病毒致瘤的機理，是病毒學(xué)和腫瘤學(xué)目前集中研究的課題之一，而且已經(jīng)取得迅速進(jìn)展。業(yè)已證實(shí)，生物體細胞中含有正常的原癌基因(proto－oncogene)，它們是負責細胞生長(cháng)及分化的一大類(lèi)基因簇，與個(gè)體發(fā)育、組織損傷的修復及再生密切相關(guān)。原癌基因在生物進(jìn)化過(guò)程中其結構高度保守，在所有真核生物之間具有高度同源性，被認為是生命所必需的看家基因(house－keepergenes)。原癌基因在細胞中的表達嚴格受時(shí)間(發(fā)育階段、細胞周期)、空間(組織和細胞類(lèi)別)和程序(前后次序)的控制，在不同細胞中起著(zhù)不同的調節生長(cháng)和分化的作用。在生物進(jìn)化過(guò)程中，原癌基因可被某些反轉錄病毒所攝取，經(jīng)過(guò)加工(去除內含子，改變3'末端和5'末端等)后，形成病毒癌基因(v－onc)。除原癌基因外，在正常細胞染色體上原癌基因的附近還有所謂的抑癌基因(antioncongene)，抑癌基因適當地抑制原癌基因的表達，對控制細胞分裂有重要意義。 在外界的物理、化學(xué)及生物學(xué)等因素的作用下，原癌基因(又叫細胞原癌基因,簡(jiǎn)稱(chēng)為c－onc)發(fā)生結構、位置等改變并出現異常表達，從而導致細胞的癌變。原癌基因因結構、位置等改變而出現異常表達，即正常c－onc在錯誤的部位或錯誤的時(shí)間內發(fā)生過(guò)度的或不適當的表達的現象,稱(chēng)為細胞原癌基因活化。引起細胞原癌基因活化的機理包括:①插入突變:反轉錄病毒的前病毒在整合到細胞染色體上時(shí)，可能插入原癌基因附近，在前病毒增強子或啟動(dòng)子控制下，原癌基因呈現高水平表達,如禽白血病前病毒插入c－myc基因上游，后者的表達產(chǎn)物比正常情況下增加30～100倍，說(shuō)明c－myc在禽白血病前病毒LTR調控下引起非生理性表達；②原癌基因轉位:在人的Burfzitt淋巴瘤病毒(一種皰疹病毒)引起的腫瘤細胞內，8:14號染色體發(fā)生轉位，8號染色體上的c－myc基因轉移至免疫球蛋白基因的并置部位(juxtaposition)，c－myc在免疫球蛋白調控序列的控制下出現異常表達；③原癌基因擴增:在人的某些癌細胞系中，發(fā)現c－ras基因拷貝數比正常增加30倍以上，其相應的mRNA和蛋白質(zhì)也同時(shí)增加。研究表明，SV40病毒的T抗原和腺病毒5型(Ad5)的E1A蛋白可以誘導原癌基因的擴增。腺病毒E1A蛋白還可以刺激宿主細胞DNA的合成和細胞分裂。原癌基因的擴增不僅限于其本身，還可能包括原癌基因的旁側序列；④原癌基因的點(diǎn)突變:由病毒感染造成細胞染色體發(fā)生點(diǎn)突變的原因至少有兩方面。一是病毒的全基因組或部分片段整合到宿主細胞DNA上，可能造成染色體個(gè)別堿基的改變，或干擾整合部位DNA聚合酶的錯誤監視系統(proofreadingsystem)；二是在同源重組過(guò)程中,病毒基因首先重組到細胞染色體中，整合病毒在從細胞染色體釋出的過(guò)程中可能攜帶細胞的正�；�。由于病毒復制速度遠遠高于宿主細胞，因此發(fā)生點(diǎn)突變的機率也高于宿主細胞。當病毒攜帶的細胞基因突變后，往往不影響病毒的復制。這種病毒DNA可能以同源重組的方式將點(diǎn)突變的細胞基因再次重組到細胞中。如果突變的細胞基因為原癌基因，則可能引起細胞癌變。如c－src為細胞原癌基因，將c－src基因重組到反轉錄病毒中，感染正常細胞，病毒中的c－src基因高度表達，并不引起細胞癌變，但將人工制造的點(diǎn)突變c－src基因插入反轉錄病毒，再感染細胞，則可引發(fā)細胞癌變。研究發(fā)現,在腫瘤細胞中src、ras和fms等癌基因都有點(diǎn)突變的發(fā)生。從蛋白質(zhì)水平看，點(diǎn)突變可能提高腫瘤蛋白的穩定性或細胞定位能力，與底物結合的穩定性也提高了，但一般并不直接參與細胞的癌變過(guò)程，目前尚不清楚癌基因蛋白在細胞癌變過(guò)程中的具體作用。在腺病毒反復感染的細胞DNA中,發(fā)現抑癌基因出現甲基化，從而失去抑制細胞癌變的作用。DNA甲基化是通過(guò)甲基化酶進(jìn)行的。甲基化酶可以象限制性?xún)惹忻敢粯釉谔囟ǖ腄NA序列上對堿基進(jìn)行甲基化。甲基化后，相應的內切酶不能在此位點(diǎn)上水解DNA。在染色體中，癌基因與抑癌基因往往處在相鄰的位點(diǎn)上。在正常細胞中，癌基因受到抑癌基因的控制，從而維持細胞的正常分化。造成抑癌基因失活的原因很多，病毒感染是其中的原因之一。病毒不僅可以通過(guò)將其基因整合然后釋出細胞染色體而引起基因突變，某些病毒編碼的蛋白質(zhì)還可以通過(guò)與抑癌蛋白結合，干擾細胞蛋白質(zhì)磷酸化過(guò)程等方式影響抑制基因的活性，進(jìn)而使細胞的癌基因擴增和過(guò)度表達，最終導致癌變。例如RB1是一個(gè)重要的抑癌基因，在正常生理條件下RB1蛋白的作用在于調節G0/G1期的細胞分化。TGF－β1是一個(gè)促進(jìn)細胞分裂的蛋白質(zhì)，RB1蛋白與之結合后可以抑制細胞的分裂。RB1蛋白被磷酸化后則失去與TGF－β1蛋白結合的能力，引起細胞癌變。很多病毒蛋白質(zhì)也可與之結合，引起抑制蛋白失活。這些病毒包括腺病毒E1A、SV40和多瘤病毒的T抗原、乳頭狀瘤病毒的E7等。另外一些病毒的感染能促進(jìn)RB1蛋白的磷酸化，導致RB1蛋白失活。DNA和RNA腫瘤病毒都有可能使抑癌基因失活。如上所述,反轉錄病毒在生物進(jìn)化過(guò)程中攝取生物細胞的原癌基因，經(jīng)過(guò)各種加工后成為病毒癌基因(v－onc)。因此v－onc一般同其祖代c－onc有明顯不同，由v－onc編碼的蛋白質(zhì)在功能或酶特性上也有所改變。當v－onc隨前病毒整合到宿主細胞時(shí)，在前病毒中LTR啟動(dòng)子和增強子的強有力的調控下，獲得非常高水平的表達。反轉錄病毒這種從正常細胞獲得原癌基因，成為v－onc,再轉移給其它細胞的過(guò)程稱(chēng)為癌基因的轉導。反轉錄病毒的致癌特性，是由于轉導癌基因的高效表達,或是由于病毒癌基因編碼的蛋白質(zhì)與相應的細胞原癌基因編碼的蛋白質(zhì)存在明顯不同的結果。最后應當指出，某些腫瘤并非由單一原因引起。細胞內的有限數量的原癌基因可能是化學(xué)致癌劑、放射線(xiàn)和病毒癌基因的共同靶位點(diǎn)；細胞轉化的發(fā)生可能也是兩個(gè)或更多個(gè)癌基因產(chǎn)物共同作用的結果。不僅如此，一種病毒，如雞成紅細胞增生癥病毒含有erbA和erbB兩個(gè)v－onc;多型瘤病毒中含有Py－t、Py－mT和Py－T三個(gè)v－onc。牛乳頭狀瘤病毒的誘癌作用機理也是多方面的，包括病毒基因產(chǎn)物對宿主細胞轉錄調節、刺激宿主細胞DNA合成、與細胞產(chǎn)生的抑癌蛋白(如Rb和p53)結合等，病毒產(chǎn)物還能在細胞質(zhì)中與細胞膜信息轉遞蛋白結合，從而影響細胞之間的信息轉遞。這就是腫瘤發(fā)生中的所謂多步驟致癌機制。
在動(dòng)物中引起腫瘤的RNA腫瘤病毒即反轉錄病毒及其癌基因見(jiàn)表7-2。【JZ】【HT5”H】表7-2引起腫瘤的動(dòng)物RNA病毒【HT6SS】【BG(】【BHDFG3，WK12*2ZQ，WK7ZQ，WK13ZQ，WK8ZQ，WK11ZQW】病毒【】病毒癌基因【】癌基因產(chǎn)物生物學(xué)活性【】產(chǎn)物分布【】病變種類(lèi)【BHDG1*2】Rous肉瘤病毒【】sre【】酪氨酸蛋白激酶【】胞漿或胞膜【】雞肉瘤【BHDW】Fujinami肉瘤病毒【】fps【】酪氨酸蛋白激酶【】胞漿或胞膜【】雞肉瘤【BH】貓肉瘤病毒【】fes【】酪氨酸蛋白激酶【】胞漿或胞膜【】貓肉瘤【BH】Yamaguschi肉瘤病毒【】yes【】酪氨酸蛋白激酶【】胞漿或胞膜【】雞肉瘤【BH】GardnerRasheecl肉瘤病毒【】fgr【】酪氨酸蛋白激酶【】胞漿或胞膜【】貓肉瘤【BH】UR2肉瘤病毒【】ros【】酪氨酸蛋白激酶【】胞漿或胞膜【】雞肉瘤【BH】McDonough肉瘤病毒【】fms【】酪氨酸蛋白激酶【】胞漿或胞膜【】貓肉瘤【BH】Abelson白血病病毒【】abl【】酪氨酸蛋白激酶【】胞漿或胞膜【】小鼠白血病、淋巴瘤【BH】Moloney肉瘤病毒【】mos【】絲/蘇氨酸蛋白激酶【】胞漿【】小鼠肉瘤【BH】3611小鼠肉瘤病毒【】raf【】絲/蘇氨酸蛋白激酶【】胞漿【】小鼠肉瘤【BH】成紅細胞增生癥病毒【】erbB【】酪氨酸蛋白激酶或同源【】胞漿或胞膜【】雞成紅細胞增多癥【BH】狨猴肉瘤病毒【】sis【】與血小板生長(cháng)因子相關(guān)【】胞漿分泌【】POGF－B同源【】狨猴肉瘤【BH】Harvey肉瘤病毒【】Ha－ras【】GTP結合蛋白【】胞膜內側【】大鼠肉瘤、紅白血病【BH】Kirsten肉瘤病毒【】ki－ras【】GTP結合蛋白【】胞膜內側【】大鼠肉瘤、紅白血病【BH】MC29髓細胞瘤病毒【】myc【】未知【】細胞核【】雞肉瘤、癌、髓細胞瘤【BH】禽類(lèi)髓細胞增生癥病毒【】myb【】未知(DNA結合蛋白)【】細胞核【】雞髓細胞增生【BH】FBJ骨肉瘤病毒【】fos【】未知【】細胞核【】小鼠骨肉瘤【BH】SK770病毒【】ski【】未知【】細胞核【】雞鱗狀細胞癌【BH】雞紅細胞增生癥病毒【】erbA【】與糖皮質(zhì)激素受體相關(guān)【】胞漿【】成紅細胞增生及肉瘤【BH】小鼠乳腺瘤病毒【】【】【】【】小鼠乳腺病【BH】雞白血病病毒【】【】【】【】雞淋巴瘤、白血病【BH】牛白血病病毒【】【】【】【】牛白血病【BG)F】
【HT5SS】由表中可以看出，反轉錄病毒成員較多，v－onc基因的種類(lèi)及組成也不一樣。但它們致癌的機理是相似的。不含病毒癌基因的反轉錄病毒，也有一定的致癌作用，其致癌的機理除了上面提到的插入突變等幾種以外,還有一個(gè)反向激活機制,即反轉錄病毒中的基因可以編碼一種蛋白質(zhì)即TAT因子，該因子具有調控病毒自身基因(如LTR)或宿主細胞基因(如原癌基因)表達的作用。牛白血病病毒及人T細胞白血病病毒的TAT因子可以激活白細胞原癌基因。如前所述，在動(dòng)物體內能夠找到與這些病毒癌基因(v－onc)相對應的細胞原癌基因(c－onc)。它們之間具有序列同源性，但v－onc在結構上與c－onc不完全相同，是改變了的c－onc。c－onc在正常情況下僅對細胞的生長(cháng)刺激發(fā)生暫時(shí)性的反應。每種細胞原癌基因只在某些特定細胞中(如c－src在腦細胞中，c－fos在巨噬細胞中)發(fā)生適量表達。原癌基因一旦發(fā)生改變即可能被激活而成為癌基因，進(jìn)而異常表達對細胞生長(cháng)具有調節作用的重要蛋白質(zhì)，引起細胞的轉化和無(wú)拘束的生長(cháng)。雖然許多反轉錄病毒的v－onc基因在細胞基因中都可以找到相應的c－onc基因。但是某些c－onc基因，例如人的N－ras、N－myc、met、Blym和Tlym基因并沒(méi)有發(fā)現相應的v－onc基因。因此，是否還存在著(zhù)新的致瘤病毒或類(lèi)似的致瘤因子，是一個(gè)值得探討的課題。引起腫瘤的DNA病毒也較多。在DNA病毒中沒(méi)有發(fā)現類(lèi)似于細胞原癌基因的核酸序列。DNA病毒的致瘤機理與RNA病毒有很大的不同，不同DNA病毒之間的致癌基因及致癌機理也不一樣。表7-3列舉了動(dòng)物中的DNA致瘤病毒。
【HT5”H】【JZ】表7-3引起腫瘤的DNA病毒【HT6SS】【BG(】【BHDFG4，WK10ZQ，WK10ZQ，WK12ZQ，WK9*2ZQ，WK8ZQW】【HJ*8】病毒【】致癌基因及相關(guān)基因【】產(chǎn)物功能【】產(chǎn)物部位【】致癌種類(lèi)【BHD】EB病毒【】EBNA2【】?【】?【】鼻咽癌【BHDW】馬立克氏病毒【】IE【】?【】?【】淋巴細胞瘤【BHDW】腺病毒【】E1AE1B【】調節轉錄?【】胞核/胞漿核膜/胞膜/內質(zhì)網(wǎng)【】【BH】SV40【】SV－tSV－T【】?起始DNA合成，調節轉錄，和P53結合【】胞漿胞核、胞膜【】猴多型瘤【BH】多瘤病毒【】Py－tPy－mTPy－T【】?結合并調節c－src產(chǎn)物結合并調節c－yes產(chǎn)物【】胞漿胞膜胞核【】小鼠多種實(shí)體瘤【BH】牛乳頭瘤病毒【】E7【】?【】?【】乳頭瘤和多種瘤【BH】嗜肝DNA病毒【】X基因【】?【】?【】肝癌【BH】野兔痘病毒(粘液瘤病毒、纖維瘤病毒)【】早期19K蛋白基因【】類(lèi)似表皮生長(cháng)因子作用【】?【】粘液瘤、纖維瘤【BG)F】【HJ*2】
【HT5SS】人的EB病毒是引起人鼻咽癌的重要致病因素。它是目前皰疹致瘤病毒中研究較為深入的病毒之一。研究發(fā)現，在非洲Buritt氏淋巴瘤的大多數細胞中具有EB病毒的基因組DNA，雖然某些以整合的形式存在，但一般是以可自動(dòng)復制的附加體游離形式存在。體外對細胞進(jìn)行培養，只產(chǎn)生核抗原而不產(chǎn)生病毒。在轉化細胞中還發(fā)現了特征性的染色體變化，即8號:14號染色體轉位。雞的馬立克氏病病毒轉化T淋巴細胞，使其增生，產(chǎn)生致死性的淋巴細胞白血病。轉化的T細胞中含有病毒DNA，DNA高度甲基化，這是與非轉化細胞中病毒DNA的最明顯區別。轉化細胞中還有病毒特異性磷酸化蛋白(pp36/39和pp24)。小鼠多型瘤病毒、SV40病毒和一些人腺病毒可以誘發(fā)新生嚙齒動(dòng)物產(chǎn)生惡性腫瘤。在病毒引起的轉化細胞中，可以發(fā)現整合的病毒DNA。多型瘤病毒和SV40病毒的基因以完整的形式整合，腺病毒整合的基因則呈現部分缺失。整合的基因中，一些病毒早期基因呈現高水平表達，由其編碼的產(chǎn)物稱(chēng)為腫瘤抗原(T或t抗原)。小鼠多型瘤病毒mT基因的產(chǎn)物mT抗原，與反轉錄病毒的v－ras基因產(chǎn)物相似，具有導致細胞形態(tài)轉化的作用，并能使細胞生長(cháng)失去貼壁性；小鼠多型瘤病毒的T基因產(chǎn)物T抗原，和腺病毒的E1A產(chǎn)物與反轉錄病毒的v－myc基因產(chǎn)物相似，具有減少細胞對血清的依賴(lài)性和加強細胞永久傳代性的作用。牛乳頭瘤病毒(BPV)在牛引起乳頭等無(wú)毛皮膚或粘膜部位瘤或疣的形成，屬良性腫瘤，可自行消失，但有時(shí)在協(xié)同因子(紫外線(xiàn)照射，采食蕨類(lèi)植物)作用下也會(huì )轉化。BPV在試管中可轉化牛及小鼠細胞，在嚙齒動(dòng)物可誘發(fā)纖維瘤。但有研究表明，BPV轉化細胞時(shí)，其DNA不一定整合到細胞DNA中。病毒基因組在癌細胞中只有一小部分轉錄，病毒DNA對維持細胞的轉化狀態(tài)是必需的。應用干擾素處理BPV轉化細胞，可使病毒DNA消失，細胞回復正常。嗜肝DNA病毒除了人的乙型肝炎病毒外，土撥鼠肝炎病毒、地松鼠肝炎病毒、鴨乙型肝炎病毒在相應宿主內廣泛傳播。引起急性和慢性肝炎。病毒DNA能整合到宿主細胞染色體中，常導致持續性感染和各種后遺癥，最后引起免疫復合癥及肝癌。野兔痘病毒包括粘液瘤病毒和纖維瘤病毒，粘液瘤病毒主要感染南美洲烏拉圭和巴西的野兔，引起局部良性粘液瘤，瘤體內有星狀粘液瘤細胞和胞漿內包涵體。纖維瘤病毒感染兔后形成皮下圓形腫瘤，腫瘤由紡錘形的結締組織細胞構成。研究表明，大多數DNA病毒參與癌變作用的基因均為早期基因。對病毒本身，這些基因的功能在于調節病毒基因的表達或復制,維持一定量的游離病毒DNA拷貝。早期基因的表達由多種因素調控，包括多聚啟動(dòng)子、翻譯起始點(diǎn)和內含子刪除等。
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