1、细胞生物学09 生物技术（动物）谢伟 81090115肿瘤抑制连续模型2011 年，在进行视网膜母细胞瘤统计分析 40 周年之际，第一次提供了证据表明，只要少如 2 个的突变就可以引发肿瘤发生。这项工作为二次攻击假设提供了根据，解释隐形癌症抑制基因（TSGs）在继承性肿瘤敏感性综合征中所扮演的角色。然而，四十年后，现在已经知道即使是肿瘤抑制因子的部分失活也可促使肿瘤发生。在这里我们分析这个证据,并提出一个肿瘤抑制基因（TSG）功能的连续模型来解释癌症中的全部肿瘤发生。尽管癌症的遗传素因在 1900 年之前就被了解，但是在那时，直到孟德尔十九世纪的工作被重新发现后，癌症的遗传素因才能被合理解释。
2、那时候已经知道癌细胞的染色体模型是不正常的。下一个有助于了解癌基因的发现源于Theodor Boveri，他提出某些染色体可以促进细胞分裂，某些染色体可以抑制细胞分裂，但是他的意见很长时间被忽视了。现在我们知道这是两种类型的基因。在这篇综述里，我们总结后一基因类型-肿瘤抑制基因（TSGs）的研究史，并且这些证据支持肿瘤抑制基因完全失活和部分失活在癌症发病机制中都起作用。我们用连续模型解释肿瘤抑制基因的微量效应使经典的肿瘤抑制二次突变假说完整，并且我们讨论二次突变假说的其他例外，例如新兴概念必须单倍体，一个 TSG的部分失活比完全失活更具有致瘤性。连续介质模型突出了 TSG 表达或活性的精细校准
3、的重要性，例如微 RNAs(miRNAs)校准。最后，我们发现了这个模型对于癌症诊断和治疗的意义。二次突变假说染色体异常的第一个证据是伴随着这个发现而出现的，1960 年，发现了慢性髓性白血病细胞染色体异常的“费城”染色体。后来，在1973 年，发现这个染色体是 9 号染色体与 22 号染色体之间的易位（参考 2），1977 年，一个在急性早幼粒细胞白血病 15 号和 17 号染色体之间的易位被鉴定。最后，那些易位断点处的基因被克隆：1983 年克隆了 BCA/ABL1（参考 4），1991 年克隆了 PML/RARA（参考 5）。与此同时，具有开创性的工作表明，禽流感病毒基因组中的致癌基因
4、v-src 实际上是一个指定的并且突变的版本，它是一个正常的细胞基因，被叫做原癌基因，现在被称之为 c-src。这些观察结果表明一个正常细胞基因当其发生突变和病变时是可以导致癌症的，紧跟着被识别的众多其他细胞致癌基因被基因突变、染色体易位或放大给激活。Bover 的一个预言被证明是正确的。1980 年代，科学家们证实了 Bover 的其他预言，癌症相关基因、肿瘤抑制基因可以抑制肿瘤发育并且对抗癌基因功能。在一个正常细胞里，肿瘤抑制基因和癌基因维持着生理上的内环境稳态，并且可以小心的控制细胞增殖，使其不能无限增殖导致恶性肿瘤生长。体细胞融合实验表明了 TSGs 的存在，因为一个正常细胞和一个恶性
5、肿瘤细胞融合可以使恶性肿瘤细胞恢复正常表型。一个悖论困扰着癌症研究者，癌症易感性综合征通常显示一个遗传的主要模型，而肿瘤抑制基因在体外细胞融合中表现隐性功能。通过分析儿童肿瘤和视网膜细胞瘤为这个问题提供了解决方法，这些肿瘤有时会出现甚至生下来就有。统计模型表明了遗传性病例可能只有一个体细胞突变事件。这指出一个等位基因突变是可遗传的，其他的是眼睛发育时期体细胞生成的。由于第二次突变的高几率，几乎所有发生了第一次突变的个体都会得眼癌，因此，显性的癌症易感性表型是可遗传的（图 1）。相反，肿瘤引发需要两次突变，因此，肿瘤发生是隐性的。一个相似的机制能够适用不定时发生的视网膜细胞瘤，唯一的不同是不定时
6、的案例第一次和第二次突变都发生在体细胞。在进行初始分析时，不知道第一次和第二次突变是发生在同一基因还是在不同基因，但这是明确的，寻找二次突变要从疾病基因自身开始。二次突变模型成功地提出了眼癌 13 号染色体识别删除位点和随后的克隆基因 RB1 作为家族性眼癌突变。使用限制性片段长度多态性（RFLP）测绘技术可能得到这个发现。使用这种方法，结果表明，许多眼癌家族的家庭确实隐藏突变或缺失 RB1，在其生殖细胞系中（第一次突变），并且眼癌患者几乎总是有突变或缺失其他等位RB1 基因（第二次突变）。这后一事件大部分都源于体细胞有丝分裂，而在少数情况下，获得了明显的正常等位基因突变。隐性 TSGs在显性
7、遗传癌症易感性综合征的角色可以被理解，Boveri 的第二个预言被证实。图 1 肿瘤抑制范例。黑色梯度代表与肿瘤显性呈现相关的连续性表达（灰色编号）。左，二次突变范例，癌症抑制基因 RB 的示例。失去一个等位基因引发癌症易感性；失去两个等位基因引发癌症。中，典型单倍体不足。失去一个等位基因足以引发癌症。右，类似充分性和必需单倍体不足。类似充足性与该现象有关，没有失去任何等位基因，细微表达下调后为什么肿瘤抑制被损害。必需单倍体不足重现当 TSG 部分缺失比完全缺失更具有致癌性，通常由于自动防故障机制激活紧随着 TSG 表达的完全消失。这些发现和其他的发现不仅建立了二次突变假说作为解释癌症易感性遗
8、传的一种解释模型，而且提供了一个已证明的方法，TSGs 可以被识别通过研究染色体缺失和癌症遗传案例的基因连锁。这个策略是鉴定 TP53（也称之为 P53）的临界的基本原则，也被成功的用于鉴定其他的 TSGs，例如 APC,BRCA1(参考 20)和 BRCA2(参考 21)。现在出现的高通量测序和大基因组拷贝可以更系统的鉴定肿瘤细胞基因组的突变和缺失区域。应该指出的是，最初提出的二次突变假说已经足够引发一些癌症，如儿科癌症，但是额外的突变对其他癌症是必要的。现在人们认为，非遗传癌症需要大概四个或更多不同突变事件导致关键的细胞信号转导通路的扰乱，如三磷酸肌醇激酶、p53 或 RB24。恶性肿瘤是
9、源于紧随着克隆扩张的体细胞突变迭代过程。在遗传性癌症综合征环境里，疾病相关基因全失活可能是癌症引发的速率限制，但是其他事情可能会发生，特别是促进或提高肿瘤进展的事件。在这一方面，二次突变假说应该是 TSG 的直接应用，二次突变代表 TSG 失活是必需事件，但对于肿瘤发生不是必需的。单倍剂量不足，正如我们如下讨论的，必需也能用这个原因解释；在许多情况下，一个基因由于某些特定细胞功能可能呈现单倍剂量不足，但是 TSG 单倍剂量不足可能促进肿瘤形成，仅仅在其他基因或环境损害的情况下。单倍剂量不足和拟充分性二次突变假说清楚的解释了遗传性眼癌和不定性眼癌在肿瘤数量和寿命方面的区别。此外，这导致了最终克隆
10、 RB1 基因作为第一个真实的人类 TSG。假设有助于克隆遗传性癌症基因和非遗传性癌症基因。然而，这个成功导致了一个问题，所有的癌症抑制基因都应该遵循二次突变假说。为了鉴定新的 TSGs，研究者力图应用这个原则去了解不定性癌症的二次突变模型。许多染色体缺失的重复区域已经识别了不定性癌症，这象征着 TSG 的存在。不幸的是，非常明显不是所有区域的一致性缺失都是伴随的，有明显的等位基因偏差，提出了一个问题，是否这些缺失代表的信使事件没有重大的致癌作用。事实上，很少有染色体缺失识别区域产生了明显的 TSGs，在那些与二次突变假说相符的位点。这一发现可能得出结论，在没有识别或不存在的肿瘤抑制相关基因区
11、域，事实上体内或体外实验表明在这些位点很多基因有肿瘤抑制特性。另外，这些区域可以隐藏良性的 TSGs，但是单拷贝或缺失的代表区域/基因可能扮演肿瘤发生的角色。这些单拷贝可能被选择在肿瘤发生而不是等位基因缺失期间。当沦为纯致性时，最初病灶的一种可能是导致细胞死亡或衰老。致命性是可预期的对于疾病基因本身或其他不同基因包括原始突变的纯质性而言，因为在肿瘤发生的第二次突变中重组是最重要的。这样的情形会导致单倍剂量不足，丢失 TSG 在肿瘤发生青睐局部而非整体期间。第二种可能是单拷贝突变朝向野生型基因/蛋白。一个等位基因突变后，突变蛋白会干扰野生型等位基因产生的正常野生型蛋白。因为 TSG 的完整正常功
12、能已经被一次突变损伤，这里没有肿瘤缺失或野生型等位基因突变的选择压。第三种可能，因为 TSG 功能和癌症促发，一个基因或一个区域有相同缺失的基因表现单倍剂量不足，由于肿瘤抑制基因功能和 TSG 单拷贝缺失，是足够的。（图 1）。相较于经典 TSGs 的不敏感性，其表达和活性大大减弱，TSGs 单倍剂量不足功能被损害，其表达或活性减少了 50%，或发生细微变化，正如我们下面讨论的 TSG 功能的拟足性。单倍剂量不足在癌症的角色受到质疑，尽管单倍剂量不足在许多发育正常的角色已经确定，例如，无虹膜（PAX6 单倍剂量不足导致）和 grieg 综合征（GLI3 单倍剂量不足导致）。就像基因的用量增加会
13、导致发育综合征,如唐氏综合征，致癌基因的用量或活性增加是一种已确定的恶性肿瘤遗传机制，MYC放大或 RAS 蛋白极度活跃是例证。然而，基因剂量微量减少或蛋白活性降低与癌症相关这样的见解在科学界已经得到了有限的接受。图 2，组织专一性和肿瘤抑制基因的环境从属性。PTEN 表达较少的表型结果是依赖于组织类型和遗传背景区别显示。BM，骨髓；HSC,造血干细胞；LA，淋巴结病；PD,分化不良；SM，脾肿大；WD，分化良好；完全失去 PTEN 的影响是高度环境依赖。数据来自多个形变组织和研究 PTEN 基因工程小鼠不同等位基因和表达。质疑的一个原因源于最终证明单倍剂量不足与肿瘤发生有关的困难。然而，罕见
14、的完全符合二次突变假说的 TSGs 可以被识别，通过纯合子缺失或突变，TSGs 单倍剂量不足不能以这样一种方式识别。此外，大区域的基因组，包括很多基因，可以作为目标通过等位基因缺失，许多基因会获得体细胞突变，在肿瘤发育过程中。假定只有一部分基因负责癌症，而其他的是无关突变。那可能是一个黄金标准，从而确定该区域哪些基因与诱发有关，哪些基因是旁观者？不同于 TSG 的传统分析，没有人实验或提供确切的方法证明 TSG 单倍剂量不足与肿瘤发生有关。相反，一套综合的方法，包括人类遗传分析、体内体外功能研究和鼠类癌症遗传模型是至关重要的去确定一个基因是否是单倍剂量不足基因。尽管关于自身的每一个分析都有说明
15、，来自于分析的大量的证据强烈的牵连基因的肿瘤抑制的剂量敏感性。在本文中，我们使用 PTEN 作为 TSG 的剂量敏感性模型，但是很多其他的TSGs 展示了单倍剂量不足和剂量敏感性。值得注意的是，p53 显示了单倍剂量不足。P53 突变杂合子小鼠显示了 p53 突变纯合子和野生型小鼠的中间生存形态，并且 p531/2 动物发育的肿瘤并不总是显示任然保留野生型等位基因的缺失。同样，肿瘤对 Li-Fraumeni 综合征有耐性，肿瘤易感性综合征造成生殖细胞p53 突变，不要总是显示野生型 p53 等位基因缺失，显示 p53 单倍剂量不足性对于包括人类在内的肿瘤引发是足够的。这些分析的一个警告是 p5
16、3 单倍剂量不足效应小鼠模型和 Li-Fraumeni 综合征的癌症引发也许是复杂的非细胞自主效应来源于遍及全身的 p53 部分缺失。然而，鼠类 p53 杂合胸腺细胞体内分析显示，这些细胞由于电离辐射导致细胞凋亡。同样，一个 p53 删除的 HCT 同基因细胞系表达仅有正常 p53 信使 RNA 的 25%，并且显示暴露与紫外线辐射之后p53 敏感性基因受损和细胞凋亡。这些研究结果表明 p53 剂量减少和功能弱化会影响细胞对于致瘤性的反应能力，增强 p53 单倍剂量不足性对肿瘤发生的促进。同样，其他经典的癌症易感性基因，如 BRCA1 和 BRCA2，可能显示单倍剂量不足性和/或剂量效应。原发
17、性乳腺癌和卵巢癌细胞杂合子患者生殖细胞BRCA1 或 BRCA2 突变改变 mRNA 剖面图，与野生型细胞 BRCA 想比。表明这些细胞单次突变可以授予基因表型差异，在理论上能够影响乳腺癌和/或卵巢癌的发生发展。事实上，人类乳腺癌细胞 BRCA1 突变的体外研究已经发现这些细胞显示出增强的集落形成潜能，并且在分化实验中显示受损的血统承诺。尽管BRCA1 和 BRCA2 携带者的肿瘤形成似乎需要二次突变，一次突变癌前病变可能影响肿瘤发生通过促进 TSG 等位基因或其他 TSGs 的二次损失，或通过改变细胞表型是易于发生某些肿瘤亚型。另一个单倍剂量不足 TSG 是转录因子 PAX5。在大约 30%
18、急性淋巴细胞白血病病例中，PAX5 发现了突变、删除或转座，但是异常突变/缺失几乎总是单一等位基因和亚等位基因而不是主导消极等位基因功能。同样，大约 10%人直肠癌患者 E3 连接酶基因 FBW7 发生突变。这些案例的 70%，突变是单一等位基因。有条件的小鼠肠 FBW7 单等位基因删除，APC 等位基因在小鼠肠肿瘤发生中起作用，虽然是一个比 Fbw7 等位基因更低的水平，但是表明 Fbw7 是剂量敏感的。正如 TSGs 完全丧失，TSG 单倍剂量不足具有高度组织特异性和上下依赖（图 2）。因此，TSG 功能衰减的细胞和分子环境将决定 TSG 功能衰减的结果。在不同的环境下 TSG 表达水平不
19、同反映出在不同的细胞环境下蛋白表达的特定阈值或活性需要某些过程。例如，一种细胞类型可能还有其他的补充蛋白掩饰由 TSG 单倍剂量不足造成的潜在表型，然而在其他细胞中这些蛋白并不被表达，因此 TSG 单倍剂量不足显示出癌症易感性的组织特异性。肿瘤抑制的二次突变个体或肿瘤的遗传背景也会对 TSG 单倍剂量不足的表型结果有影响。在某些情况下，组合效应引起单倍剂量不足或其他基因位点突变需要由 TSG 单倍剂量不足造成的表型。环境依赖的一个有力例证是小鼠模型中 Pten 缺失或单倍剂量不足和 p53 突变的存在或缺失之间的相互作用（参考 38；图 2）。在 p53 野生型环境中，在前列腺实际上 Pten
20、 单倍剂量不足比 Pten 完全缺失更具有肿瘤发生，因为后者的一个 p53 依赖性容错衰老机制被称为 Pten-loss-induced 细胞衰老。没有激活 PICS 活性 Pten 单倍剂量不足可增强增殖，使得在这样的环境下 Pten 部分失活比完全失活更具有害性（图 2）。同样地，小鼠造血室 Pten完全失活会诱发造血干细胞枯竭或骨髓枯竭，除非 Pten 失活还伴随着其他基因活动。异倍性或其他突变积累后，如 p53 丧失，血液 Pten 完全丧失会诱发致死性白血病（图 2）。这一现象定义了一个新的专性单倍剂量不足范例，在某些情境下肿瘤生长期间选择压青睐 TSG 完全丧失的单倍剂量不足（图
21、1）。然而，在 p53 突变或缺失的癌症，PICS 不能被诱导，Pten 完全缺失提高细胞增殖并且比 Pten 单倍剂量不足更大程度地肿瘤发生。这个非凡的发现可能解释为什么 PTEN 完全缺失限制在已发育的肿瘤并且强调肿瘤引发中 TSGs 单突变单倍剂量不足的重要性。明白了组合与遗传事件的背景依赖性，不仅提高了我们有效区分遗传突变组合肿瘤的能力，而且也可以报告消灭癌症的抗癌活性策略，通过攻击癌症发育的必需机制。像 PTEN，其他很多 TSGs 拥有专性单倍剂量不足性。一个例子是微小 RNA加工酶 DICER1。单等位基因删除或 DICER1mRNA 下调观察到多样化癌症。在小鼠模型，单等位基因
22、有条件的删除 DICER1 会提高由原癌基因 Kras 驱动的肺癌发生，肉瘤发育被 Kras 和 p53 缺失诱发，眼癌形成被 Rb1 和 p107 删除诱发。在肺部模型，Dicer1 完全失活相较于动物单等位基因 Dicer1 删除可改善生存。保留了 Dicer1 一个野生型等位基因和 Dicer1 部分表达的动物肿瘤，强烈暗示Dicer1 部分丧失促进肿瘤发生。最近的一项在小鼠体内识别淋巴瘤抑制基因的 shRNA 刷选方法，其中一个，细胞周期调节阈 Rda17，似乎是一个 TSG 专性单倍剂量不足功能。使用多个发卡目标 Rad17 导致了一个发现，只有 Rad17 部分抑制的发卡能促进淋巴
23、肿瘤发生，而 Rad17 表达完全抑制发卡选择性保护淋巴瘤。研究结果显示了为鉴定TSGs 单倍剂量不足的 shRNA 拆卸和刷选技术的功效。NPM1，在造血肿瘤发现了突变和转座，也显示了专性单倍剂量不足。而 Npm1 单等位基因删除诱导小鼠肿瘤形成，等位基因缺失诱导胚胎死亡并且和细胞生长也是不调和的。尽管更多的数据需要肿瘤抑制同效的 Trp6、Tap，但是也可能显示老鼠的专性单倍剂量不足；在基因工程小鼠上，TAp63 杂合子比 TAp 完全缺失更大程度的促进肿瘤发生，在杂合子小鼠身上已发育的肿瘤不显示野生型等位基因的缺失。同样的，PinX1，最近被识别的单倍剂量不足肿瘤抑制基因，也显示了专性单
24、倍剂量不足，杂合子 PinX1 缺失的小鼠模型促进多重器官的肿瘤发育，并且肿瘤没有缺失野生型等位基因或 PinX1 表达。酵母大片段基因刷选研究表明，酵母基因组大约 3%的基因显示了单倍剂量不足当进行特定生长状况的化验时。这些单倍剂量不足基因是丰富的核糖体基因并且这些基因高度表达。目前，哺乳类动物肿瘤抑制基因显示单倍剂量不足不符合特定功能种类。除了 p53 和 PTEN，很多的 TSGs 显示肿瘤抑制基因的单倍剂量不足性，其中很多我们上面讨论了。这些 TSGs 来自于许多功能类别，包括转座子（例如，PAX5 和 Tap63），细胞周期检测点基因（RAD17），E3 连接酶(FBW7)，核糖体或
25、相关蛋白（NPM1），和其他丰富多样的基因，如 DICER1和 PINX1。肿瘤抑制的连续模型TSG 功能和活性不是离散的、阶梯状的改变，证据显示并支持 TSG 功能的剂量依赖性。来自于目的基因 Pten 的一系列等位基因的数据，基因工程小鼠体内不同水平的 Pten 证明 Pten 表达水平和功能紧密相关。利用一个无用的 Pten等位基因和一个 Pten“hy”等位基因组合体，其表达水平比野生型等位基因表达更低，一个等位基因序列被创建，其 Pten 表达水平如下的下降排列模式Pten1/1Ptenhy/1Pten1/2Ptenhy/2。令人惊讶的是，Ptenhy1 的动物，细胞表达水平是正常
26、Pten 的 80%，Pten1/2 的动物表现出很多的表型，例如淋巴结病变，脾肿大和乳腺肿瘤。此外，幸存的 Ptenhy1 动物相较于 Pten1/1 动物更妥协，但是和受损害的 Pten1/2 动物不是一个程度。因此，肿瘤发生率和动物存活率与 Pten 表达水平相一致。严格说来，Ptenhy/1 动物的乳腺肿瘤不显示Pten 表达的缺失或野生型 Pten 等位基因的缺失，并且显示 Pten 增加 Akt 活性，进一步表明 Pten 剂量微量减少会导致对信号和癌症控制的解除。同样，在小鼠的前列腺，逐步减低 Pten 水平会降低 Akt 活性，前列腺肿胀，前列腺细胞增殖和肿瘤发生。这些体内试验
27、证明，降低蛋白质水平 20%可以形成一个与癌症发育有关的突变。我们把这种状态称之为 TSG“拟不足性”。（图 1）因此，蛋白质功能是连续的，与 TSG 表达水平或活性有关而不是离散的与基因拷贝数量有关的一步一步的变化。因此，我们提出将肿瘤抑制的离散模型改变为连续模型（图 3）。该模型考虑了这样的事实，TSGs 的微量变化对肿瘤易感性产生了深远影响，反过来对肿瘤的诊断和治疗有重要影响。注意，而PTEN 的功能似乎与其表达水平强烈的耦联，因为其他 TSGs 是蛋白活性而不是表达水平，这可能至关重要。这种情况容易观察到肿瘤的 p53 突变，这里突变的等位基因高水平表达但功能不活跃或表现为负面。像 T
28、SGs 的影响，剂量可以极其重要的调节癌症基因表达的影响。细胞和癌症发育明显不同的后果依赖于癌基因的表达水平。图 3| 肿瘤抑制的连续模型。经典离散的、阶梯式的肿瘤抑制模型（左）对比与肿瘤抑制和癌症发生的连续模型（中、右）。在离散模型，肿瘤发生要么被 TSG 的完全缺失要么被 TSG 单拷贝缺失诱导。相反，我们提出了一种连续模型，肿瘤抑制与 TSG 的连续表达有关，而不是 DNA 拷贝数量的离散变化。TSG表达的持续增加通常与肿瘤负相关（中、淡绿），而癌基因表达的增加通常与肿瘤正相关（右、红）。一个线性关系用来描述图解的目的，但是剂量依赖关系不必是线性的。在某些情况下，故障安全机制被 TSG
29、表达的完全丧失或癌基因的大量超表达所诱发。在这些情形下，TSG 表达的完全丧失（中、深绿）或癌基因的大量超表达（右、橘色）与肿瘤呈负相关，如图所示。例如，癌基因的高表达，RAS 家族基因的突变会驱动衰老而不是增殖。同样，MYC 的正常表达诱发凋亡而不是增殖。这些例子反映 PICS 的范例和专性单倍剂量不足，并且暗示肿瘤也可能选择癌基因最理想的表达。无约束的放大癌基因突变的数据支持这个见解的存在，例如放大人类肺癌 EGFR 基因突变。这些数据表明这不仅是癌基因突变，这对癌症是很重要的，而且是它的表达水平。在这方面，连续模型也可适用于癌基因（图 3）。现在看来，一些 TSG 对剂量是非常敏感的（如
30、，PTEN），一些是中性敏感的(如，p53)，其他的对表达水平和/或活性变化有耐性（如，RB1）。那些对表达或活性最有耐性的改变，如 RB1，将最有可能符合二次突变假说，而对于剂量敏感的那些可能会表现频繁的、单等位基因删除/突变或通过其他方式被误调，如 miRNA 超表达。此外，由于 TSG 纯合子失活显示专性单倍剂量不足的肿瘤抑制基因，将不会表现完全地失活，除非有其他的环境或青睐完全失活的基因决定事件。每一个 TSG 的表现必需符合二次突变模型的教条可能大大减缓癌症研究的速度，如果潜在的关键基因靠边站。癌症药物发展的速度反过来会被推迟，拜介入那些缺乏常识的肿瘤开发和维护的潜在药物通路所赐。癌
31、症生物学家在接下来的十年里一个非常现实的挑战首先被定义在 TSGs 单倍剂量不足的影响，然后是微量剂量效应模型，用这个方法可以形成癌症风险和结局的定量模型。因为想毫不含糊的辨认关键的单倍剂量不足基因，人类遗传学家的分析是不够的，小鼠模型将证明哪些基因表现单倍剂量不足和那些特定细胞与遗传环境。TSG 活性调节肿瘤抑制连续模型认为 TSG 表达和活性的精细调节是关键，因此，表达和功能调节机制非常有助于肿瘤抑制。其中一个最广泛的表达调控网络是 miRNA 转录后调控网络和竞争性内源 RNAs（ceRNAs）。除了这些网络，还有 TSG 剂量/活性的转录控制调节，翻译和翻译后调节机制（图 4）。这些网
32、络打开的基因区域对肿瘤发生是非常重要的，尤其当考虑到 TSG 活性调节并且不仅仅只有开启或关闭功能开关的机制时。作为一个例子，一个强大的 PTEN 目标 miRNA 是最近识别的。miRNA 是小非编码 RNA 分子，可调节蛋白表达通过抑制蛋白翻译或诱导体内 RISC 目标 RNA 直接裂解。许多 PTEN 目标 RNA 在癌症中被放大或超表达，例如神经胶细胞 miR-26 和前列腺癌 miR-22。通过 miRNA 和 ceRNAs 相互作用调节编码 RNA 是非常复杂的。我们创造了一个术语“内源竞争性 RNA”来指称编码或非编码的与其他 RNA 共享 miRNA 结合位点的 RNA，两个或
33、以上的 mRNAs 共享 miRNA 识别因素（MRE）可以担任对 miRNA 结合力的相互争夺，因此共同调节彼此的表达。随着 ceRNA 表达的增加，ceRNA 上的 miRNA 结合位点竞争其他转录产物竞上的 miRNA 结合位点，更少的 miRNA 可用于绑定 TSG 转录产物。通过阻止 miRNA 绑定 TSG 和随后的 mRNA 或蛋白下调，ceRNA 表达会导致持续的 TSG表达。相反，通过将额外的 miRNA 分子转移到 TSG 转录产物，ceRNA 表达损失会导致 TSG 的低表达。即使是不能表达蛋白的非编码 ceRNA 也可作为 TSGs 运行，通过调节 TSGs 编码蛋白表
34、达，所以，在癌症 ceRNA 基因突变或删除是重要的。图 4| TSG 剂量调节机制。编码和非编码因子的相互作用决定 TSG 的最终剂量。DNA 拷贝数量经典机制（1），转录调节（2），表观遗传沉默（3）可以影响TSGmRNA 的表达。TSG mRNA 或蛋白质翻译受到 miRNA 调控（5）。miRNAs 进一步受到 ceRNA 调节（4）。最后，额外的翻译水平调节（6）或翻译后修饰有助于最终蛋白表达、功能和有效剂量。癌症易感性和治疗的意义癌症抑制功能的连续本性反过来会导致对 TSG 剂量在癌症易感性、诊断和治疗角色的重新评估。TSG 表达或活性的微妙变化可能会成为人群中癌症易感性遗传变异的
35、基础。与生俱来的，基因表达的结果区别会导致 TSG 启动子区域或 miRNA 结合位点或其他调控区域的多态性变化。重要的是，不会改变蛋白序列的一个表达基因的同义单核苷酸多态性（SNPs）任然有强大的影响，通过改变 miRNA 结合力来改变 TSG 表达水平。此外,非编码 RNAs 的 SNPs 通过 ceRNA 效应对肿瘤发育有影响。另外，在连续模型的基础之上，通过环境因子调控相关基因转录控制的微量上调或下调可诱发癌症敏感性。预防和对抗这些变动的药物研发被作为染色体阻断剂降低环境致癌物质的影响或调整遗传因素的影响。正如转录水平或转录后水平调控决定癌症的易感性，这也可以用于癌症预防和治疗（图 5
36、）。例如，他丁类药物，已经在临床使用，最近发现其通过PPAR 信号上调。他丁类药物或 PTEN 增强要不仅用来治疗糖尿病，而且提高PTEN 低水平的癌症患者的 PTEN 水平（图 5） 。这个方法要求 TSGs 和原癌基因表达水平的定量分析，而简单的评估其存在与否。图 5| TSG 表达部分或完全缺失后治疗干预的因素。肿瘤基因型最终决定治疗方法要考虑干扰。大体上说可采取两个基本方法：恢复 TSG 路径或功能（上区域） ，或诱导自动保护机制通过 TSG 完全下调（下区域） 。TSG 表达下调肿瘤缺乏完全突变或删除，TSG 表达可尝试使用诱发 TSG 转录的药物，抑制 miRNA下调，或减轻表观遗
37、传沉默。另外，TSG 进一步下调可诱发自动保护机制，例如抑制 PTEN。在 TSG 完全缺失或突变的肿瘤，其他 TSG 通路的活化被狙击。另外，如果合成杀伤力是已知的，那么合成杀伤基因能靶向诱发 TSG 完全缺失的细胞死亡。TSG 目标 microRNAs 增加表型/基因型考虑目标癌症的预防和治疗。一个或更多 TSG 目标 miRNA 超表达可授予癌症易感性，并且肿瘤不会显示 TSG 的遗传修饰，但是 miRNA 错误调控的异常 TSG 水平会表现相似的肿瘤基因删除或突变。MiRNAs 和 TSGs 之间相互作用的映射有助于定义和预测肿瘤治疗的反应。具有挑衅意味的是，完全抑制 TSG 表达的药
38、剂可治疗如 PTEN 显示专性单倍剂量不足的 TSGs 部分缺失的癌症，从而抑制肿瘤生长通过衰老化或其他自动保护机制（图 5） 。另外，当 TSG 完全失活，可以考虑激活肿瘤抑制通路替代物或综合杀伤方法（图 5） 。这些策略的成功将明显依赖自动保护反应的完整和 TSG 表达水平，再一次要求仔细注释分子特征的癌症病变得到治疗。需要同样仔细注释不限于靶向治疗而适于任何癌症治疗，因为癌基因或 TSG 剂量的变化很可能是传统的放射化疗失败的核心。在此基础上，发展定量分析的科学挑战可评估 TSG 基因表达的细微区别，准确诊断和预测风险。这样的诊断对于分析和预测治疗反应也是重要的，因为细微变化也会决定治疗
39、反应。TSG 部分下调的肿瘤反应不同于 TSG 无修饰或完全突变的肿瘤。在肿瘤显示 TSG 下调的情况下，通过转录抑制、遗传下调或异常 miRNA 和 ceRNA 调控，有机会探索 TSG 表达的治疗恢复。最近非编码 RNA 生物学领域的知识爆炸，已经打开了一个理解基因剂量调控和与之相关的肿瘤发生的新边疆。在几个月或几年后，细致的实验要求筹划 TSGs 基因和癌基因调控的网络来允许诊断药物的研发。二次突变假说提出四十年后，我们正在改善和拓宽对癌症 TSG 失活的理解。来自于美国自 1990年以来的观察，过去四十年的里程碑已经降低了癌症的死亡率。我们继续梳理癌症的分子遗传基础，下一个十年癌症的负担将被进一步减轻。
