端粒是真核生物染色体末端的特殊结构，由重复排列的六核苷酸5′-TTAGGG-3′组成，对维持染色体的稳定及染色体的完全复制有重要作用，其功能有三^［1］：①保护末端免于降解；②防止染色体断裂及互相融合，维持结构的稳定性；③在端粒酶的作用下复制。其正常的人体细胞，端粒随细胞分裂而进行性缩短，当缩短到一定程度，细胞停止分裂，随之衰老、死亡。与正常细胞相反，恶性肿瘤细胞随着分裂，其端粒长度稳定不变，或不表现出净缩短，从而使肿瘤细胞具有永生化性，这是由于端粒酶的激活所致。1989年Morin^［2］首次在人的癌细胞系中发现了端粒酶。端粒酶是一种特异性逆转录酶，以端粒末端含有的鸟嘌呤单链为特异识别位点，并以自身RNA为模板，在复制期(S)的线性染色体末端添加TTAGGG重复片段，以弥补染色体由于细胞分裂出现的末端进行性缩短，保持端粒的长度不变，使细胞获得无限增殖能力，导致细胞的永生化和肿瘤的发生。

1端粒酶与恶性肿瘤的发生和发展

端粒酶的激活是恶性肿瘤发生学上的一个共同途径，而端粒酶则是各种恶性肿瘤细胞的一个共同的分子标志物^［3］。在端粒酶活性没有表达的体细胞，随细胞分裂端粒持续缩短，当达到一个关键长度时，经信号传导使细胞分裂停止，细胞进入死亡Ⅰ期(mortality stage 1)，称为M₁期^［4］，此期端粒DNA还相当长。抑癌基因失活或癌基因活化及DNA病毒(SV40，HPV)转染可使细胞发生转化，越过M₁期而继续分裂，端粒DNA的进一步丢失使端粒缩短达到极限，此时期细胞不仅不能增殖，也不能生存，进入死亡Ⅱ期(moreality stage 2)M₂期。越过这二阶段的细胞具有无限的分裂能力变为永生化细胞。体细胞达到永生化，需要抑癌基因失活，同时阻止端粒DNA的缩短，后者需要端粒酶的存在，SV40大T抗原所致的永生化细胞，通过将T抗原失活，M₁期复出现，细胞增殖停止，但却保存有端粒酶活性。正常机体内的细胞除了生殖细胞、造血干细胞、表皮基等具有永生化细胞外，其他的大多数体细胞的分裂能力都是有限的，这些细胞要无限地分裂、增殖，必须首先获得永生性。端粒酶的激活使这些细胞无限增殖，而导致肿瘤的发生。

端粒酶在肿瘤发生的哪一阶段活化也是目前探讨的问题。通过对恶性胃肠肿瘤和前列腺癌的分析表明，端粒酶活化通常发生在致癌过程的早期阶段^［5］。对17例早期胃癌及89例进展期胃癌病人肿瘤组织的端粒酶活性检测发现，其阳性表达率分别为70.6%和85.4%，表达的强度以进展期胃癌最高，且与肿瘤的进展相关。表明端粒酶的活化不仅是胃癌发展的晚期事件，而且也可能是胃癌发生的一种早期标志^［6］。随着肿瘤的发展，端粒酶的活性也增高。Hiyama^［7］等通过对胃癌和乳腺癌的研究发现，端粒酶阳性者病灶较阴性者大，其淋巴结转移率高，且晚期肿瘤端粒酶阳性率明显高于早期肿瘤。而且端粒酶阳性患者的预后较差，提示端粒酶活性的检测可能成为判断预后的指标。

端粒酶的活性在恶性肿瘤中的阳性检出率是很高的，不同种类的肿瘤端粒酶的活性也不同，Shay等^［8］报告，头颈部肿瘤的阳性率为86%，小细胞肺癌的阳性率为100%，胰腺癌的阳性率为95%，卵巢癌和宫颈癌的阳性率为91%～100%。良性肿瘤和正常组织的阳性率为零。国内的大量研究也证明了端粒酶与恶性肿瘤的相关性，在恶性肿瘤的发生发展过程中起着重要作用，是目前最具特异性和普遍性的恶性肿瘤的标志物之一^［9］。

2端粒酶与恶性肿瘤的诊断

大量的研究表明，端粒酶可作为肿瘤诊断和预后的生物学标志。龚瑶琴等^［10］为评价端粒酶活性检测在恶性肿瘤诊断中的作用，采用银染端粒重复序列扩增方法对46例病理确诊的肿瘤标本进行了端粒酶活性分析。结果表明，在所检测的25例恶性肿瘤组织中，均检测到端粒酶活性，提示端粒酶活性可作为恶性肿瘤的生物学标记用于恶性肿瘤的诊断。

1994年Kim等^［11］建立了端粒重复序列扩增法，该方法能使端粒酶催化反应的产物以指数倍数增加，极大地提高了端粒酶活性检测的敏感性，使大规模检测端粒酶活性成为可能。与其他肿瘤标记物相比，用端粒酶活性检测进行恶性肿瘤诊断有以下优点：①端粒酶是通过维持端粒长度使细胞成为肿瘤细胞，因此，端粒酶活性与恶性肿瘤的关系比其它肿瘤标志物更直接；②端粒酶活性广泛存在于恶性肿瘤细胞，而通常良性肿瘤和正常体细胞中无活性，因此用端粒酶活性诊断恶性肿瘤具有高度特异性；③只要测定体系中含有3个恶性肿瘤细胞，即可用端粒重复序列扩增方法检测端粒酶的活性，因此，端粒酶活性检测的灵敏度高，检测所需标本少^［10］。

由于端粒酶的活性在肿瘤的早期表达较低，检测其表达比较困难，端粒酶成为恶性肿瘤的早期诊断标志物，还需提高端粒酶检测技术的敏感性。有报道在66例胃癌中56例(85%)可检测到端粒酶活性，15%(10例)无端粒酶活性，其中8例(80%)为早期胃癌^［7］。140例乳腺癌中130例(93%)表达端粒酶活性，10例无端粒酶活性表达的乳腺癌中7例(70%)为早期乳腺癌^［12］。端粒酶活性可作为鉴别良恶性肿瘤的诊断标志物。有人对原发性肝细胞癌(HCC)及癌旁组织、肝转移癌及其相应癌旁组织、肝良性肿瘤和正常肝组织中端粒酶的检测发现^［13］，在33例HCC中，有30例端粒酶表达阳性，阳性率为90.9%，33例癌旁组织中，有9例端粒酶阳性，阳性率27.3%。4例肝转移癌(3例大肠癌和1例乳腺癌)组织端粒酶均表达阳性；4例相应癌旁组织中，有2例端粒酶表达阳性，均为多发肝转移癌。6例肝良性肿瘤中，1例阳性者为肝脏炎性假瘤，5例阴性者为肝海绵状血管瘤。6例正常肝组织均阴性。端粒酶活性亦有助于预测肿瘤细胞的增殖能力及疾病的严重程度。Ohyashiki等^［14］人观察了急性淋巴细胞白血病患者单核细胞端粒酶活性，发现酶水平在疾病缓解期下降6倍，而疾病复发后又恢复到原来的水平。在急慢性白血病患者，疾病越严重，酶水平越高，而且具有高水平酶活性的急性淋巴细胞白血病患者难以治疗。神经母细胞瘤和胃癌组织中端粒酶高表达病例生存期明显低于端粒酶低或无表达病例^［14］。

3端粒酶与恶性肿瘤的治疗

端粒酶的激活是肿瘤发生和生长的关键，抑制端粒酶的活性就能抑制肿瘤的生长，使肿瘤细胞死亡。目前端粒酶抑制剂研究思路主要有：①基因治疗：通过阻断端粒酶RNA的模板作用抑制恶性肿瘤细胞端粒酶活性并导致细胞死亡。如反义核苷酸、反义肽苷酸和硫代反义核苷酸、核酶等，Feng等^［15］用反义hTR(人端粒酶RNA)转染人Hela细胞，结果发现端粒DNA序列逐渐丢失，在增殖23～26个周期以后细胞开始死亡。②逆转录酶抑制剂：Yegorov等^［16］发现AZT可抑制端粒酶功能，从而诱导鼠成纤维细胞瘤细胞发生衰老样改变。Gomez等^［17］发现长期用AZT治疗可缩短培养的Hela细胞的端粒序列。③细胞分化诱导剂：Sharma等^［18］用细胞分化剂视黄酸和维生素D₃分别诱导人早幼粒细胞白血病HL-60细胞分化为成熟的粒细胞和单核细胞，端粒酶活性明显被抑制，细胞停止于G₁期。张莉萍等^［19］用中药苦参提取液(主要成份是苦参碱)诱导人红白血病细胞株K562分化，发现分化的细胞端粒酶活性明显降低，细胞周期发生明显改变，G₁期细胞数由34.0%增加至47.6%，S期细胞数由56.9%显著降低为2.5%。抑制端粒酶活性后是否对人体的正常永生化细胞产生副作用也是一个必须考虑的问题。

综上所述，端粒酶已成为当前恶性肿瘤的最引人注目的生物标志物之一。但由于端粒酶的蛋白质成份尚未完全分离成功，端粒酶中蛋白质与RNA何者决定酶活性，端粒酶在肿瘤中如何激活等问题尚未解决，要将端粒酶检测和端粒酶抑制剂全面应用于临床，还有待于进一步的深入研究。

参 考 文 献

1Blackburn EH. Structure and founctoin of telomeres.Nature, 1991, 350:569.

2Morin GB.The human telomere transferase enzyme is a ribonucleoprotein that synthesizes TTAGGG repeats. Cell, 1989, 59:521.

3Rhyu MS. Telomeres, telomerase, and immortality. J Natl Cancer Inat, 1995,87:884.

4Wright WE, et al. Reversible cellular senescence; implications for immortalization of normal human diploid fibroblasts. Mol Cell Biol, 1989,9(7):3088.

5Tahara H, Kunlyasu H, Yasul W, et al. Telomerase activity in preneoplastic and neoplestic gestrone and colorectal lesions. Clin Cancer Res, 1995,1:1245.

6张方信，张学庸，樊代明，等.原发性胃癌组织中的端粒及端粒酶表达.中华病理学杂志，1998，27(6)：429.

7Hiyama E, Yokoyama T, Tatsumoto N, et al. Telomerase activity in gastric cancer. Cancer Res, 1995,55:3258.

8Shay JW, Bacchetti SA. Survey of telomerase activity in human cancer. Eur J Cancer, 1997,33(5):787.

9赵东兵，张伟，金顺钱，等.大肠癌组织中端粒酶活性的研究.中华肿瘤杂志，1998，20(3)：199.

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