使细胞衰老过程发生逆转这一重大事件的发现将为治疗癌症带来新的方法。
科学家们发现,他们所报道的可能是致使一切癌细胞得以延年益寿并且繁衍不息这样一个至为关键的事件。他们认为,这项科学认识将会很快为医治多种或许所有的癌症带来一种确实有效的全新疗法。
这一重大事件就是,极为有害的癌细胞能设法使一种长期休眠的基因恢复活动,并产生一种可使细胞内的正常衰老变化过程发生逆转的酶。其结果,癌细胞得以繁衍不息,而此基因处于眠态的正常细胞反而不断地老化消亡。
令人啼笑皆非的是,正是这些癌细胞的永生往往使其患者短命。当然,随着患者的夭折,即使“永生”的癌细胞也会死亡。
在今日这期《国家科学院纪事》上报道其发现的研究人员昨天说,他们也许只要过两年就可以开始进行药物试验,他们希望以此能阻断癌症病人体内的逆转酶。如果这一拟定疗法行得通的话,从理论上来说,癌细胞就会因不能受益于其特有酶而很快地衰老死去。
虽然这些发现还只是在基础科学领域初露端倪——连动物试验都没做过——从事生物医学研究的人们却将其视为重大的科学进展而感到欢欣鼓舞。
与加拿大魁北克癌症研究会一道倡导这项研究的美国国立卫生研究院所属国立衰老问题研究所的一位官员休伯 · 沃纳(Huber Warner)说:“我们十分乐观地认为,这是一个抑制癌细胞生长的难得机会”。他还说,“这项工作的现实意义以及振奋人心的方面,就在于治疗中有可能专门以癌细胞为目标”而不会伤及正常细胞。常规化学疗法却往往造成许多正常细胞的死亡,以致产生严重的副作用。
按理说,阻断逆转酶的药物不会对正常细胞造成什么危险,因为正常细胞看来是不会生产这种酶的。不过有一个众所周知的例外,那就是产生精子或卵子的性腺细胞。这些细胞倒是能够生产并运用这种酶的,因为它们要把生命延续给新一代就得有效地存活下去。所以,阻断此酶的药物可能会伤害这些细胞而造成不育或出生缺陷。
这项新研究是由安大略省哈密尔顿市麦克马斯特大学的卡尔文 · B · 哈利(Calvin B. Harley)所领导的。日前,哈利暂时告别了麦克马斯特到加利福尼亚州门洛帕克市的一家生物技术企业Geron公司专门从事酶阻滞药的研制。在麦克马斯特和他合作进行过这项研究的有克里斯托弗 · M · 康特(Christopher M. Counter),哈尔 · W · 海尔特(Hal W. Hirte)和西尔维娅 · 贝克切蒂(Silvia Bacchetti)。
人的癌细胞所产生的这种酶名叫端粒酶,正常细胞(除性腺细胞外)则不能生产,哈利和他的同事们所发现的正是这一首要的直接证据。由于端粒酶在癌细胞及衰老变化中显现出惹人的迹象,以致许多科研部门的细胞生物学家和分子生物学家数年来一直在寻觅它的踪迹。
端粒酶的作用就是修复细胞每次分裂时发生在染色体(载有许多首尾相连基因的DMA长链)端部的某种损伤,这种损伤看来是衰老过程中的一个关键因素。
每一个细胞在分裂之前都会对其染色体进行复制,结果形成的两细胞各自都含有一套完整的染色体。但是,由于DNA复制方法所具有的特定形式。它无法将染色体的最顶端部分复制出来。因此,新产生的染色体比其复制模板要略为短些。
这通常并不会引起什么问题,因为刚受精的胚细胞染色体端部都有一段可称为假DNA的长链,约为1000个无编码意义的DNA亚单位(即碱基对)。以后每经历一次细胞分裂,这些假DNA也仅失去一个片段,通常一次丢失50至200个亚单位。
这些假DNA片断就叫做端粒,具有保护作用,可以使染色体的端部保持稳定——就像鞋带端部的金属管或塑料套那样能使鞋带末梢不被磨损。若是没有端粒,染色体就会失去其稳定性而易于粘在一起,甚至还会裂成片段而以异常结合的方式重组。这样的变化对细胞非常有害,最终会导致机体的老化。
机体的正常细胞(除了那些产生精子或卵子的细胞)在每次分裂时都会失去一些端粒DNA。当这些保护性顺序的最后部分也失去之后,细胞就会发生严重的功能紊乱而死亡。
但是,哈利发现,癌细胞能够避免发生端粒丢失。它们在失去其端粒的最后部分之前会以某种方式使产生端粒酶的基因恢复活动,而端粒酶则能在每一次细胞分裂时合成出新的端粒DNA。
这样,癌细胞就能不断地进行分裂——形成新的肿瘤并且扩散——而不会发生正常细胞那样的衰老变化过程。
有关端粒酶的情况,分子生物学家们早已有所了解,因为在那些通过细胞分裂(一种生生不息的方式)而繁殖的单细胞生物中,端粒酶通常都很活跃。这类生物在每一次细胞分裂时都能重建其端粒,所以能在亿万年来一直保持分裂功能。除非遭到灭顶之灾,否则它们决不会消亡。
研究者们发现,如果这类生物的端粒酶受到抑制,它们将失去其永存性,也会经历衰老死亡的过程。同样,哈利说,“如果我们能够直接抑制端粒酶的话,也可以使癌细胞重获致死性。”
他说,目前尚不清楚癌细胞是怎样启动通常处于眠态中的基因的。不过可以肯定,这是某种突变(遗传密码或决定端粒酶基因的调节因子顺序的某种改变)的结果。他说,对80多例人癌细胞样本的检验发现,它们均含有端粒酶。
这些研究还证实,癌细胞中的端粒(尽管仍存在)相当短。这表明,端粒酶基因的激活是在其它突变引起癌变在始发部位开始之后很久才发生的。这种酶并不能重建完整的原始端粒——仅够对每次细胞分裂时所丢失的部分作出补偿。
[The Washington Post,1994年4月12日]