肿瘤研究百年大事记

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里程碑10! ], i3 y0 L; @& O3 u: e
1960年 Chromosome translocations 染色体易位
$ f3 C% {. m9 \3 _$ k! [3 \    在慢性骨髓性白血病病人的癌细胞中鉴定出来的一个小染色体是第一个发现的与癌症相关的遗传缺陷，随后发现它是一个易位的染色体，这促使研究者在其它癌症中鉴定染色体易位，并发现了许多癌基因。1960年，宾夕反尼亚大学的研究者首次报道了在CML细胞中发现了Ph染色体，科学家一直认为Ph染色体仅导致遗传物质缺失。70年代早期，荧光技术和显带技术加快了细胞遗传学的发展。Jan Rowley运用这些技术发现Ph染色体是22和9号染色体的易位，随后，在其它类型癌细胞中又发现了许多新的易位。细胞遗传学分析成为白血病和淋巴瘤诊断中对可靠的方法之一。这些染色体重排是怎样导致癌症的？这个问题引起了许多研究者的兴趣，他们通过克隆这些易位的断裂点发现了许多癌基因和抑癌基因。

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里程碑11* O7 d3 N4 j: N; s: g, W
1971年 Tumour suppressor genes 肿瘤抑制基因
& P' t; f1 L: ~$ [1 r5 C5 O    很少人会质疑科学发现是瞬时的和简单的，肿瘤抑制基因失活会引起肿瘤就是一个例子。20世纪70年代和80年底，癌基因是肿瘤研究的主流，突变是引起肿瘤的原因。当时二次突变学说很受欢迎，但是很少关注突变的本质。或许科学的推动往往是那些异端思想，这时，Henru Harris及其同事开始运用细胞融合研究癌基因理论的漏洞，并强调抑癌基因。虽然前期很多科学家支持了等位基因缺失，但是，Savid Comings在1973年总结了各种肿瘤中抑癌基因的作用。然而，十年以后才发展到分子水平，Webster Cavanee等首次鉴定了两个肿瘤抑制基因RB和p53。随后，Atephen Friend于1986年对RB进行了定位，Wen-Hwa Lee和Yuen-Kai Fung用染色体布移法克隆了RB，并认为RB失活是癌症发生的原因。p53基因发现10年后，Bert Vogelstein小组才于1989年研究明白了其功能。
2 x$ E% K/ P  Q# v6 l' j    肿瘤抑制基因和癌基因是对立的两极，不到15年就充满了该领域的文章。正如Comings所预测的那样，肿瘤抑制基因抑制癌症的转化，这为继发性恶性肿瘤的机制提供了理论基础。/ n3 k% {5 R5 ~% Q# @0 K
Bert Vogelstein

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  p/ q/ G+ W# l. i9 n4 Y里程碑12% O1 q! w; p# g" y
1972年Apoptosis and cancer 细胞凋亡与肿瘤
; H& y( P- ~8 Q    20世纪60年代末，肿瘤细胞自发耗失对肿瘤细胞的生长很重要，虽然这个过程与一般的细胞死亡很相似，但对其机制我当时却了解很少。John Kerr首先报道了这类细胞的死亡方式在形态学上同一般的细胞坏死很不相同，但是直到1972年Johen Kerr、Andrew Wyllie等发现了细胞调亡现象才开始对这种细胞死亡的特殊现象进行研究，并认为调亡不同于坏死，是一种正常的自杀性程序性死亡。重要的是1988年David Waux等发现了BCL2基因（在滤泡性淋巴瘤中发现，见里程碑10）可以促进去除生长因子的造血细胞存活。随后的研究认为BCL2不是促进细胞增殖，而是通过延长细胞的生命期限从而来促进细胞的存活。不久又发现其它的癌基因，如ABL，也可以抑制细胞调亡。# H+ ~0 A0 r7 v1 N6 l$ Q
    但相反，一些研究者报道MYC过表达也可以诱导调亡，并提出MYC诱导调亡是肿瘤抑制的一种机制。肿瘤抑制基因p53同样可以诱导调亡（见里程碑20），这更进一步支持了调亡是限制肿瘤发生的一种机制。这些发现均表明诱导调亡的失败会促进异常增生，然后进一步的突变就会导致明确的肿瘤形成。综上所述，从细胞丧失功能到程序性死亡异常会潜在的导致肿瘤发生，这个观念对肿瘤发生机制的认识具有革命性的意义，并且对肿瘤的治疗开拓了思路。9 Y0 @. x  U2 z/ {0 h8 N
2002年诺贝尔生理及医学奖得主：
% Q$ Y/ {2 H$ r* w( L* W# \H.Robert Horvitz、Sydney Brenner、John E.Sulston2 {0 z: t2 m8 w7 \

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里程碑137 m% @% O6 a3 d& p% ]
1975年 Tumour microenvironment 肿瘤微环境
* \8 p1 c9 x, s) A: ~7 [    细胞是具有社会性的，从某些角度来看，外部环境决定内部细胞的行为及生存方式，此外合适的血供也很重要（见里程碑7）。当细胞发现可以破坏自身环境时，肿瘤的潜力才得到重视。1975年Beatrice Mintz和Karl Illmensee研究发现肿瘤细胞在合适的环境中可以发展成为各型细胞并且可以恢复成正常细胞，同事，他们还推测肿瘤发生在起始阶段可能不涉及突变。这些研究深深的影响了Mina Bissell，她通过研究发现RSV引起的肿瘤也依赖于环境的变化。十年之后，他们开始从分子水平上研究环境和炎症感染过程是怎样影响肿瘤发生的。例如，Bissell在1997年研究显示在体外和培养细胞中，抑制整联蛋白的功能可以逆转人类乳腺癌的恶性表型。Leis Parada和Harold Moses的研究表明在鼠模型中，肿瘤细胞微环境的改变能够影响癌症的发生发展。

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+ Z, a* P: L$ }, @1 u' l' _0 w! b

. \% E& _" f- r4 D0 q# y+ x: I里程碑14
) u2 F; I5 \2 d2 E3 d1976年 Clonal evolution & multistep tumourigenesis 克隆演变&多步骤肿瘤发生
% @9 t# M" \7 R% K      在20世纪初期，癌症存在遗传基础就得到了认可（见里程碑2）。此外，肿瘤单克隆起源和多步骤发生也有了证据，例如，Leslie Foulds描述肿瘤的发生是一个在质上阶段不同的进展性过程，即从癌前病变到癌变到转移，肿瘤具有逐步演进的特性。然而，当时最流行的观点是肿瘤的多步骤发生符合达尔文的进化论理论，对此观点贡献最大的是Peter Nowell。在1976年，他把癌症多次突变的观点通过遗传变化的累积和选择引入到了肿瘤发展的一个总框架中。他认为第一步是在选择优势的允许条件下导致细胞在一定程度上无限增殖，step by step，当然后天的改变如基因组不稳定性（见里程碑19）也会起一定的作用，如DNA修复缺陷和有丝分裂异常（见里程碑2和22）的可能潜在机制，另外对诸如辐射和病毒等不同的致癌因子引起遗传改变也进行了研究。' D( f; p) t% N( _& U& z, z
    接下来的几年，在人类肿瘤中鉴定出了很多癌基因和肿瘤抑制基因。1990年，Eric Fearon和Bert Vogelstein把这些发现和克隆演变思想总结为一个多步骤肿瘤发生的分子模式。他们认为肿瘤的克隆演化是通过癌基因和抑癌基因，以及许多恶性细胞群体逐步选择的结果。这个模式总括了所有癌症发生发展的共性，所以被广泛接受。目前，当我们开始尝试从分子学角度进行肿瘤治疗时（见里程碑24），Nowell关于个体化治疗的预言非常值得借鉴。
) c! j) T5 ^' |# r; W% b9 r* BPeter Nowell

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2 C$ y3 h7 X3 }里程碑15
$ Z/ E. x0 U9 A# r" t% V2 P1976年 Cellular homologues of viral oncogenes 病毒癌基因的细胞同系物3 T' A1 D+ ?: i; h- G* X
    G.S.Martin鉴定出来RSV病毒对转化具有温度敏感性，这说明RSV包含癌基因。Peter Duesberg和Peter Vogt不久就证实RSV基因组包含RNA序列。Michael Bishop等用cDNA探针杂交证实RSV通过与鸡细胞c-src癌基因重组或转导获得了转化能力。他们用不研究的杂交技术探测到在人类和鼠DNA中存在许多和c-src相似的区域，但是在海胆、植物和细菌中不存在。接着，他们继续研究了c-src的基因产物，在鸡、鹌鹑、大署和人类成纤维细胞中分离了一个60kD的磷酸化蛋白，该蛋白在化学性质和结构上与病毒都很相似，此外，在功能上也类似于病毒蛋白的蛋白激酶途径（见里程碑16）。这些研究首次为健康脊椎动物基因组中存在与病毒癌基因相似的基因提供了证据，同时也证明了Bishop的著名假说——我们的体内有癌症种子。这些发现使癌基因研究空前火热，鉴定出了40多种癌基因，还为控制正常细胞生长的信号传导途径提供了一个框架（见里程碑16）。Bishop等还为此获得了诺贝尔奖。4 W9 t$ q7 F- z( j$ i2 g% A
Michael Bishop

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里程碑16
- X/ B8 G; a9 [1 W/ \1 n. H1978年 Oncogenes encode proteins that regulate cell growth 癌基因编码可调控细胞生长得蛋白5 G1 v& G5 E! _; Q( c+ ]
      随着对逆转录病毒研究的深入，逐渐解开了细胞转化和癌症生长过程中看似简单的秘密。1978年，Bishop等对RSV的src病毒功能的研究表明蛋白磷酸化可能对转化过程很重要。1979年，Hunter等在多瘤性病毒中间T抗原的蛋白免疫沉淀物中发现了具有活性的磷酸酪氨酸激酶。此后又有两个研究小组的研究均显示这些酶对细胞的恶性转化是必须的（通过激活病毒癌基因）。然而，酶活性和癌基因在功能上的关系仍不明确。Stanley Cohen实验室用从表皮生长因子反应的癌细胞中分离出来的细胞膜进行的研究，使我们对癌蛋白活性和受体信号关系的认识又更深入了一步。1983年，三篇有关大鼠细胞癌基因被鉴定的文章发表，表明逆转录病毒编码产物对正常细胞的生长调节也起作用，在该信号途径中还存在对其它许多癌基因编码的蛋白激酶，其中每一步都可以作为干预治疗的靶目标，这将会大大促进肿瘤靶向治疗的发展（见里程碑24）。

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4 x4 y$ w# L9 e5 r! I# S+ j$ M7 X  ]) J1 C9 f; b
里程碑17; H# P4 Q' m" P0 s8 @2 T
1979年 First human oncogene 第一个人类癌基因
3 b4 V/ B: P1 z, L- s: A* {     癌症是由基因改变引起的疾病，这一观点在20世纪70年代被从事基础研究的科学家们所广泛关注，而肿瘤基因组中突变的发现更是引起了科学家们更进一步的讨论。在20世纪70年代末，发现逆转录病毒癌基因可以迅速使细胞发生转化，病毒可以从它们感染的哺乳动物和鸟类细胞的基因组中获得这些基因（见里程碑15），从而使这些基因的细胞同系物中的突变可以发生。Robert Weinberg和Geoffrey Cooper分别在1981年的转基因实验中发现了ras癌基因，他们用从人肿瘤中提取的DNA，转染培养小鼠NIH/3T3成纤维细胞，成功地诱发其转化，证明人肿瘤细胞中含有细胞癌基因，这是第一次在人类肿瘤中发现有生物学活性的细胞癌基因。而它不同于其前癌基因，因为有点突变导致单个氨基酸被替换的事件发生，使密码子12从GGG（甘氨酸）改变成GTG（缬氨酸），此致使从人膀胱癌提取的DNA能诱发培养中小鼠细胞的转化。此后，不到一年，RAS基因的成功克隆和其突变活性的鉴定使细胞癌基因的观念更进一步被加强。这些使我们对癌症发生的理解更关键性的前进一步。
0 N* e$ S/ L! P% Y- E& FRobert Weinberg

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里程碑18
# e. i* o: K8 G7 y4 @6 N" q1983年 Oncogene co-operation 癌基因合作
6 ]2 }) `8 b7 Q3 j1 `; Q) a2 q5 P      80年代早期，有证据表明，初级细胞向癌细胞的转变至少需要两个步骤：确立（细胞永生化的获得）和细胞转化（质变）。基于这种思想，Hartmut Land和其他的一些科学家，开始研究多少个癌基因的合作才能导致肿瘤的最终发生。
+ k* G& z( Q4 Q. i     Weinberg和他的同事们首先对RAS和MYC两个癌基应进行了研究。他们发现，虽然RAS能够使鼠类细胞系发生转化，但并不能转化胚胎的成纤维细胞系，而单独表达RAS并不足以形成肿瘤。REFs同时表达RAS和MYC时才会导致肿瘤的形成，但此肿瘤没有转移能力。这些结果表明，除RAS和MYC以外，肿瘤转移能力的获得还需要其它突变癌基因的表达和参与。在此研究时期，最重要的发现是不同癌基因的合作可表现不同的细胞转化能力。分子生物学的发展使我们能够发现为什么一些特殊的癌基因能够使转化能力大大加强。Land和他的同事们发现，RAS的作用依赖于P21。相反的结果显示，MYC的扩增会同时产生增值和凋亡的作用。 MYC和RAS合作后，MYC可以通过多种途径防止RAS引起的G1期阻止，而RAS可以防止MYC诱导引起的凋亡。BCL2和MYC合作会使转化能力更为有效，这是由于BCL2 可以抑制MYC诱导的凋亡，使得MYC的增值作用不受到控制。对于癌基因的相互限制使研究者认识到了细胞通路的存在，在肿瘤细胞中，各种分子可以发生相互的作用，并突破限制细胞增值的作用。

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里程碑192 U* v( h( Z, W* a( C
1983年 Cancer epigenetics 肿瘤表遗传学4 Y: `3 t. ^3 a+ Y; x& q* G$ o/ Z
     80年代早期，肿瘤研究领域对于癌基因的突变怎样导致肿瘤发生的相关性感到迷惑。1982年发现Ras的突变可使此癌基因的生物学功能发生改变，但在当时对此存在很大的争议，因为在当时的环境下，表观遗传学的产生机制是被忽略和没被重视的。但80年代的遗传研究结果重复表明，癌基因和抑癌基因的突变都可以表现出表观遗传学的改变，并最终导致我们现在可以把表观遗传学的改变作为诊断和治疗的一个重要指标。
8 M; R: o" k4 n7 P2 U    表观遗传学是指在细胞信息水平的改变，而不是DNA序列的改变，涉及到DNA和组蛋白的共价修饰。DNA甲基化可以调控基因的表达，甲基化水平降低可使癌基因激活，诱导癌症的发生。80年代末期，对肿瘤抑制因子有了很好的认识，并且发现肿瘤抑制因子同样存在着甲基化水平的改变。甲基化水平增高，抑制了肿瘤抑制因子的表达，而引起肿瘤的发生。随后的几年内，用大量的老鼠模型研究甲基化的影响，发现肿瘤抑制因子，在肿瘤中是高甲基化的、并被沉默，但是这种甲基化可以被DNA甲基化酶抑制剂而重新去除。有些DNA甲基化酶抑制剂已经用于临床肿瘤治疗中，但这种治疗效果还有很大的争议。但是，不管怎么样，DNA甲基化逆转是治疗肿瘤的一个新策略。