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2005年7月14日
凡是能抑制肿瘤转移形成的基因均可命名为转移抑制基因(metastasis suppressor gene)。肿瘤抑制基因主要是抑制肿瘤细胞的恶性表型；而肿瘤转移抑制基因主要是抑制肿瘤细胞的转移表型。目前已经分离出几种能抑制肿瘤转移的基因如nm23、TIMP和WDNM1等。其中nm23基因与肿瘤转移关系的研究，已得到人们的普遍重视。
一、肿瘤转移抑制基因nm23
1988年，美国国立癌症研究所(NCI)Steeg等发现，在7株具有不同转移能力的鼠K-1735黑色素瘤细胞中，有一段基因其mRNA水平与肿瘤细胞的转移呈负相关，并且在低转移的癌细胞株中mRNA水平高出高转移细胞10倍之多。他们把这一基因暂定为nm23(non-metastasis)。以后在啮齿类动物肿瘤转移模型、细胞转染实验中，也证明了nm23mRNA水平与转移抑制表型密切相关。
进一步研究发现，在人基因组中有两个亚型nm23基因，分别表示为nm23-H1和nm23-H2。nm23-H1基因定位于17号染色体着丝点附近约p11-q11间。研究表明，nm23-H1和nm23-H2不仅为两个完全不同的基因，而且分别受两个独立的调控系统所调节，其中nm23-H1的mRNA水平似乎与肿瘤细胞转移关系更为密切。人的nm23-H1和nm23-H2蛋白与鼠的nm23-1蛋白均为由152个氨基酸组成的17000蛋白质，其中nm23-H1和nm23-H2的氨基酸序列同源性达88%，而且其氨基酸序列在疏水性和电荷上是高度保守的。
nm23蛋白与两类蛋白高度同源：一类是果蝇的Awd蛋白；而另一类是大鼠、粘菌的NDPK(核苷酸二磷酸激酶)的氨基酸序列。人的nm23蛋白与Awd蛋白的氨基酸序列有77%～78%是相同的，Awd蛋白在果蝇胚胎以后的发育上起重要调节作用，如Awd基因突变或表达降低，将导致果蝇的许多组织器官的畸形分化和翅盘细胞的死亡。据此推测nm23蛋白可能是正常组织发育所必须的，如果nm23蛋白失活或减少将导致一种有利于畸形分化和肿瘤转移的紊乱状态。Nm23-H1与大鼠NDPK的同源性达89%，而nm23-H2与大鼠和粘菌NDPK的同源分别达97%和61%。研究认为nm23蛋白可能是控制细胞增殖的转录因子。
后来Biggs和Steeg等证明果蝇的Awd蛋白是一种NDPK。随后Gilles等报道人红细胞NDPK是由A、B两种亚基所组成，其中A亚基与nm23-H1蛋白的氨基酸序列完全相同，而B亚基则与nm23-H2蛋白的氨基酸序列相同，从而证实了nm23蛋白产物就是NDPK。
NDPK是一类广泛存在的酶，它通过一种乒乓机制将5′NTP的γ-磷酸基因转移到5′NDP上，使蛋白失活，NDPK至少有两大功能：首先，微管的聚合和解聚需要由NDPK介导的转磷酸作用所提供的GTP，因此nm23蛋白的改变，一方面可能使微管聚合异常而引起减数分裂时纺缍体的异常，从而导致癌细胞染色体非整倍形成，促进肿瘤的发生、发展；另一方面它可能通过影响细胞骨架而引起细胞运动，从而使G蛋白激活。因为G蛋白位于细胞膜上，与接受许多激素和生长因子信号密切相关，当激素和生长因子与受体结合时，G蛋白起着传递信号的作用，这一过程需要能量，G蛋白通过降解GTP生成GDP产生能量，而NDPK又使GDP还原，因此可以推知nm23蛋白以这种方式来调节大量的G蛋白，介导细胞信号传导，进而参与发育和肿瘤的发展。
Pazzatti等曾发现ras基因转染大鼠胚胎成纤维细胞(rat embryo fibroblast，REF)时能形成有转移性的肿瘤细胞；而且ras与Ela共同转染的REF则仅有致癌性，无转移性，说明Ela基因能抑制ras基因激活的癌细胞的转移。用Northern印迹杂交和原位杂交技术分析转染的REF细胞中nm23 mRNA水平，结果表明，ras与Ela共转染的REF细胞中nm23mRNA水平明显高于ras基因单独转染的REF细胞mRNA的2～7倍。而且Southern杂交表明这两种REF细胞的限制性片段长度多态性分析(restriction fragment length polymorphism，RFLP)图谱及其杂交强度完全一致，说明nm23基因在这两种REF细胞中没有出现扩增、缺失和重排。因而Ela基因抑制ras激活的REF癌细胞转移，可能是通过促进细胞内nm23基因的表达而实现的。
研究恶性肿瘤nm23表达，对诊断转移和估计预后有积极意义。应用nm23探针检测71例原发性乳腺癌中nm23 mRNA水平，发现高分化肿瘤的nm23 mRNA水平高，而淋巴结转移灶的nm23 mRNA则呈低水平，而且nm23 mRNA水平和整个生存率成正比，由此提示，nm23表达与乳腺癌淋巴结转移及预后相关，nm23在肿瘤转移抑制表型中起重要作用。
在已发生远处转移的结直肠癌患者中，nm23基因缺失已被不同的实验室证实。Cohn等对21例手术时无远端转移的结直肠癌患者做了前瞻性研究。这21例患者中有11例经Sourthern印迹证实存在nm23-H1基因缺失，经过25个月的跟踪，结果8例(8/11)发生了远端转移；10例无nm23-H1基因缺失者只有2例发生了转移。另外还发现在已发生转移的结直肠癌组织中，nm23基因除了常出现缺失外，还可发生其它类型的基因突变。可见nm23基因突变的检测可以做为预测结直肠癌转移的一项客观指标。
采用免疫组化技术研究原发性肝癌组织中NDPK的表达，可以推测nm23蛋白在肝癌转移中的作用。有结果显示，原发灶NDPK表达明显低于癌旁组织，而转移灶NDPK的表达比原发性更低，NDPK的表达不仅与原发性肝癌的转移呈明显的负相关，同时也是一种独立的肝癌转移标志。由此推知，nm23基因的异常表达在肝癌转移过程中很可能发挥重要作用。另外，对人类黑色素瘤组织中nm23RNA含量检测发现，恶性黑色素瘤nm23RNA含量差异较大，但明显高于良性黑痣。Nm23基因表达的减少与恶性黑色素瘤的转移复发有一定关系。
二、TIMP-1、2与肿瘤扩散
基底膜是阻止肿瘤转移的主要屏障，胶原是其主要组成成分之一，它能被Ⅳ型胶原酶降解。高转移性肿瘤细胞、内皮细胞、多形核中性粒细胞均可产生Ⅳ型胶原酶；Ⅳ胶原酶主要有72000和92000两种分子类型，它们的活性与肿瘤细胞的浸润转移呈正相关。72000Ⅳ型胶原酶在多种人类恶性肿瘤组织中过度表达。金属蛋白酶抑制物TIMP-1、TIMP-2都是胶原酶基因家族的糖蛋白抑制物。在转移的肿瘤细胞中，TIMP的mRNA表达水平及TIMP蛋白活性低于非转移性肿瘤，而转移性瘤细胞所产生的Ⅳ型胶原酶活性要高于非转移性肿瘤细胞。实验证明，用TIMP-1反义RNA转染鼠3G3细胞，TIMP-1表达受抑制，而细胞恶性增加；通过静脉输注重组的TIMP-1，发现实验动物体内恶性肿瘤转移受抑制。
TIMP-2主要与72000Ⅳ型胶原酶形成复合物而使酶活性丧失，它能与72000Ⅳ型胶原酶或酶原结合，并能抑制金属蛋白酶家族所有酶类的活性。有实验表明，由ras基因转染的鼠NIH3T3细胞所引起的肺转移瘤，如果用TIMP-2静脉输入裸鼠体内，可抑制肿瘤细胞的转移。可见，TIPM-1和TIPM-2主要是通过抑制金属蛋白酶类的活性而阻止肿瘤转移的，此外，TIMP-1和TIMP-2还能抑制鸡胚羊毛膜囊的新生血管形成。
另外有人从鼠的非转移乳腺癌细胞株DMBA-8中克隆出一种WDNM1基因，该基因mRNA的表达是转移性乳腺癌细胞株的20倍，随后克隆出的第二种WDNM2基因，其表达水平与肿瘤的转移表型呈负相关。
一、肿瘤转移抑制基因nm23
1988年，美国国立癌症研究所(NCI)Steeg等发现，在7株具有不同转移能力的鼠K-1735黑色素瘤细胞中，有一段基因其mRNA水平与肿瘤细胞的转移呈负相关，并且在低转移的癌细胞株中mRNA水平高出高转移细胞10倍之多。他们把这一基因暂定为nm23(non-metastasis)。以后在啮齿类动物肿瘤转移模型、细胞转染实验中，也证明了nm23mRNA水平与转移抑制表型密切相关。
进一步研究发现，在人基因组中有两个亚型nm23基因，分别表示为nm23-H1和nm23-H2。nm23-H1基因定位于17号染色体着丝点附近约p11-q11间。研究表明，nm23-H1和nm23-H2不仅为两个完全不同的基因，而且分别受两个独立的调控系统所调节，其中nm23-H1的mRNA水平似乎与肿瘤细胞转移关系更为密切。人的nm23-H1和nm23-H2蛋白与鼠的nm23-1蛋白均为由152个氨基酸组成的17000蛋白质，其中nm23-H1和nm23-H2的氨基酸序列同源性达88%，而且其氨基酸序列在疏水性和电荷上是高度保守的。
nm23蛋白与两类蛋白高度同源：一类是果蝇的Awd蛋白；而另一类是大鼠、粘菌的NDPK(核苷酸二磷酸激酶)的氨基酸序列。人的nm23蛋白与Awd蛋白的氨基酸序列有77%～78%是相同的，Awd蛋白在果蝇胚胎以后的发育上起重要调节作用，如Awd基因突变或表达降低，将导致果蝇的许多组织器官的畸形分化和翅盘细胞的死亡。据此推测nm23蛋白可能是正常组织发育所必须的，如果nm23蛋白失活或减少将导致一种有利于畸形分化和肿瘤转移的紊乱状态。Nm23-H1与大鼠NDPK的同源性达89%，而nm23-H2与大鼠和粘菌NDPK的同源分别达97%和61%。研究认为nm23蛋白可能是控制细胞增殖的转录因子。
后来Biggs和Steeg等证明果蝇的Awd蛋白是一种NDPK。随后Gilles等报道人红细胞NDPK是由A、B两种亚基所组成，其中A亚基与nm23-H1蛋白的氨基酸序列完全相同，而B亚基则与nm23-H2蛋白的氨基酸序列相同，从而证实了nm23蛋白产物就是NDPK。
NDPK是一类广泛存在的酶，它通过一种乒乓机制将5′NTP的γ-磷酸基因转移到5′NDP上，使蛋白失活，NDPK至少有两大功能：首先，微管的聚合和解聚需要由NDPK介导的转磷酸作用所提供的GTP，因此nm23蛋白的改变，一方面可能使微管聚合异常而引起减数分裂时纺缍体的异常，从而导致癌细胞染色体非整倍形成，促进肿瘤的发生、发展；另一方面它可能通过影响细胞骨架而引起细胞运动，从而使G蛋白激活。因为G蛋白位于细胞膜上，与接受许多激素和生长因子信号密切相关，当激素和生长因子与受体结合时，G蛋白起着传递信号的作用，这一过程需要能量，G蛋白通过降解GTP生成GDP产生能量，而NDPK又使GDP还原，因此可以推知nm23蛋白以这种方式来调节大量的G蛋白，介导细胞信号传导，进而参与发育和肿瘤的发展。
Pazzatti等曾发现ras基因转染大鼠胚胎成纤维细胞(rat embryo fibroblast，REF)时能形成有转移性的肿瘤细胞；而且ras与Ela共同转染的REF则仅有致癌性，无转移性，说明Ela基因能抑制ras基因激活的癌细胞的转移。用Northern印迹杂交和原位杂交技术分析转染的REF细胞中nm23 mRNA水平，结果表明，ras与Ela共转染的REF细胞中nm23mRNA水平明显高于ras基因单独转染的REF细胞mRNA的2～7倍。而且Southern杂交表明这两种REF细胞的限制性片段长度多态性分析(restriction fragment length polymorphism，RFLP)图谱及其杂交强度完全一致，说明nm23基因在这两种REF细胞中没有出现扩增、缺失和重排。因而Ela基因抑制ras激活的REF癌细胞转移，可能是通过促进细胞内nm23基因的表达而实现的。
研究恶性肿瘤nm23表达，对诊断转移和估计预后有积极意义。应用nm23探针检测71例原发性乳腺癌中nm23 mRNA水平，发现高分化肿瘤的nm23 mRNA水平高，而淋巴结转移灶的nm23 mRNA则呈低水平，而且nm23 mRNA水平和整个生存率成正比，由此提示，nm23表达与乳腺癌淋巴结转移及预后相关，nm23在肿瘤转移抑制表型中起重要作用。
在已发生远处转移的结直肠癌患者中，nm23基因缺失已被不同的实验室证实。Cohn等对21例手术时无远端转移的结直肠癌患者做了前瞻性研究。这21例患者中有11例经Sourthern印迹证实存在nm23-H1基因缺失，经过25个月的跟踪，结果8例(8/11)发生了远端转移；10例无nm23-H1基因缺失者只有2例发生了转移。另外还发现在已发生转移的结直肠癌组织中，nm23基因除了常出现缺失外，还可发生其它类型的基因突变。可见nm23基因突变的检测可以做为预测结直肠癌转移的一项客观指标。
采用免疫组化技术研究原发性肝癌组织中NDPK的表达，可以推测nm23蛋白在肝癌转移中的作用。有结果显示，原发灶NDPK表达明显低于癌旁组织，而转移灶NDPK的表达比原发性更低，NDPK的表达不仅与原发性肝癌的转移呈明显的负相关，同时也是一种独立的肝癌转移标志。由此推知，nm23基因的异常表达在肝癌转移过程中很可能发挥重要作用。另外，对人类黑色素瘤组织中nm23RNA含量检测发现，恶性黑色素瘤nm23RNA含量差异较大，但明显高于良性黑痣。Nm23基因表达的减少与恶性黑色素瘤的转移复发有一定关系。
二、TIMP-1、2与肿瘤扩散
基底膜是阻止肿瘤转移的主要屏障，胶原是其主要组成成分之一，它能被Ⅳ型胶原酶降解。高转移性肿瘤细胞、内皮细胞、多形核中性粒细胞均可产生Ⅳ型胶原酶；Ⅳ胶原酶主要有72000和92000两种分子类型，它们的活性与肿瘤细胞的浸润转移呈正相关。72000Ⅳ型胶原酶在多种人类恶性肿瘤组织中过度表达。金属蛋白酶抑制物TIMP-1、TIMP-2都是胶原酶基因家族的糖蛋白抑制物。在转移的肿瘤细胞中，TIMP的mRNA表达水平及TIMP蛋白活性低于非转移性肿瘤，而转移性瘤细胞所产生的Ⅳ型胶原酶活性要高于非转移性肿瘤细胞。实验证明，用TIMP-1反义RNA转染鼠3G3细胞，TIMP-1表达受抑制，而细胞恶性增加；通过静脉输注重组的TIMP-1，发现实验动物体内恶性肿瘤转移受抑制。
TIMP-2主要与72000Ⅳ型胶原酶形成复合物而使酶活性丧失，它能与72000Ⅳ型胶原酶或酶原结合，并能抑制金属蛋白酶家族所有酶类的活性。有实验表明，由ras基因转染的鼠NIH3T3细胞所引起的肺转移瘤，如果用TIMP-2静脉输入裸鼠体内，可抑制肿瘤细胞的转移。可见，TIPM-1和TIPM-2主要是通过抑制金属蛋白酶类的活性而阻止肿瘤转移的，此外，TIMP-1和TIMP-2还能抑制鸡胚羊毛膜囊的新生血管形成。
另外有人从鼠的非转移乳腺癌细胞株DMBA-8中克隆出一种WDNM1基因，该基因mRNA的表达是转移性乳腺癌细胞株的20倍，随后克隆出的第二种WDNM2基因，其表达水平与肿瘤的转移表型呈负相关。