第二节　端粒和端粒酶与肿瘤的起始

端粒酶是一种由蛋白质和RNA构成的核糖核蛋白体（RNP）。在绝大多数真核生物细胞中，端粒的长度都是通过端粒酶维持的。人类细胞端粒酶活性水平较低，使得早期对人类端粒酶的研究受到了很大限制。1994年，Kim创立了测定端粒酶活性的TRAP（telomere repeat amplification protocol）法，用裂解缓冲液代替原低渗液，提高了细胞的裂解程度，并引入聚合酶链反应（PCR），使反应的灵敏性大大提高。至今已在大多数人类恶性肿瘤中测到了端粒酶活性，而在正常体细胞中，除生殖细胞、骨髓造血干细胞及外周淋巴细胞外，端粒酶的活性难以检测到。由于肿瘤细胞是无限增殖的细胞，不会衰老，而90%的肿瘤细胞都具有端粒酶的表达，因此，端粒酶的活性与表达程度和肿瘤的发生、发展及转归间的关系便成为近年来肿瘤研究领域关注的热点。实验表明，多种恶性肿瘤中表达端粒酶活性，而肿瘤周围邻近组织很少表达端粒酶活性；端粒酶的活性与肿瘤的恶性程度和预后密切相关，端粒酶在恶性肿瘤发展中的作用日益明晰。

正常的线状DNA末端和内源性DNA双链片段都是DNA修复酶的潜在底物，端粒的作用就是避免由DNA修复酶不适当激活而引起的染色体不稳定。端粒的缩短会失去染色体帽子功能，引起DNA修复酶激活，使染色体溶解，当溶解的染色体进入细胞分裂周期，溶解物在有丝分裂的末期断裂，形成染色质桥，连接姊妹染色体，染色体的断裂形成新的染色体断端，它们在下一次的细胞分裂中再次溶解，再次形成染色体桥，如此循环，易造成染色体的增加、丢失和染色体片段的重排。染色体的不稳定是人类肿瘤形成的特征之一，端粒的缩短诱发的染色体不稳定增加了肿瘤始发的机会，在端粒酶缺失的mTERC^-/-鼠中亦发现，端粒的失功能引起的染色体不稳定是肿瘤发生的前期事件之一。在人类肿瘤，端粒的缩短在肿瘤的很早阶段就可以观察到，表明肿瘤由端粒失功能的细胞始发。同该假说相符，末期桥连在结直肠腺—癌交界性肿瘤中明显增多。同时，与端粒缩短有关的染色体不稳定和肿瘤风险的增加在一些慢性疾病，如溃疡性结肠炎中也有体现；在人肝细胞癌中，与端粒的缩短相关的肿瘤非整倍体的增多和特殊染色体连接的形成已是其的特征之一。

端粒缩短客观上又可以抑制肿瘤的发生，端粒随每次的细胞分裂周期而缩短，端粒的缩短使体细胞的分裂能力只有50～80个细胞周期。缩短到一定程度，以细胞周期的永久停止和DNA细胞破坏通路的激活为特征，促使衰老细胞走向凋亡，越来越多的证据表明端粒的缩短可以限制衰老器官细胞、慢性高转化疾病细胞的增殖能力，故它也可以被认为是一种肿瘤抑制机制。在端粒酶缺失的mTERC^-/-实验中也发现：端粒的缩短对肿瘤的形成有双重作用：促进早期肿瘤的发生，但同时抑制肉眼可见的、晚期肿瘤的演进和发展。

端粒酶在肿瘤发展中的作用常被认为是保持端粒的稳定，防止端粒的耗竭，新近发现，端粒酶在诱导肿瘤发生、新血管的生成、抑制细胞分化等方面亦有独立于端粒之外的生物学功能，皮肤角质细胞表达端粒酶hTERT催化亚单位的转基因小鼠，在化学致癌物质的诱发下很容易发展为皮肤癌，这种致癌方式和端粒的长度无关，相同的，hTERT在另一个转基因小鼠中的多种组织中表达，引起了乳腺上皮内的新生物和浸润性乳癌，同样和端粒的长度无关。研究还发现，发卡状的siRNA特异性的攻击人端粒酶，可以迅速的抑制肿瘤，也与端粒的长度和p53基因无关，敲除端粒酶的RNA，可以阻止肿瘤的血管形成和肿瘤转移，从而快速抑制肿瘤。hTERT新功能的分子机制有待于进一步研究，普遍认为hTERT通过参与某种信号转导途径，进而调控基因转录，刺激生长相关基因的表达来控制癌细胞的增殖。