端粒酶与肿瘤的研究进展

2010年4月JOURNALOFHUANGSHIINSTITUTEOFTECHNOLOGYApr.　　2010

doi:10.3969/j.issn.1008-8245.2010.02.013

端粒酶与肿瘤的研究进展

陈玉华

(黄石理工学院医学院,湖北黄石435003)

摘　要:端粒及端粒酶已成为生命科学和医学的研究热点,端粒酶在癌症发生发展中起重要的作用。端粒

酶是一种逆转录酶,它的存在解决了染色体复制末端缩短问题,同时认为端粒酶的过度表达与细胞的永生化和癌变直接相关。随着人们对端粒及端粒酶结构和功能认识的深入,在临床上以端粒酶为靶标治疗肿瘤已取得积极进展。文章综述了端粒酶与肿瘤的关系,以及端粒酶在治疗肿瘤方面的应用。

关键词:端粒;端粒酶;肿瘤中图分类号:R73　　文献标识码:A　　文章编号:1008-8245(2010)02-0043-03

AdvanceinResearchofTelomeraseandTumor

CHENYuhua

(SchoolofMedicine,HuangshiInstituteofTechnology,HuangshiHubei435003)

Abstract:Telomereandtelmomerasehavebecomethefocusofbiologicalandmedicalstudy.Thetelomeraseplaysanimportantroleinthedevelopmentofcancer.Telomeraseisakindofreversetranscriptnplenzymethatcansolvetheend-replicationproblem.Theoverexpressionoftelomeraseisdirectlyrelatedtocellimmortalizationandcanceration.Withpeople’sincreasingunderstandingofthefunctionandstructureoftelomereandtelomerase,progresshasbeena2chievedinclinicaltreatmentoftumorbytelomerase.Thispaperhasreviewedthecloserelationshipbetweentumorandtelomeraseandtheapplicationoftelomeraseinthetreatmentoftumor.Keywords:telomere;telomerase;tumor

为靶标的肿瘤诊断治疗已取得进展,本文就端粒

0　引言

临床上恶性肿瘤已成为威胁人类生命和健康的常见病之一。目前采用的手术治疗、放疗、药物治疗(包括化疗和中草药)以及免疫治疗等方法对一些恶性肿瘤的治疗效果不明显、治疗副作用大且愈后较差。根据权威研究发现端粒酶的激活、端粒长度的调节与肿瘤的发生密切相关,在肿瘤的诊断与治疗中具有高度的灵敏度和特异性

[1]

酶与肿瘤的研究进展综述如下。

1　端粒与端粒酶

1.1　端粒

端粒是真核细胞染色体末端的DNA重复序

列和特异结合蛋白并富含鸟嘌呤的复合体。端粒既有高度的保守性,又有种属特异性。人类端粒是以5’-TTAGGG-3’为重复单位的富含鸟苷酸的序列。端粒的主要作用在于维持染色体的稳定与完整,防止染色体融合、降解、重组等变化。由于

。近年来,有关端粒酶的表达与肿瘤的形成

和发展关系研究越来越引人注目,尤其以端粒酶

收稿日期:2009-12-24

作者简介:陈玉华(1979—　),女,湖北黄石人,讲师,硕士。

黄　石　理　工　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　2010年44　　　　　　　　　　　　　　　　　　

末端复制问题,细胞每1次,端粒就缩短50～100bp,当端粒缩短到临界长度时,细胞就会出现衰老以致死亡。因此在正常细胞中,端粒可被看成是“生命的时钟”。而在大多数肿瘤细胞和永生化的细胞中,则存在稳定的端粒,大量研究证实端粒长度与端粒酶活性呈负相关。

复发和转移有关,因而许多学者认为端粒酶活性可以作为恶性肿瘤的标志和预测预后的指标

[7]

。

3　端粒酶在肿瘤治疗中的应用

3.1　端粒酶抑制剂

端粒酶抑制剂被认为是一类潜在的高特异性低毒的抗癌药,其开发研究为恶性肿瘤的早期诊断和基因治疗开辟了新途径。端粒酶抑制剂类抗肿瘤药的设计主要以端粒酶RNA模板、端粒酶蛋白催化亚基以及端粒结构为对象。目前所发现的端粒酶抑制试剂有G4作用试剂、核酶、TopoII毒剂、类黄连素、硝基苯乙烯、反义寡核普酸等。其中美国加州的端粒酶研发单位Geron公司以端粒酶RNA模版为靶点的反义寡核普酸端粒酶抑制剂GRN163和GRN163L具有强烈的抗肿瘤活性,已于2004年开始临床实验。KazuoShinya等人从真菌中分离出一种端粒酶抑制剂,为G4作用试剂Telomestatin,具有特异性抗肿瘤活性。另外也有从中药成分中分离端粒酶抑制剂的研究报道,如茶叶中的儿茶酚能抑制端粒酶的活性,这可能是茶叶具有抗癌效果的原因之一。

3.2　端粒酶定向的肿瘤基因治疗

端粒hTERT在多数肿瘤细胞中特异表达,成为区分肿瘤细胞和正常细胞的标志。由于端粒酶hTERT在正常细胞中不表达,因此基于hTERT构建的复制性腺病毒就能很方便聚集于肿瘤细胞而对正常细胞无影响,提高病毒对肿瘤杀伤的特异[8]

性。将端粒酶hTERT启动子替换腺病毒E4启动子构建的溶细胞腺病毒VRX-011已证实能有效地感染肿瘤细胞,显著抑制肝癌细胞HeP3B生长,同时在裸鼠体内的实验证明VRX-011能缩小肺癌细胞形成的瘤结节且显示较低的肝毒[9]

性。端粒酶和c-myc癌基因在80%的小细胞肺癌中有表达。根据这一特性,应用端粒酶hTERT启动子、Myc-Max反应元件构成的过表达HSV-TK的腺病毒能相对特异地针对肿瘤细胞进行基因治疗,显著抑制肿瘤细胞的生长,提高小

[10]

细胞肺癌细胞的凋亡率。基于端粒酶hTERT启动子的靶向基因治疗的优点是可选择性地杀死端粒酶阳性的肿瘤细胞,而对端粒酶阴性的正常细胞无影响。

3.3　针对端粒酶的免疫治疗研究

以端粒酶hTERT的肽段、DNA及RNA作为疫苗进行肿瘤免疫治疗备受人们关注。目前以端粒

1.2　端粒酶

端粒酶是一种核糖核蛋白复合物,由端粒逆转录酶(hTERT)、端粒酶RNA组分(hTR)以及端粒酶相关蛋白组成。端粒酶利用其自身hTR所携带的RNA为模板,在hTERT的逆转录催化下,将端粒重复序列合成到染色体末端,延长或稳定了随着细胞而进行性缩短的端粒,在细胞永生

化及恶性肿瘤的发生和发展中起到了重要的作用

[2]

。

自从1985年在嗜热四膜虫中发现端粒酶活性后,人们发现端粒酶活性在超过90%的癌细胞以及体外永生化细胞中存在,而在大多数人类正常体细胞中检测不到端粒酶的活性。实验证明:抑制癌细胞中的端粒酶活性可以诱导癌细胞凋亡。Hauguel等人

[3]

发现端粒酶抑制剂能增加肿

瘤细胞对DNA损伤因子的敏感性。端粒酶缺失的小鼠模型验证了端粒和端粒酶在癌症发生发展中的重要作用,端粒酶激活与细胞无限增殖及癌变密切相关。

2　端粒酶与肿瘤

研究发现人体端粒酶催化亚单位mRNA在大多数正常体细胞中不表达,但在原发性肿瘤、癌细胞系中却有强表达

[4]

。同时,其它研究也发现,有

些肿瘤细胞在繁殖过程中由于端粒酶的作用而端粒不缩短,因此肿瘤细胞变成无限增殖的永生化细胞。从而人们提出了恶性肿瘤发生的端粒酶理论,认为端粒酶的激活是恶性肿瘤发生的一个共同途径,而端粒酶则是各种恶性肿瘤细胞的一个共同的分子标志物

[5]

。研究结果显示,在乳腺癌

组织中检测端粒酶表达阳性率为91.7%,而且与肿瘤的大小、淋巴结的状态、临床分期有相关性;癌旁组织中端粒酶阳性率为5.6%;正常乳腺组织端粒酶表达均为阴性。Shay等人比较3500例恶性肿瘤及其对照的端粒酶活性后发现,90%以上的恶性肿瘤表达端粒酶活性而相应的良性肿瘤则为阴性或仅有少数阳性

[6]

。端粒酶的阳性表达

不仅与肿瘤的良恶性有关,而且可能与肿瘤分化、

第2期　　　　　　　　　　　　　　　　陈玉华:端粒酶与肿瘤的研究进展　　　　　　　　　　　　　　　　45

酶hTERT为靶点的肿瘤免疫治疗的主要策略是诱导hTERT特异性T淋巴细胞免疫反应,尤其是细胞毒T细胞(CTL)的反应,以期能特异地杀死

hTERT阳性的肿瘤细胞。在肝癌细胞中,80%～90%癌细胞表达端粒酶,将源于端粒酶hTERT,HLA-A2402-性的抗原表位导入肝癌病

leadstotolomeredysfunctionandradiosensitivityinhumancancercells[J].CancerbiolTher,2003,2(6):679-684

[4]　　SalehS,LamAK,HoYH.Real-timePCRquantifi2

cationofhumantelomerasereversetranscriptase(hTERT)incolorectalcancer[J].Pathology,2006,40(1):25-30

[5]　　JohnsonJE,BroccolinD.Telomeremaintenancein

sarcomas[J].CurrOpinOncol,2007,19(4):377-382

[6]　　ShayJW,BacchettiS.Asurveyoftelomeraseactivity

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[7]　　ArtanidSE.TelomeraseandHumanDisease[J].En2

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Infectivity

enhanced,hTERTpromoter-basedconditionallyrep2licativeadenovirusesareusefulforSCLCtreatment[J].CancerGeneTher,2005,12(9):737-748

[9]　　KuppuswamyM,SpencerJF,DoroninK,etal.On2

colyticadenovirusthatoverproducesADPandrepli2catesselectivelyintumorsduetohTERTpromoter-regulatedE4geneexpression[J].GeneTher,2005,12(22):1608-1617

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[11]　MizukoshiE,NakamotoY,MarukawaY,etal.cyto2

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[12]　AdoteviO,MollierK,NeureutC,etal.Immunogen2

icHLA-B0702-restrictedepitopesderivedfromhumantelomerasereversetranscriptasethatelicitan2titumorcytotoxicT-cellresponses[J].ClinCancerRes,2006,12(10):3158-3167

(责任编辑　高　嵩)

人中,能诱导hTERT特异性CTL免疫反应,针对

hTERT的特异性细胞毒T细胞能有效杀死肝癌细

胞

[11]

。同样,来源于端粒酶hTERT,HLA-B0702

+

性的多肽能够诱导人CTL反应,且hTERT多肽特异性CD8瘤细胞

[12]

CTL能杀伤多种hTERT阳性的肿

。

4　问题和展望

端粒和端粒酶在细胞生长及肿瘤发生中都占有重要的地位,尤其是端粒酶的表达水平与恶性肿瘤的发生、发展和预后密切相关,因此已成为新的肿瘤标志物和抗肿瘤治疗的靶标。目前针对端粒酶的肿瘤治疗研究有多种途径和方法,但是,还面临许多挑战:①端粒酶的抑制是否会影响干细胞?②端粒酶活性在肿瘤细胞中的方式以及影响因素有哪些?③端粒酶抑制剂在肿瘤治疗中的疗效及其可能产生的毒副作用又是怎样的呢?另外,临床上进行诊断时,端粒酶作为肿瘤标志物无部位特异性,但相信随着研究的不断深入,可以应用原位技术以期提高正确诊断率,为人类最终战胜肿瘤发挥作用。

参考文献

[1]　　WangW,LuoHS,YuBP.ExpressionofNF2kappaB

andhumantelomerasereversetranscriptaseingastriccancerandprecancerouslesions[J].WorldJGas2treenteml,2004,10(2):177-187

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[3]　　HauguelT,BunzF.HaploinsufficiencyofhTERT