這兩樣東西像細胞生長的“油門”與“剎車”,決定着會不會得癌症

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有人問,癌基因和抑癌基因是怎麼回事?癌基因是不是產生癌症的基因,抑制基因是不是抑制癌症產生的基因?

在人體的微觀世界裏,每天都有數萬億個細胞在進行着有序的生長、分裂和死亡,它們遵循着精密的調控機制,而在這個精密的生命系統背後,有一對 “隱形的指揮官”—— 癌基因與抑癌基因,它們就像是細胞生長這輛車的“油門”和“剎車”,共同維持着細胞正常的生命活動。當這對平衡被打破時,原本溫順的細胞可能會失控生長,最終演變成威脅生命的癌症。

先來說癌基因,相當於是細胞生長的“油門”。

癌基因的本質是 “叛變的原癌基因”。什麼是原癌基因呢?原癌基因是正常細胞中固有的基因,就像汽車的油門踏板,負責傳遞促進細胞生長和分裂的信號。原癌基因在正常細胞中廣泛存在,對維持細胞正常的生長、分化和功能起着重要作用。它們在進化過程中序列高度保守,通過其編碼的蛋白質發揮作用。例如,RAS 基因家族編碼的蛋白質能接收細胞外的生長信號,並將其轉化爲細胞分裂的指令;MYC 基因則像一個 “開關”,調控着細胞從靜止狀態進入分裂週期。

原癌基因在正常情況下處於靜止或低水平表達狀態,但在某些致癌因素的作用下,如放射線、化學物質、病毒等,可能會發生基因點突變(基因序列中的一個鹼基被錯誤替換,導致蛋白質功能異常,如 RAS基因的G12V突變)、基因擴增(基因拷貝數異常增加,如HER2基因在乳腺癌中的擴增)、染色體易位(基因位置改變導致異常表達,如慢性粒細胞白血病中的BCR-ABL融合基因)等變化,從而被激活轉變爲癌基因,這種激活就像油門被卡住,導致細胞持續分裂。例如,獲得啓動子與增強子、基因易位等機制可以使原癌基因的表達增強或在不適當的時候表達,進而導致細胞的異常增殖。

癌基因的產物主要包括生長因子、受體、信號轉導蛋白、轉錄因子等,它們通過參與細胞內的信號轉導通路,促進細胞的生長、分裂和存活。當癌基因被異常激活後,細胞會接收到持續的生長信號,導致細胞週期失控,細胞過度增殖,最終可能形成腫瘤。例如,EGFR基因突變可使EGFR受體持續處於激活狀態,信號傳遞過程異常,導致細胞長期無節制地增殖和生長,成爲肺癌細胞的驅動基因之一。

再來先抑癌基因,相當於是細胞生長的“剎車”。

抑癌基因是一類抑制細胞過度生長、繁殖從而遏制腫瘤形成的負調節基因。它們在細胞週期調控、DNA修復、細胞凋亡等過程中發揮重要作用,與原癌基因協調錶達以維持細胞正常生長、增殖和分化。正常情況下,抑癌基因通過其編碼的蛋白質來抑制細胞的異常增殖,確保細胞的生長和分裂處於可控狀態。

與癌基因相反,抑癌基因扮演着 “剎車” 的角色。它們通過多種機制抑制細胞分裂,確保生長信號不會過度放大。例如,P53 基因被稱爲 “基因組的守護者”,當 DNA 損傷發生時,它會暫停細胞週期,啓動修復程序或誘導細胞凋亡;RB 基因則通過控制細胞週期蛋白的活性,阻止細胞進入分裂階段。

抑癌基因的失活是腫瘤發生的重要原因之一,其失活方式主要包括基因突變、基因缺失、表觀遺傳修飾異常等。當抑癌基因發生突變或缺失時,剎車系統就會失靈,例如APC基因的突變會導致Wnt信號通路異常激活,引發結直腸癌。BRCA1/2基因的缺陷會削弱DNA修復能力,顯著增加乳腺癌和卵巢癌風險。PTEN基因的失活會解除對PI3K-AKT通路的抑制,促進細胞惡性轉化。

一般而言,抑癌基因是隱性基因,需要兩個等位基因都突變失活,才能引起細胞癌變。例如,在視網膜母細胞瘤患者體細胞中的13號染色體上,如果Rb基因的兩個等位基因都丟失,會導致細胞的癌變。

常見的抑癌基因有Rb基因和P53基因。

Rb基因定位於13p14,其編碼的P105-Rb蛋白與細胞週期調控緊密相關,其功能受磷酸化調節。非磷酸化形式的Rb蛋白是活性型,能促進細胞分化,抑制細胞增殖。它可以通過與轉錄因子E-2F結合,抑制E-2F的活性,從而阻止細胞從G1期進入S期。

P53基因定位於17P13,編碼的P53蛋白被稱爲“基因衛士”,在體內以四聚體形式存在,半衰期很短。P53蛋白作爲轉錄因子,可以活化P21基因轉錄,使細胞止於G1期;還可以抑制解鏈酶活性,與複製因子A相互作用參與DNA的複製與修復;當DNA損傷嚴重時,P53蛋白可以啓動細胞凋亡。

失衡的戰爭:從正常細胞到癌細胞,癌基因與抑癌基因的相互作用與平衡

在正常細胞中,癌基因和抑癌基因相互制約、相互平衡,共同維持着細胞的正常生長和分裂。它們就像是一場精心設計的“拔河比賽”,癌基因試圖拉動細胞向過度增殖的方向發展,而抑癌基因則努力阻止這種趨勢。

當這種平衡被打破,如癌基因被異常激活或抑癌基因失活時,細胞的生長和分裂就會失控,最終可能導致癌症的發生。

癌症的發生是一個多步驟的過程,需要癌基因的激活與抑癌基因的失活共同作用。例如:啓動階段:原癌基因激活或抑癌基因失活,導致細胞生長失控。促進階段:異常細胞在環境因素(如炎症)的刺激下克隆性增殖。進展階段:更多基因突變積累,細胞獲得侵襲和轉移能力。

以結直腸癌爲例,典型的癌變路徑包括:APC 基因突變(啓動)→K-RAS 突變(促進)→P53 失活(進展)。這一過程可能持續數年甚至數十年,解釋了爲何癌症多在中老年人羣中高發。

通過解碼基因密碼,可以爲癌症治療指明新的方向


對癌基因和抑癌基因的研究正在深刻改變癌症治療格局,不僅有助於我們深入瞭解癌症的發生機制,還爲癌症的診斷、治療和預防提供了重要的理論基礎。


靶向治療,針對激活的癌基因開發藥物,如EGFR抑制劑吉非替尼用於肺癌,BRAF抑制劑維莫非尼用於黑色素瘤。


免疫治療,通過解除抑癌基因(如 PD-1/PD-L1)對免疫系統的抑制,釋放 T 細胞的抗癌活性。


基因編輯,CRISPR-Cas9 等技術嘗試修復突變的抑癌基因或沉默致癌基因。


癌基因和抑癌基因在細胞生長和腫瘤發生中扮演着至關重要的角色,它們的相互作用和平衡維持着細胞的正常生理功能,是生命進化的精妙設計,而癌症的發生正是這一平衡被打破的結果。隨着精準醫學的發展,我們正在從 “對抗癌症” 轉向 “理解癌症”。未來,或許我們可以像調節汽車油門剎車一樣,通過調控基因活性,讓失控的細胞重新迴歸正軌。

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