杂交、northern印迹杂交、斑点杂交、液相杂交、夹心杂交(三明治杂交)、原位杂交等。聚合酶链反应(PCR)技术模拟体内DNA复制过程，以体外酶促反应的方式在短时间内大量扩增特异的DNA片段。只要知道待测基因的部分序列，即可合成一对与靶序列互补的寡核苷酸引物，在耐热DNA聚合酶的作用下，经过30个左右“变性、退火、延伸”循环，可使靶序列扩增数百万倍。因此，该法具有极高的敏感性和特异性，并有简便、快速等优点。此外，PCR法可与其它方法结合分析基因突变等细节，如PCR与寡核苷酸探针杂交结合检测点突变等。
1996年，美国将寡核苷酸合成技术、荧光标记和检测技术、核酸杂交技术及其它分子生物学技术与计算机技术、半导体技术、激光共聚焦扫描技术、照相平板印刷技术等有机结合起来，创立了DNA芯片技术。所谓DNA芯片技术是利用大规模集成电路的方法，控制固相合成成千上万个寡核苷酸探针，并把它们有规律地排列在1平方厘米大小的硅片上。再把要研究的样品DNA、RNA和cDNA标记上荧光素后与芯片上的探针杂交，洗涤后用激光共聚焦显微镜对芯片进行扫描，计算机系统对每个探针上的荧光信号进行检测和比较后迅速获得各种所需的结果。检测非常迅速，整个过程可在30分钟内完成。这项技术在核酸研究领域中应用范围很广，具有诱人的前景。
基因诊断在肝脏病的研究和临床已经得到了广泛的应用。包括各型肝炎病毒的检测和分析，肝癌的诊断及有关遗传病的诊断等。对病毒性肝炎来说，基因诊断由于灵敏度高，可测出标本中极低水平的病毒核酸，包括已经发生变异的核酸，并能对其加以分析。例如日本有学者报道，1b型HCV RNA基因组NS5a 的C末端编码的氨基酸序列2209～2248与干扰素治疗的敏感性有关，称为干扰素敏感决定区(ISDR)，此区如出现4个氨基酸变异，将对干扰素出现良好的应答。这类问题都有待于基因诊断解决。当然，除了肝炎病毒以外，各种病原微生物和寄生虫，都可以应用基因诊断。
肿瘤的病因相对较为复杂。就基因水平而言，肿瘤细胞存在结构或位置上的改变，如原癌基因的突变等，与肿瘤的发生相关。此外，70年代已发现了肿瘤细胞的多种药物抗药性(multidrug re-sistanse, mdr)，以后又证明这种多药抗药性系mdr基因扩增和转录增强所致。目前mdr基因在染色体上的定位已经清楚，临床上可用PCR等方法检测mdr基因扩增与mRNA表达程度，判断癌细胞是否已产生抗药性，为改进治疗方案和预后提供依据。
(待续)
(收稿：1998-05-10)
(本文编辑：袁平戈 校对：何亚玲) , 百拇医药