21世纪我国肺癌基础研究的重点与方向

中国肺癌杂志 2000年第1期第3卷 述评

作者：周清华　汪蕙

单位：周清华(华西医科大学附属第一医院肿瘤中心　成都，610041)；汪蕙(北京市结核病胸部肿瘤研究所)

　　现有的研究成果表明：肺癌发生发展的关键是各种致肺癌因素导致细胞基因组的异常。由于细胞基因组的结构和功能异常，从而导致细胞的恶性转化，无控制地生长、侵袭和转移。同时，人们也清楚地认识到：肺癌发生启动的重要因素如基因、人群或个体对肺癌的易感性，对抗癌药物的敏感性或耐药性等，也都是由某些相关基因调控的。肺癌工作者将分子生物学的手段引入到肺癌研究领域，便形成了肺癌分子生物学。肺癌分子生物学的发展不仅给肺癌研究提供了新的技术和方法，而且使肺癌的诊断和治疗进入了更广阔的领域，指出了新的发展方向。研究者以分子机制阐明肺癌发生的规律，并试图用分子手段去诊断、预测和治疗肺癌，于是出现了肺癌“分子诊断”、“分子指征”、“分子预后”和“分子治疗”(基因治疗)的概念。目前在肺癌的治疗中，“分子分期”、“分子定界”和“分子预后”已具有临床应用意义。

　　1　肺癌分子生物学的研究范畴及现状

　　肺癌分子生物学以研究基因结构和功能为核心，涉及蛋白质等大分子。其研究范畴主要是探寻肺癌致癌基因，探索基因诊断和基因治疗的途径和方法。

　　目前已知肺癌相关基因的碱基数目或排列顺序的改变，是导致基因转录表达异常，进而改变细胞的生物学行为，直至细胞癌变、侵袭和转移的关键。例如在肺癌中普遍存在的原癌基因的激活、抑癌基因的失活、多药耐药基因的过度表达，以及转移相关基因的结构和功能异常等。此外，肺癌的发生、发展、转移和预后常常是多基因共同调控的结果。正是由于这种多基因共同作用的结果，导致了细胞的转化、增殖、生理凋亡减少，最终导致肺癌细胞无控制地生长、患者的治疗失败和死亡。探索肺癌致癌基因的目的，就是要弄清每一独立基因在肺癌发病中的作用和地位，以及多基因共同调控中的相互关系和相互影响。肺癌基因诊断就是以分子生物学的技术为手段来检测标本或活体中的靶基因，以达到肺癌的早期诊断和为分子逆转治疗提供依据。众所周知，在肺癌确诊甚至发生之前，已有多个基因损伤或功能异常，理论上可对肺癌进行早期分子诊断。已知正常细胞向恶性转化进程中发生的多基因改变包括：突变、缺失、扩增或移位。对这些分子学改变及其时间顺序可建立有效的检测方法，以确定支气管上皮细胞变异或支气管原位癌。

　　肺癌基因治疗是将有治疗作用的外源基因导入患者体内，以修正、置换、补充其基因的缺陷，或抑制和封闭某些基因的过度表达。基因治疗需要制备纯化的外源基因，高效能的基因转移技术，需要对其表达的量和时相进行调控，也需要对人体安全无害等。可喜的是经过数年来的不断探索，肺癌基因治疗已从实验研究进入了临床应用。目前肺癌基因治疗主要从两个方面入手：一是将野生型p53基因或其它基因导入肺癌细胞中，可使肺癌细胞的恶性程度降低，甚至发生逆转，如美国M.D.安德森癌症中心的Roth等就是用此法将逆转录病毒载体LNSX构建出重组表达质粒，以PA317细胞作为包装细胞，经气管镜将p53基因的逆转录病毒上清液注射到肿瘤部位，取得较好的临床效果。另一方面，某些癌基因的过度表达和激活可能是肺癌发生的一个重要分子机制。因此，可通过构建表达这些癌基因的特异性的反义RNA或核酶的表达载体，导入肿瘤细胞中，抑制癌基因的表达，以达到肺癌基因治疗的目的。目前，全世界已经进行或正在进行的肺癌基因治疗研究有近20个，并有继续增长的趋势。

　　2　21世纪国际肺癌分子生物学的发展趋势

　　近10多年来，肺癌分子生物学在全世界已成为肿瘤学中队伍最大、投资最多和成果最丰厚的领域之一。迄今，已分离和鉴定出了许多与人类肺癌的发生、发展、转移，多药耐药和预后相关的基因，同时肺癌基因治疗在不少国家已从实验室进入临床应用，并取得一些突破性进展。此外，目前正在进行和酝酿着一些新的研究热点和发展趋势。包括肺癌癌前病变、原位癌的早期诊断和逆转治疗；利用基因工程开发新的、更有效的抗肺癌药物；进一步完善和改进肺癌基因治疗的手段和方法；从多基因调控理论着手，探讨肺癌发生、发展、多药耐药、侵袭和转移的多基因调控机理；从分子水平研究和探索肺癌信号传导的基因调控机理和通道；将肺癌分子生物学与现代肺癌外科学、现代肺癌放疗、化疗有机结合，形成新的更有效的肺癌治疗模式等。可以相信，随着科学技术的进步，21世纪国际肺癌分子生物学必将得到飞速的发展，并将更广泛地应用于临床。肺癌的“分子诊断”、“分子分期”、“分子定界”、“分子指征”、“分子预后”和“分子治疗”等许多人们的梦想都可能成为现实。

　　3　我国肺癌分子生物学的现状

　　我国虽然在肺癌分子生物学领域的研究工作起步较晚，但由于全国肺癌研究工作者的共同努力，近10年来在该领域已取得了长足的进步。其研究的广度和深度均有较大的发展，研究范围涵盖了肺癌分子生物学的各个领域，如肺癌分子病因学、分子流行病学、分子遗传学、分子免疫学、分子病理学和肺癌基因治疗等。部分领域的研究水平基本接近或达到国际水平。为了及时报道我国在该领域的最新成果，本期特刊出肺癌分子生物学专集，集中发表有关肺癌分子生物学和细胞生物学论文共14篇。这14篇文章涉及肺癌分子生物学和细胞生物学的多个方面：包括转移抑制基因nm23-H₁、nm23-H₂基因缺失与肺癌转移相关性、微卫星不稳定性与NSCLC转移和预后关系、错配修复基因表达、支气管切缘p53基因突变、MDR1基因转染使肺腺癌细胞株产生耐药性、肺癌微小转移灶的检测、3p杂合性丢失、p73基因mRNA转录表达、肺癌中FHIT基因异常，以及肺癌分子流行病学研究等内容。这些文章有的涉及肺癌“分子诊断”、“分子预后”、“分子指征”，另一些则涉及肺癌“分子分期”、“分子定界”和“分子治疗”；有的反映了肺癌分子生物学研究的阶段成果，另一些则探讨这些基因结构和功能异常与肺癌分子生物学行为、转移和预后的关系。这些文章的第一个特点是都应用了现代细胞生物学和分子生物学技术，如分子克隆、分子杂交、DNA序列分析等检测手段。第二个特点是均将肺癌分子生物学理论和技术与临床实践紧密结合，用以指导临床诊断、治疗和判断预后。第三个特点是这些高水平、高质量的论文绝大多数出自30岁以下的青年学者，表明我国肺癌分子生物学的研究事业后继有人。同时，从这些文章的内容可以看出近年来我国肺癌分子生物学研究的水平有了迅速的发展和长足的进步，其中一些研究工作的深度和广度已经接近或达到国际水平。

　　然而，横向比较的结果却难以令人乐观。与国外比较，我国的情况是：一方面肺癌发病率和死亡率在不断地增长，且21世纪还将进一步增长；另一方面在肺癌领域，尤其是肺癌基础研究领域的科研投入严重不足，实验室设备十分陈旧，中青年队伍严重流失等。其次，我国能开展肺癌分子生物学研究的单位仅仅局限于一些中心城市的医学院校和部分大的医学中心，中小城市和边远地区均无条件开展这方面的工作。

　　4　21世纪我国肺癌基础研究的方向和策略

　　4.1　增加科研投入，壮大肺癌基础研究人员队伍　我们呼吁各级政府和科研主管部门应重视肺癌基础研究，增加对肺癌基础研究的投入，改善科研人员的待遇，稳定科研队伍，尤其是中青年队伍。同时设法吸引有真才实学的留学人员回国服务，以壮大我国肺癌基础研究人员的队伍。此外，中心城市和经济发达地区有义务和责任帮助边远地区和经济落后地区开展肺癌基础研究工作，以提高我国肺癌基础研究的整体水平。

　　4.2　加强学术交流，增进科研协作　由于我国肺癌基础研究领域的发展不平衡，东西部、中心城市与边远地区、经济发达地区和经济不发达地区在科研人员数量和结构、科研投入、科研条件，以及科研水平等诸方面的差距均较大，因此我们应加强学术交流和科研协作。可以采用以下多种形式进行肺癌基础研究方面的交流：(1)定期和不定期举行肺癌基础研究的专题学术讨论会；(2)邀请国外学者来华讲学，派出留学人员前往发达国家考察学习；(3)利用一些外国公司和企业提供的经费，出席国际肺癌学术会议，学习和了解国外的先进经验和动态；(4)定期或不定期举办各种类型的肺癌基础研究普及和提高学习班，让更多的肺癌工作者了解和掌握肺癌基础研究的现代理论、技术和方法；(5)《中国肺癌杂志》应为我国肺癌基础研究工作的普及和研究水平的提高起好桥梁作用，除及时报道国内外有关肺癌基础研究的最新成果、进展和动态外，还应在肺癌基础研究的继续教育方面作贡献，开辟肺癌基础研究继续教育栏目，让更多的读者、学者掌握和熟悉该领域的知识。此外，我们还应发挥我国自身的优势，集中力量对一些肺癌基础研究的重大课题组织跨地区、跨部门的科研大协作，以便多出成果、快出成果。

　　4.3　肺癌基础研究应紧密结合临床　医学发展历史已经证明，基础医学研究的发展往往快于临床研究。一些重大的基础理论的突破会给临床工作带来巨大的推动作用；反之，良好的临床实践又会给基础性研究注入新的思路和活力。基础医学与临床医学相辅相成，互相依赖，互相促进和共同发展。因此，肺癌基础研究也必须遵循这一原则，以推动我国肺癌基础和临床研究的共同发展。今后，肺癌分子生物学可从以下方面与临床结合。

　　4.3.1　肺癌的分子分期(molecular staging)　现有的研究表明：肺癌的临床分期，甚至术后病理分期均存在许多不能真实地反映肺癌病变早晚的缺陷。临床上许多病理分期为ⅠA期(T₁N₀M₀)的肺癌患者术后却出现远处转移，此类远处转移并非真正是术后才出现的，而是术前已存在。反之，一些局部病变很晚期(T₄N₂M₀)的患者，如能行根治性手术治疗，术后却能长期无瘤生存。上述现象表明现有的肺癌TNM分期系统不能客观反映肺癌病变的真实情况。肺癌分子分期就是将分子生物学的理论和技术与肺癌TNM分期有机结合，诊断那些常规方法不能诊断的存在于血液、骨髓和全身各系统中的亚临床转移，使肺癌的分期更准确，以指导临床确定治疗方案。目前，国外已开始应用于临床上检测肺癌微转移的常用分子标记物有：组织特异性蛋白家族基因、组织特异性基因等。此外，还可以检测某些基因突变用于肺癌的分子分期。

　　4.3.2　肺癌的分子预后(molecular prognosis)　肺癌的分子预后就是应用现代分子生物学理论和技术的研究成果，如癌基因、抑癌基因、转移抑制基因等为分子标记物来估计和判断肺癌的恶性程度、转移复发的危险度，以补充病理学检查和TNM分期的不足，更准确地判断患者的预后，为术后的多学科综合治疗提供依据，这种“分子预后”的方法将是21世纪肺癌分子生物学研究领域的前沿和热点。

　　4.3.3　肺癌的分子定界(molecular assessment)　肺切除后支气管残端是否有癌细胞残留，是肺癌外科手术的定界问题。传统的定界方法是术中快速冰冻切片，但临床上却有不少冰冻或术后病理报告无癌细胞残留而出现局部复发者。近年来应用PCR技术检测支气管断端某些分子标记物，可发现局部的隐匿性癌灶，准确判断肺癌浸润的边界，也就是“肺癌分子定界”。因此，“肺癌分子定界”能更准确地判断外科根治手术的彻底性，减少术后复发转移。

　　4.3.4　肺癌的分子诊断(molecular diagnosis)　应用分子生物学的理论和技术，检测痰脱落细胞、支气管镜刷片细胞中某些在肺癌早期，甚至在癌前病变期就出现异常的分子标记物(如端粒酶、FHIT基因缺失、突变等)，这种方法叫做肺癌“分子诊断”。肺癌“分子诊断”有助于发现常规方法不能诊断的早期肺癌，同时还可以针对癌前病变或早期原位癌进行逆转治疗。

　　4.3.5　肺癌分子治疗(molecular therapy)　用正常有功能的基因置换或增补功能异常或结构缺陷的基因的方法，叫做“分子治疗”或基因治疗。目前，肺癌的分子治疗在国外一些医疗中心已从实验室进入临床应用，并已取得较好的近期疗效。我国肺癌基因治疗的临床研究尚是一个空白，21世纪我们应当努力开展此项工作，填补这方面的空白。

　　4.3.6　在其它方面与临床结合　肺癌分子生物学还可在许多方面与临床结合。例如，应用基因工程技术，研制抗肺癌疫苗和抗肺癌基因工程药物用于肺癌的治疗；将某些细胞因子基因转染免疫效应细胞，以增强宿主的抗肺癌免疫监控功能，用于肺癌的免疫治疗；应用基因工程技术制备抗肿瘤血管生成单克隆抗体，特异性地破坏肺癌的血管，从而达到治疗肺癌和防治肺癌转移的作用等均可能是21世纪肺癌分子生物学研究的方向。

　　4.4　肺癌基础研究成果应尽快转化为生产力　基础研究成果能否转化为生产力，转化为生产力的速度，转化比例，以及转化效益如何，是衡量一个国家、一个行业、部门和单位科研综合能力的标准之一。众所周知，西方发达国家十分重视科研投入与科研产出的关系，且绝大部分科研投入的回报率均较高，即产出大于投入。然而，我国的情况却恰恰相反，长期以来基础研究与科研产出脱节，不重视科研成果向生产力的转化。我国肺癌基础研究的情况亦如此，科研成果较少转化为生产力，甚至根本就不去考虑科研产出问题。因此，我们呼吁我国肺癌界的同道们在新世纪里，必须十分重视肺癌基础研究投入与产出的问题。我们在进行科研课题设计和所有科研活动中，均应考虑科研成果怎样转化为生产力的问题。从事肺癌基础研究的同道应多与临床工作者、商家和企业家沟通，寻找结合点，寻求肺癌基础研究的成果能既快又多地转化为生产力，同时又可为肺癌基础研究注入更多和更新的思路，以及更多的科研资助。我们相信，21世纪我国必将会获得更多的肺癌基础研究成果，也将会有更多的肺癌基础研究成果转化为生产力。

　　综上所述，我国肺癌分子生物学已有了长足的进步和发展。我们可以自信地预测，通过全国肺癌研究工作者的共同努力，在新的世纪里我国肺癌分子生物学一定能提高到一个新的水平，并出现质和量的飞跃，取得与世界肺癌分子生物学发展同步的辉煌成绩。

收稿日期：1999-11-30

修回日期：1999-12-24