泌尿系肿瘤基础研究的热点及中国在研究中存在的问题

【关键词】  泌尿系肿瘤；干细胞；细胞凋亡；肿瘤标记；研究进展

    随着高新技术的发展和人们对生物医学认识的不断提高和更新，近年来医学基础研究呈现出飞跃式发展。人们利用不断发展开发的新技术，对人类各种疾病的发生发展进行了深入的研究和探讨。以下就泌尿系肿瘤基础研究的热点及我国存在的问题做一简要介绍。

    1  干细胞的研究

    1.1  骨髓间充质干细胞的研究  骨髓间充质(mesenchymal stem cells, MSC)是骨髓间质细胞的前体细胞，它与骨髓微环境密切相关。人们已在体外成功分离出MSC，并能诱导分化为骨、软骨、神经细胞等多种其他组织细胞。近年来，MSC在组织工程重建尿路和泌尿系统器官方面的研究层出不穷，主要在先天性畸形、外伤、肿瘤和手术造成的组织缺损等，如尿道、输尿管、睾丸、膀胱等器官的组织工程重建均有研究报道。研究表明MSC可定向分化为膀胱上皮细胞、肌细胞以及新生器官必须的血管内皮细胞和神经细胞。体外实验证明MSC可分化为睾丸生精细胞和具有雄激素分泌功能的细胞。这为泌尿系肿瘤手术切除后组织和器官缺损的替代和功能恢复开拓新的领域。

    1.2  肿瘤干细胞的研究  近年来，成体干细胞成为医学界倍受关注的课题之一。人们对干细胞的认识由造血干细胞的研究开始，后发展到对组织成体干细胞的研究。最近有人提出干细胞与肿瘤发生有关，认为肿瘤细胞中存在少数干细胞样肿瘤细胞，这可能是肿瘤细胞的启始细胞。由此提出了肿瘤干细胞(cancer/tumor stem cells)的新概念。也有人将其称为肿瘤启始细胞(tumor initiating cells)。这使人们对干细胞的认识更加深入一步。肿瘤干细胞的研究最早由Bonnet等在1997年研究急性粒细胞白血病发现白血病干细胞，随后涌现出大量的实体瘤干细胞研究。

    肿瘤的发生与成体干细胞密切相关，许多肿瘤常起源于干细胞的突变或分化停止。人们同样发现肿瘤细胞与干细胞有着惊人的相似性，二者均具备很强的自我更新能力。Mary Hendrix 发现转移的肿瘤细胞在很多方面与干细胞相似，除了表面分子标志相似外，还具有干细胞的多能性。随着肿瘤干细胞被人们逐渐认识后，大量的实体肿瘤干细胞的研究相继问世，包括乳腺癌、脑肿瘤、骨肿瘤等研究。最近，国内有膀胱癌、前列腺癌肿瘤干细胞研究的课题在进行中。肿瘤干细胞的研究将可能进一步揭示肿瘤的生物学行为，可以更好地指导肿瘤治疗，选择性的杀伤肿瘤干细胞从而切断肿瘤的起源，可能在预防肿瘤复发和转移方面有重要的意义，也可以通过检测肿瘤干细胞的特殊或特异的分子标记物早期诊断肿瘤，评价治疗效果和评估预后。

    2  细胞凋亡与肿瘤

    大量的研究充分证明了肿瘤发生发展与细胞凋亡状态密切相关。细胞的程序死亡(凋亡)受到抑制时细胞大量增殖，使肿瘤发生、发展、复发，也可使肿瘤产生化疗耐药。细胞凋亡有两个主要的调节通路：一是bcl2/bax等凋亡相关蛋白的调节使细胞色素C释放，然后活化凋亡效应蛋白caspase9、caspase3、PARP，最终使DNA断裂细胞凋亡；另一个是Fas与细胞表面的FasL作用，激活了caspase8、caspase3、PPAR等使细胞发生凋亡。在细胞凋亡的过程中这些效应蛋白caspases起着关键作用。而这些凋亡效应蛋白受一组凋亡抑制蛋白(inhibitors of apoptosis, IAPs)的调控。LIVIN和XIAP基因是新近发现的凋亡抑制蛋白家族新成员，可抑制凋亡效应蛋白caspase3，7，9等的活化，使细胞逃避凋亡。近几年国内外研究发现LIVIN和XIAP在膀胱癌组织中高表达，提示可能与膀胱癌发生、发展和复发相关。将XIAP基因转入膀胱癌细胞T24可使细胞凋亡受到抑制，细胞增殖活性增强。这些研究均表明凋亡抑制蛋白与移行细胞癌的发生和复发有着不可分割的联系。

    大多数化疗药物是通过使细胞凋亡而发挥抗癌作用的。XIAP高表达的膀胱癌显示了对化疗药物的耐药性，是因为XIAP使肿瘤细胞凋亡受到抑制而产生抗药作用。在肾癌的研究中发现MDR1、GSTπ、topoⅡ等基因高表达是肾癌显示了强的抗化疗作用。针对泌尿系肿瘤化疗耐药的研究结果，大量的逆转耐药的研究也在展开，通过各种分子生物学手段阻断不同耐药基因或凋亡抑制蛋白的表达，在体外实验和动物实验中获得了明显的逆转耐药的作用。但是MDR (multidrug resistance)机制是一个极其复杂的过程，它通过不同的传导通路中多个基因的相互作用。因此，单一机制的研究远不能解决肿瘤耐药的问题，肿瘤耐药研究的展望包括：①多因素耐药的相互作用机制；②细胞凋亡和凋亡抑制与化疗耐药机制的研究。

    细胞凋亡与肿瘤的发生、发展、复发和化疗耐药密切相关，深入研究细胞凋亡将可能阐明肿瘤发生、发展和耐药机制，也将是解决临床实际问题的基础。

    3  血管生成与肿瘤

    新生血管的形成是肿瘤生长的基本条件。早在1863年，Virchow就注意到肿瘤组织中血管绝对数急剧增加，1945年Algire提出了肿瘤新生血管 (neovascularization)的新概念。研究提示肿瘤生长分为两个时期：①血管形成前期，癌细胞的营养供应主要依靠周围组织的弥散作用；②血管期，当癌组织＞2-3mm或癌细胞数＞107时，肿瘤内出现新生血管。肿瘤细胞分泌多种促血管生成因子(VEGF，TGF，PDGF等)，它们促进内皮细胞迁移并形成新生血管。肿瘤血管为肿瘤细胞提供营养，同时为肿瘤转移提供了途径。肿瘤血管形成机制及通过阻断肿瘤血管进行防癌、治癌在几乎所有肿瘤研究中均有大量报道，包括肾癌、膀胱癌、前列腺癌等，其中对肾癌的研究具有突破性进展。VEGF在肿瘤血管形成中起到关键作用，人们针对VEGF传导通路已经研制出多个分子靶向治疗药物，包括单靶点药物和多靶点药物，其中多靶点药物Sorafinib和Sunitinib于2005年和2006年先后被美国FDA批准治疗晚期肾癌。这些药物显示了较好的临床治疗效果。在研究中人们先后发现了多个肿瘤血管生成的抑制因子，包括血管生成抑制素(angiostatin, AS)和内皮抑素(endostatin, ES)等，AS可作用于血管内皮细胞使其发生凋亡，ES可抑制内皮细胞迁移并促进其凋亡。

      4肿瘤标记物的研究

    肿瘤标记物是在某一肿瘤特异性表达或分泌(或释放)，在其他肿瘤组织或正常组织不表达或低表达(低分泌或释放)的分子，即分子标记物(molecular marker)或生物标记物(biomarker)。根据其临床功能可将肿瘤生物标记物分为：①肿瘤诊断，用于肿瘤早期诊断或治疗后的随访，肿瘤复发的早期诊断；②预后判断，用于判断肿瘤手术或治疗后无疾病生存或无进展生存；③化疗、放疗敏感性判断。肿瘤生物标记物的取材包括组织、血液、尿液、腹水和其他体液。泌尿系肿瘤生物标记物以膀胱癌、前列腺癌、睾丸癌等的研究最为广泛和深入。

    PSA是近20余年来前列腺癌诊断中的主要肿瘤标记物，用于前列腺癌的筛查、诊断、预后判断和随访。但由于PSA的特异性和敏感性较低，因此人们不断寻找更具有特异性和敏感性的标记物。PCA3是前列腺癌特异表达的基因，检测血PCA3mRNA特异性高于血PSA。最近研究发现检测尿PCA3/PSA mRNA(前列腺按摩后第一次尿)的特异性和敏感性明显高于血PSA，其诊断前列腺癌的特异性为76%-82%，敏感性为50%-63%，而同一组患者血PSA特异性仅为22%-42%(2006年AUA资料)。早期前列腺癌抗原(early prostate cancer antigen, EPCA)在前列腺癌特异表达，其前列腺癌诊断敏感性达80%，特异性84%。EPCA有EPCA 2.19和EPCA 2.22两个亚型。EPCA 2.19的界值为0.5ng/mL时，前列腺癌诊断敏感性为93%，特异性100%；EPCA 2.22的界值为30ng/mL时，前列腺癌诊断敏感性为96%，特异性100%。同一组患者PSA的特异性仅为37%。EPCA 2.22有助于区分局限性和非局限性前列腺癌。RM2抗原表达于前列腺癌细胞和间质，前列腺癌时有大量的RM2释放入血，因此检测血RM2有助于前列腺癌的诊断，尤其是PSA<10ng/mL时有一定帮助。

    膀胱癌的诊断和随访多年来依靠尿细胞学。尿细胞学的特异性很高(96%-100%)，但敏感性较低(38%-54%)。近年来人们从尿中找到了许多尿路上皮癌的生物标记物，如BTA在膀胱癌诊断特异性为92%，敏感性100%；NMP22的特异性77%-87%，敏感性为85%-91%；Telomerase的特异性95%，敏感性80%。此外，还有ImmunoCyt/uCyt+、soluble Fas、Survivin、MMP2、MMP9、Cox2、CD24等对尿路上皮癌的诊断均有一定特异性和敏感性。其中BTA、NMP22和ImmunoCyt/uCyt+已被FDA批准作为尿路上皮癌的临床应用。研究发现膀胱癌组织中高表达XIAP、MDR1等与化疗耐药密切相关，这对于判断膀胱癌化疗耐药或逆转耐药的研究奠定了基础。对于尿路上皮癌，这些生物标记物取代尿细胞学而应用于临床，仍有待于提高它们的特异性或寻找更具有尿路上皮癌特异性的生物标记物。

    5  我国在泌尿系肿瘤基础研究中存在的问题

    医学基础研究在中国与美国和欧洲相比有着一定的差距，包括在泌尿系肿瘤的基础研究。归纳起来，在我国基础研究还存在以下几个问题：

    5.1  缺乏系统性和连续性  医学基础研究是根据某种生物现象或临床出现的问题进行探索，研究其发生的原因和过程，并解决问题，即所谓“还原因果”。解决某个生物现象或临床问题需要连续不断的系统性研究，单纯追求时髦或盲炒热点，“打一枪换一个地方”不仅不能“还原因果”，解决实际问题，反而造成极大的浪费。因此，一个好的实验室或一个好的课题组的研究方向应该高度集中，研究内容具有系统性和连续性。

    5.2  缺乏创新性  科学技术的发展日新月异，许多创新性的研究不断涌现。但是，通过国内许多申请的科研项目和发表的大量文章来看，存在着对创新性的认识偏差：①认为别人没有做过的科研工作就是创新性的工作。创新性的科学研究应该是不仅具有新颖性(即他人没有做过的工作)，更重要的是具有突破性的思想和工作；②移植工作。认为在其他肿瘤中研究过，但在某一肿瘤中没人做过。这种情况如果对某一肿瘤具有独特的相关性，可能会得到突破性结果，但绝大多数情况属于重复工作。

    5.3  重复工作  设计一个科研项目需要充分了解国内国际在该领域的研究现状，设计出具有创新性课题，避免重复工作。在中国因条件限制医学基础研究多年来落后于美国和欧洲，多数情况下属于追随科学。另外，因急于发表文章，急于求成或为发表文章而做科研，极易造成重复研究。在中国许多实验室虽然资金投入和设备条件不及欧美国家，但在中国具有大量的研究资源和人种地区的特点。从追随科学到自创科学是我们努力的方向。

    5.4  研究方法单一  表现在通过单一研究方法(如免疫组化或原位杂交等)所得结果得出某一结论，这种情况往往是不完全或偏差的结果，也不符合科学的严谨性。研究和解释某一现象，如某一基因表达高或低，或表达改变导致下游传导通路改变和最终的生物现象的改变，应该在不同的分子水平如DNA、RNA、蛋白等水平分别研究，通过多种途径和方法证明这一现象。

    5.5  单纯追求新方法和技术  目前存在某种偏差的认识，认为应用了新技术和方法(如siRNA、蛋白组分析、干细胞技术等)就能申请到科研项目和在好的杂志发表文章。方法和技术是为科学研究服务的工具，人们不断地研究开发新技术和新方法目的是为了更好地服务于科学研究。利用新技术和方法能更好的得到我们想要的研究结果是最终目的。

    5.6  规范科研行为  科学研究需要严谨的、实事求是的科学态度，来不得半点虚伪和假的东西，也不得抄写和挪用他人的东西。进行科学行为的教育和规范是科学研究正常发展的保证。

作者单位：(北京大学泌尿外科研究所，北京 100034)