第八章 肿瘤病毒.doc

第八章 肿瘤病毒所谓的肿瘤病毒，是指能够引起肿瘤的病毒，称为肿瘤病毒。主要存在于动物病毒中，就目前所知道的，动物病毒大约600多种，在这已知的600多种病毒中，大约有150种动物病毒是肿瘤病毒，其中50种左右是DNA病毒，100种左右是RNA病毒，根据研究表明，人类的某些肿瘤很有可能是由某些肿瘤病毒所引起的。那么与病毒有关的人肿瘤主要包括鼻咽癌、Burkitt淋巴癌、肝癌、宫颈癌和白血病等，这几种肿瘤死亡数构成全部肿瘤死亡数的25。在我国南方一些地方可占到全部肿瘤的5060，在动物中，至少有30种肿瘤可能是病毒引起的，有些病毒有高度的致病种属特异性。也就是说，一种病毒只能引起一种类型的肿瘤，而有些病毒又有广泛的适应性，比如多瘤病毒(DNA肿瘤病毒)，可以引起新生小鼠23种不同部位的肿瘤，这种病毒不仅能引起新生小鼠的不同部位的肿瘤，而且对地鼠、大鼠、家兔、豚鼠、白鼬和多乳房小鼠也是非常敏感的。劳氏肉瘤病毒(RNA肿瘤病毒)不仅能诱发禽类动物肿瘤，还能使哺乳动物，比如小鼠、豚鼠、兔、幼猴等产生肿瘤。其中恶性肿瘤是一种恶性变细胞增生性疾病，它严重威胁着人类和动物的生命。一个人如果是被发现患了癌症，在很大程度上就等于宣判了死刑，因现在还没有很有效的医疗手段来治疗和控制肿瘤的扩散，真有点谈癌色变。某些病毒能诱发肿瘤，这个早在本世纪初就已经知道了，但当时到后来的一段时间对病毒能引起肿瘤这个问题并没有足够的重视。到了70年代，由于肿瘤病毒的研究获得了蓬勃发展以后，才引起了人们的重视。现在这方面的研究发展相当快，但仍跟不上，还需你们去研究、去发现，这个一旦攻破，癌症的治疗也就没有问题了。第一节 肿瘤的病因一、肿瘤的病因1、环境因素 由于从本世纪以来，患肿瘤的人越来越多，从而引起了人们的高度重视，通过流行病学调查，发现肿瘤的发生与环境因素有很大的关系，特别是某些特殊的生活习惯、工业污染乃至人类种族的差异与某种肿瘤的高发率有关。这些因素中，又以工业污染物列为榜首，比如说福建、广东一带，人的鼻咽癌发病率高，其中主要的因素为工业污染物所致，与地区性和生活习惯也有很大的关系，比如说河南的林县，这一带患食道癌的人特别多。2、遗传病因 大家都知道，细胞是从细胞分裂而来的，癌组织是由癌细胞增殖的结果，第一个癌细胞是从正常细胞变化而来的，实际上是一个正常细胞发生突变后，而转变成为癌细胞的。那么细胞一旦变成了癌细胞，这个细胞就与其他正常细胞一样，具有稳定的遗传特性。这种遗传特性能稳定地世世代代相传下去，癌细胞越传越多，到一定的时候，就整个机体组织都转变为癌组织。正常细胞就被癌细胞所代替，整个癌变过程是不可逆的，也就是说癌细胞不能转变为正常细胞。正常细胞癌细胞一一癌组织。 关于正常细胞转变为癌细胞的突变学说，是在1914年Broveri提出来的，他认为突变是处于运动状态中的基因的一种属性。这个学说只通过突变来认识各种基因的存在，但不能说明基因的作用过程，因此这个突变学说只能说明癌与基因有关，不能说明癌变过程。当然，Boveri的理论经过了几十年，虽然无法设计一个什么实验来直接证明，但在一些方面也积累了很多遗传学数据。比如、染色体畸变与癌变符合，现在已发现绝大部分的诱变剂也是致癌剂。现在发现，至少有9095的致癌物也是致突变物。、染色体的丢失或不平衡可并发癌变，这是已得到了证实了的。、新的遗传信息整合到细胞的基因组中可以引起细胞癌变，这种新引入的遗传信息就是病毒的核酸。 以上三个是已经得到的数据。 3、病毒病因这是1733年Peyyilhe提出来的，即病毒可以导致癌症的可能性。这个假说在以后的200多年里，已经得到了证实。比如说，1908年Ellerman发现用细胞的提取物可以对鸟类白血病进行传代1911年Rous证明了鸡的肉瘤可以通过鸡血液的无细胞滤液而传递等。又比如Shope分离出来乳头状瘤病毒，Bittner发现了鼠乳腺癌等，当然证据是相当多的，某些病毒能诱发肿瘤，这也是无可非议的了。也就是说，肿瘤病毒不管是哪一类，都可能在实验动物中引起肿瘤，又是确定无疑的了。当然病毒能否引起人的肿瘤，这个正在研究，但已得到了不少的证据，病毒能引起人类的肿瘤。二、肿瘤病毒的生物学性质、肿瘤病毒在体内能诱发肿瘤，病毒诱发肿瘤与许多因素有关 、有的肿瘤病毒可在同一种动物体内引起多种肿瘤。 、有的病毒可使多种动物发生肿瘤。、肿瘤病毒在体外能诱发正常细胞恶性转化，病毒的完整核酸或部分核酸均可使细胞转化，细胞一旦转化后，就具有新的可稳定遗传的遗传性。、肿瘤病毒在肿瘤细胞中存在的形式多样化。比如、完整的病毒粒子存在，但是一种呈缺损状态的病毒，它不能合成病毒衣壳，需要其他辅助病毒提供衣壳。、以病毒的完整核酸，与宿主染色体存在。、以部分核酸与宿主染色体整合的形式存在。、肿瘤病毒诱发的肿瘤，具有由肿瘤病毒基因决定的肿瘤特异性抗原。比如TSTA和T抗原，而化学物质诱发的肿瘤则无与之对应的抗原。 与人类癌症有关的病毒的共同特征，(如EBVII、疱疹病毒、乙肝病毒等) 、感染范围广，即为世界性感染，无处不有。 、感染通常是轻微的或不明显的。 、临床疾病的发病率及严重程度随原发感染时年龄增大而增加。、病毒倾向于持续存在。、肿瘤发生，常常需外源性协同因素合遗传易感性。第二节DNA肿瘤病毒以DNA为遗传物质的肿瘤病毒称为DNA肿瘤病毒，DNA肿瘤病毒可分为不同的组，一组之内的病毒，彼此之间在性质方面有些不同，但都有重要的共同点。比如病毒的结构和引起细胞的变化，这些特征基本上都是相同的。一、DNA肿瘤病毒的种类已知的DNA肿瘤病毒有50多种，归纳起来包括一下几类。1、乳多空病毒科在这个科中，包括： 、乳头瘤病毒属：如人的乳头瘤病毒、兔乳头瘤病毒和其他动物乳头瘤病毒。 、多瘤病毒属：如鼠多瘤病毒、猴空泡SV40(即SV40)。2、腺病毒科在这个病毒科中，包括人腺病毒(人腺病毒又根据血清学反应可分为ABCD四个亚组)，猴腺病毒、鸟腺病毒、牛腺病毒等。3、疱疹病毒科在这个科中包括：人疱疹病毒(1型和II型)、猴疱疹病毒、兔疱疹病毒、鸟类疱疹病毒、蛙疱疹病毒、鼠疱疹病毒。4、痘病毒科在这个科中，包括：人的传染性软疣病毒，YaBa病毒(猴)、兔、松鼠、鹿的纤维粘液瘤病毒等。5、嗜肝病毒科其中包括人的乙肝病毒、土拨鼠肝炎病毒、北京鸭肝炎病毒、地松鼠肝炎病毒等。刚才讲的五组肿瘤病毒都能诱导动物产生肿瘤，多型瘤病毒、SV40能转化多种细胞诱导出多种肿瘤。在形态上除痘病毒为砖形复杂结构外，其余的都是球形的20面体对称，疱疹病毒有囊膜，痘病毒最大、多瘤病毒最小，所有DNA肿瘤病毒都含有双股DNA病毒基因组。二、DNA肿瘤病毒感染细胞的特点DNA肿瘤病毒感染细胞后，可使细胞发生两种可能的结果，一是生产 性或增殖性感染(也称为溶解性感染)，这种感染的结果是引起细胞死亡，并裂解释放出的子代病毒粒子。二是非生产性或非增殖性感染(也称为流产感染)，这种感染的结果是引起细胞转化，但无病毒增殖，DNA肿瘤病毒感染细胞引起了两种可能结果可用图来表示。 允许细胞DNA肿瘤病毒非允许细胞增殖性感染非增殖性感染细胞病变细胞转化病毒增殖无病毒增殖细胞裂解细胞恶性变释放病毒粒子形成肿瘤细胞在增殖性感染中，由于病毒增殖而导致细胞裂解(死亡)，这在RNA肿瘤病毒和DNA肿瘤病毒中有很大区别。DNA肿瘤病毒增殖对细胞一般死亡，而RNA肿瘤病毒可以在细胞膜上芽生出病毒来的而不致使细胞裂解。在非增殖感染细胞中，DNA肿瘤病毒所引起的细胞转化一般不继续产生成病毒粒子，这一点也跟大多数的RNA肿瘤病毒不同。允许细胞对病毒的增殖是允许的，允许细胞一般是来自于病毒原宿主的稳定的细胞。比如猴肾细胞对于SV40是允许细胞，这种细胞对SV40具有高度敏感性，可让SV40进行典型的周期增殖。允许细胞无论是原代细胞还是传代细胞，都是能允许病毒的增殖。反过来，非允许细胞对病毒的增殖是不允许的，非允许细胞是来源于病毒非原宿主细胞，而对病毒是不能适应的细胞，那么病毒在这种细胞中的增殖就受到了抑制。比如猴和人之外的其他动物细胞对SV40都是非允许细胞，这些细胞缺乏SV40增殖的必须条件。使得SV40不能在除了人和猴以外的细胞中增殖，当然，对于某些病毒来说，也有半允许细胞，在半允许群体中，只有一部分被感染的细胞有病毒增殖。比如地鼠细胞对于多瘤病毒就是一种半允许细胞，地鼠细胞对于SV40也是半允许细胞。这里，必须给大家指出，有的允许细胞也可发生转化，而病毒增殖与细胞转化是互相排斥的，即如果有病毒增殖，细胞就不能被转化，反过来，如果细胞转化，就不能有病毒增殖。允许细胞被转化的原因是细胞发生了突变或DNA损伤使病毒增殖受到阻抑。下面主要以乳多空病毒和SV40病毒为例子说明DNA肿瘤病毒增殖特点和致癌机理。三、多瘤病毒和SV40病毒的增殖性感染1、多瘤病毒和SV40形态结构 病毒颗粒直径为4055m，呈二十面体对称，中心为DNA核，其表面与蛋白质衣壳结合，有72个子粒，没有囊膜，两种病毒都具有6种多肽，病毒总量的7080为衣壳蛋白，多瘤病毒的衣壳蛋白分子量为5000064000d，SV40均为45000d。两种病毒的DNA分子均为双股环状，分子量约为255*106d，核酸占病毒总分子量的12。从成熟的病毒粒子中分离出的DNA有感染性，并能引起人类细胞转化，DNA分子约有5000个碱基对组成，PYDNA与GC对为4849，SV40则只占41。2、多瘤病毒和SV40在增殖性感染中细胞的抗原性 根据研究表明，在被感染的允许细胞中，含有V、T两种抗原。V抗原是由病毒基因编码的存在于细胞核内的病毒特异性抗原，T抗原为病毒特异性抗原，T抗原的合成与病毒的DNA复制无关。在核内，除了T抗原外，还有一类u抗原，这种抗原与T抗原的区别在于u抗原有较大的耐温性，并且和T抗原血清不发生交叉反应。在核膜上，还存在有两种抗原，即肿瘤特异性移植抗原(TSTA)和肿瘤特异性抗原(TSSA)。3、增殖性感染中病毒基因与细胞基因的整合 根据研究表明，病毒基因与细胞基因在增殖性感染中也有整合的现象出现。现在认为病毒基因与细胞基因在转化细胞中的结合是病毒基因以共价键整合于细胞基因的。四、多瘤病毒和SV40的非增殖性感染(细胞转化)这两种病毒的非增殖性感染，在感染初期与增殖性感染相似，仍然是先吸附、侵入、脱壳，在细胞核中出现T抗原，有关DNA合成的酶活性有所增加，但DNA不复制，不能进行病毒衣壳蛋白合成，因而不产生子代病毒粒子，非增殖感染的结果是引起细胞转化。细胞发生转化后，表现出两种情况，一是细胞被转化后，表现出某些特性，如病毒特异性抗原及细胞形态变化等，被转化细胞一直保持这些特性，并能传给子代细胞，这种细胞转化叫做稳定转化。在细胞被感染后，至少必须分裂一次后，才能达到稳定转化， 而且病毒基因作用是转化细胞的必要条件。另一种情况细胞被转化后，分裂几次，这几次分裂的细胞能保持转化细胞的特性，可是传代了34次后，转化的特性就消失了，大多数转化细胞恢复了正常细胞原来的特性，这种转化叫做流产转化。但是某些细胞在恢复到正常细胞表型之后，在以后的很多代都带有病毒DNA分子。1、由病毒转化的恶性变细胞的特征 细胞转化是细胞获得了可以遗传的新的特性，失去了对正常生长的控制。恶性变细胞(或称转化细胞)有一下特征。、生长方式 a、在体外：由于接触性抑制的丧失，在单层细胞中呈无定向的杂乱生长(即形成了不定向的三度空间细胞集结)。 b、可以无限期地连续传代。 c、具有在半固体琼脂培养基中或甲基纤维素悬液中生长的能力。 d、对血清要求低，常可在无血清的营养液内生长。 e、单个细胞形成细胞集落的能力明显提高。即从单个细胞培养成纯 系细胞。 f、生长迅速。 g、增加了继续传代的可能。h、增加了对引起转化的病毒再感染的抵抗力。、细胞表面结构改变 a、易被植物血凝素凝集。 b、糖蛋白和糖脂的成分发生改变，酸性粘多糖增多。 c、产生较多的有机酸。 d、出现特异性的移植抗原。 e、经常出现胎儿抗原。 f、细胞间的紧密结合状态减弱或消失。 g、细胞形态发生变化。、有时在转化细胞中可以分离到病毒。 、细胞染色体组型发生改变。 、当接种到同种动物中时有产生恶性肿瘤的能力。2、非增殖型感染引起细胞转化的效率和范围 SV40对小白鼠细胞系统是有效的转化模型系统，有人报道，SV40对这类细胞的转化率可高达40，正常人的成纤维细胞感染SV40后有002003的细胞发生转化。SV40引起细胞转化范围，比引起肿瘤发生的动物范围要大些。比如它只能引起新生地鼠产生肿瘤，另外它能转化人、猴、牛、猪、兔、豚鼠、大鼠及小鼠的细胞。根据研究表明，不仅完整病毒可以引起细胞转化，而且不能进行复制的缺陷病毒也可以引起细胞转化，由于转化作用所需要的基因不到病毒复制作用所需基因的一半，因此，缺陷病毒所含的基因足够引起细胞转化了。3、转化细胞中病毒基因与细胞基因的整合 细胞发生转化后，病毒基因是游离于细胞内，还是整合到细胞染色体上，对于这个问题，现在已证明，病毒基因是整合到细胞染色体上的。4、转化细胞中病毒基因的转录 Benjiamin首先证明了在PY和SV40转化的细胞中有病毒基因转录作用进行。经饱和杂交实验证明，某些转化细胞株中，几乎100的病毒基因都进行转录，在病毒SV40转化的小白鼠细胞核中，存在有一种细胞mRNA和病毒mRNA以共价连接的大的mRNA分子序列。这种大的RNA分子序列可能是由于转录作用进行时，把病毒基因相邻的细胞基因部分也转录出来。5、转化细胞中的病毒拯救 被病毒转化的细胞一般没有子代病毒产生，我们怎样才能知道转化细胞中有病毒存在呢?那么首先就要让转化细胞产生出一定量的病毒，我们可以采用一些实验措施诱导转化细胞产生少量病毒，这就是所谓的病毒拯救。比如把被SV40转化的细胞同SV40的允许细胞共同培养，那么12天后就有少量的病毒出现，这两种细胞接触为产生病毒子代的必要的条件。如果用仙台病毒处理细胞，那么可以加速这两种细胞的融合，因而有助于提高拯救病毒的敏感性。由于缺损病毒转化的细胞不能诱导出病毒，但可用一些方法证明病毒DNA及T抗原的存在。从转化细胞中拯救出来的病毒，同用于转化的病毒在性质上是一致的。但多瘤病毒转化的细胞比较难于拯救出病毒。一般而言，拯救病毒成功率是很低的。6、转化细胞的逆转 正常细胞转化为恶性变细胞，一般认为是不可逆的，但是无论是在实验动物还是医学临床都确定存在有恶性肿瘤逆转的事例。比如说，将多瘤病毒温度敏感突变株在30感染BHK细胞，在这个温度时，病毒的致癌基因被活化，细胞被转化成癌细胞，如果再放到396时，癌细胞在2小时内又逆转成正常细胞。又比如，多瘤病毒的ts-a突变株在385时能转化3T3细胞，而转移至31时，则能产生病毒。这说明温度变化对多瘤病毒的ts-a突变株是一个导致逆转的条件，现在越来越多的研究证据表明：肿瘤病毒不一定是稳定不变的，而是可逆的和调整的，恶性细胞能逆转，这为医学临床对恶性肿瘤的防治，提供了一个值得探索的途径。7、DNA肿瘤病毒转化细胞的机制 所有的DNA肿瘤病毒转化细胞均是由于其癌基因产物起作用的结果，但并不是所有的DNA肿瘤病毒的癌基因都具有相同的功能，不同的DNA肿瘤病毒转化细胞的机制是不相同的。现在已对一些DNA肿瘤病毒的致癌基因及其产物的功能有了比较详细的了解，因时间的关系，我只以SV40的转化机制为例给大家介绍一下。当SV40感染允许细胞时，首先表达早期基因，即大T抗原和小T抗原，这两种抗原刺激细胞DNA的合成并产生许多酶，如DNA聚合酶。在这些酶的作用下，病毒DNA开始复制，同时晚期基因开始表达，然后装配成成熟的病毒粒子从细胞中释放出来，细胞并不发生转化，当SV40感染非允许细胞和半允许细胞时，早期基因表达产生的大T和小T抗原，刺激宿主细胞DNA的合成，并进行几次细胞分裂，这时细胞可暂时表现出转化细胞的某些特性，随着细胞的分裂，大部分细胞丢失病毒的DNA而丧失转化特性，而少数细胞的DNA中则整合了病毒DNA而发生永久转化，细胞表现出转化细胞的特性，在这一转化过程中，SV40的大T抗原对于启动细胞转化是必须的，而且维持细胞转化状态必须有大T抗原的持续表达，小T抗原对于转化不是必须但能起到增强转化的作用。因此，对于SV40转化细胞的机制是：以顺时针方向转录的早期基因编码病毒的转化功能，而编码产生的大T和小T抗原，病毒的其他抗原与转化无关，SV40转化细胞是一个很复杂的过程，在SV40转化的细胞中，大T抗原主要集中于细胞核和细胞膜，现已发现，位于这两部分的大T抗原的功能是不一样的。细胞内的大多数大T抗原出现于转化细胞的核中，分布于核基质及染色体上，大T抗原在这部分的功能是：、刺激细胞DNA复制；、增加rRNA的合成；、诱导细胞内酶的合成；、激活特殊的细胞基因的转录：在细胞核中与细胞P53蛋白特异地结合，通过这些功能的发挥，大T抗原使细胞永生化而建系，在SV40转化的细胞的质膜中，有一部分被脂肪酰化修饰的大T抗原，其C端埋在质膜中，N端暴露于细胞表面，起到使细胞转化的功能，细胞膜中存在有大T抗原，可以改进膜对营养物质的运输。因此SV40转化的细胞能在苛刻的培养条件下生长。第三节 RNA肿瘤病毒以RNA为遗传物质的肿瘤病毒称为RNA肿瘤病毒，它属于反转录病毒科，这是一大类引起鸡、鼠、猫等动物白血病和肉瘤淋巴病、哺乳动物瘤的病毒。这类肿瘤病毒的种类很多，现已经从爬行动物、鸟类和包括灵长类在内的很多动物中分离到，共有100种左右，这类病毒急性感染敏感动物后，可引起白血病、乳腺病，造成贫血、骨髓坏死而致死，慢性感染往往不引起死亡。一、RNA肿瘤病毒的种类 所有的RNA肿瘤病毒均为逆转录病毒科RNA肿瘤病毒亚科成员，本亚科分C型肿瘤病毒组、B型肿瘤病毒组和D型逆转录病毒组。其中以C型肿瘤病毒最为常见，根据RNA肿瘤病毒的抗原，宿主范围和诱发肿瘤的类型，分为7个组。1、禽白血肉瘤组病毒属C型病毒。这组病毒有20种以上，可根据宿主范围、抗原性等分为A、B、C、D、E亚组，这一组病毒中，最有名的是ROUS肉瘤病毒，关于ROUS肉瘤病毒大家都已知道得很多了。在这一组病毒中，某些病毒有复制缺陷，需要有一种所谓的辅助病毒给其提供所缺陷的功能才能复制。这组病毒包括禽白血病病毒(ALU)和ROUS鸡肉瘤病毒(RSV)以及ROUS相关病毒(RAV)，ALU和RSV有转化细胞并引起肿瘤的能力。RAV无转化细胞的能力，但他能帮助某些缺陷型RSV获得引起肿瘤的能力，这是一种辅助病毒。2、鼠白血肉瘤组病毒也属于C型病毒。这组病毒现在已知有5种不同的毒株。根据病毒颗粒的表面抗原和感染细胞表面抗原可以将这几种病毒分为2个抗原组，即G MULV和FMR-MULV。有四种是格劳斯(GRASS)发现并命名的，而且是以发现者的姓名来命名的。如GRASS小鼠白血病毒：这类病毒与前面介绍的禽白血病肉瘤病毒的不同点在于细胞基因与细胞对病毒敏感性的关系刚好相反，在禽病毒组，有一种细胞显性基因控制细胞对病毒的敏感性。也就是说有这种基因的细胞才对病毒有敏感性，而在鼠病毒组中，有一种细胞显性基因控制着细胞对病毒的抵抗性，也就是说有这种基因的细胞对病毒无敏感性。3、鼠乳腺瘤病毒(MTV)。这是通过乳汁因子传播引起乳腺癌的病毒，病毒 颗粒的形态与其他几组病毒都不相同，属B型病毒。最大的特点是所有不同株系病毒均具有共同的表面抗原。4、猫白血肉瘤病毒组，属于C型病毒。猫白血病毒(FeLV)和猫肉瘤病毒 (FeSV)都能引起猫、狗、家兔和猴的白血病和肉瘤。猫白血病毒具有唯一的型特异性抗原和组特异性抗原。5、地鼠白血肉瘤组病毒属于C型病毒。这类病毒接近于小鼠肉瘤病毒，但其抗原性与小鼠肉瘤病毒是不同的。地鼠肉瘤病毒能引起地鼠肿瘤，而对小鼠则不能引起肿瘤，地鼠白血病病毒有一些特性与小鼠白血病病毒一样的，然而，它具有与型特异性无关的抗原。6、灵长类RNA肿瘤病毒，其中有的属于C型病毒，有的属于D型病毒。在灵长类和人体中已经发现了RNA肿瘤病毒形态学方面的颗粒，对于这些病毒的生物学特性的报道还不完全。7、其他RNA肿瘤病毒。二、外源性和内源性RNA肿瘤病毒1、外源性RNA肿瘤病毒 外源性病毒是以从机体到机体或体细胞到体细胞进行水平传播的病毒，它们的基因序列只存在于受病毒感染的细胞中，禽肉瘤病毒、禽、啮齿类、猫和猴的白血病病毒、哺乳动物的肉瘤病毒以及人嗜T淋巴细胞病毒都属于外源RNA肿瘤病毒。外源性RNA肿瘤病毒根据其专化培养细胞的能力以及在动物体内致癌时间的快慢，又分为急性RNA肿瘤病毒和慢性RNA肿瘤病毒，许多急性RNA肿瘤病毒的基因组有缺损，这些病毒虽然能引起细胞转化以及动物的肿瘤，但在细胞内不能独立复制。急性和慢性RNA肿瘤病毒在转化细胞和致癌时间快慢等表现出差异，这是因为急性RNA肿瘤病毒基因组中有致癌基因，为V-onc+V，能转化培养细胞，在动物体内致癌时间快，在细胞内不能独立复制。慢性RNA肿瘤病毒的基因组中没有癌基因，为V-onc-V，不能转化培养细胞，在动物体内致癌时间慢，病毒基因组是完全的，能独立复制。2、内源性RNA肿瘤病毒 在包括鼠、猫、猪、狒狒等在内的许多脊椎动物的正常细胞中，都发现了有病毒基因存在，这些病毒基因是内源性RNA肿瘤病毒的基因组，这类病毒在机体个体发育的早期就感染了机体，其基因组是整合于正常细胞的DNA中，作为正常细胞基因组的一部分普遍地在世代间进行垂直传播。一般情况下内源性RNA基因由于受到宿主细胞基因的调控，只能部分表达，不能繁殖产生完整的病毒体，也不能引起细胞转化和引起机体发生疾病。整合在宿主基因组中的内源性前病毒，可以自发地或经人为诱导产生有感染性的病毒。能诱导前噬菌体的辐射、化学诱变剂、蛋白质合成抑制剂等，对培养细胞中的内源性前病毒都有诱导作用。其它的肿瘤病毒的感染也有诱导作用，但也有些内源性前病毒不能诱导，或诱导频率非常低，并且当细胞DNA传染其它细胞时也没有感染性，显然这是因为它们与细胞的调控成分紧密结合，后者抑制了前病毒在供体和受体细胞中的表达的缘故。内源性前病毒诱导产生的病毒如果能在相同的细胞中繁殖，这种病毒即具有同种嗜性，如果不能在相同的细胞中繁殖，但能在其它细胞中繁殖，这种病毒即具有异种嗜性，如果在这两种细胞中都可繁殖，这种病毒则有兼嗜性。内源性前病毒的表达受细胞基因的调控，同时亦受到动物年龄和细胞分化状态的影响。表达的产物可供缺损外源性病毒复制所需，另外内源性前病毒表达的包膜糖蛋白还能干扰同亚组的外源性病毒的复制，同时由于细胞表面出现病毒的糖蛋白抗原，还能引起自身免疫病。三、RNA肿瘤病毒的基因结构 细胞DNA=GAG=pol=env=sre=DNA 非缺损的ROUS基因组 RNA肿瘤病毒基因组RNA的结构，一般也都有gag、pol、env等几个基因，但不同的RNA肿瘤病毒的基因组结构亦有区别，ROUS肉瘤病毒是有缺损的和非缺损肿瘤病毒，非缺损的急性肿瘤病毒，除了gag、pol和env基因都是其复制所必须的基因外，另还有一个来源于细胞的癌基因src、ROUS肉瘤病毒既有病毒复制的三个必须基因，又具有癌基因，所以它能独立复制，并转化培养的细胞，在动物体内诱发肿瘤。许多急性RNA肿瘤病毒是缺损性的，它们有癌基因，但复制必需基因有缺损，所以它们也能转化 培养细胞，在动物体内有高璋敏感性，必须在有辅助病毒存在时才能繁殖，如下面这些病毒的基因结构。 5gagpolsrc3 5gag*pol*mos*3 5pol*raspol*evn3 缺损的ROUS肉瘤病毒(rdRSV) 缺损的小鼠肉瘤病毒(MoMSV) 缺损的小鼠肉瘤病毒(HaMSV) 5gag*Mycenv*3 5gag*erbnenv*3 禽髓细胞瘤病毒(MC-29) 禽成红细胞瘤病毒(AEV) 大多数C型RNA肿瘤病毒都是慢性RNA肿瘤病毒，它们具有gag、poi、env三个复制必须的基因，但缺少癌基因，因而这类病毒能独立复制，但不能转化培养细胞，在动物体内致癌时间很慢。四、病毒癌基因与细胞癌基因1、癌基因的命名。 现在已经发现，不仅许多RNA肿瘤病毒基因组中有onc基因，而且在真核细胞中及原核细胞中也存在着癌基因。为了区别，Coffin在1981年提出了一个统一的命名规则 、属于病毒的癌基因称为病毒癌基因(Viral oncogene V-onc)； 、属于动物细胞的癌基因称为细胞癌基因(Cellular oncogene C-onc)。如果同一C-onc来自于不同的动物细胞，那么分别标明其来源动物的缩写，如来源于Harvey株和Kisten株的C-onc ras基因分别称为C-Ha-ras和C-ki-ras。 、来自于某种病毒的癌基因用病毒名称的缩写来表示。如来自大鼠肉瘤病毒(Rat Sarcoma Vires)的癌基因称为ras，有时两种癌基因来自于同一病毒，则分别用A、B表示，如来自成红细胞增多病毒(Erythroblastosis Vires)的两种癌基因分别称为erb-A和erb-B。2、癌基因的分类。根据癌基因产物的性质及作用，可将其分为5类。第一类，酪氨酸蛋白激酶类。此类癌基因表达的产物具有酪氨酸蛋白激酶的活性，能使蛋白质中的酪氨酸残基磷酸化。 第二类，丝氨酸蛋白激酶类。此类癌基因表达产物具有丝氨酸蛋白激酶的活性，能使蛋白质中的丝氨酸残基磷酸化。 第三类，生长因子类。此类癌基因表达产物具有类似细胞生长因子的活性，能维持或刺激细胞的生长。 第四类，GTPGDP结合酶类。这类癌基因产物具有GTP酶的活性，能影响细胞内的第二信使水平。 第五类，核蛋白类。此类癌基因表达产物主要分布于细胞核中，并且能特异或非特异地与DNA结合。3、癌基因产物与恶性转化不同种类的癌基因导致细胞发生的恶性转化都与细胞正常增殖的一系列功能有关。正常细胞与恶性转化癌细胞均能生产增殖，主要区别就在于正常细胞的生长增殖是有节制的，能调节，而发生恶性转化的细胞的生长增殖则失去控制。大多数的癌基因的作用就是使正常细胞的增殖失去控制。第一类和第二类癌基因的产物均为蛋白激酶类，在正常细胞中，蛋白质磷酸化90发生在丝氨酸残基的羟基上，10发生在苏氨酸残基的羟基上，而只有002发生在酪氨酸残基的羟基上。而细胞中蛋白质的酪氨酸残基磷酸化具有促进细胞分裂增殖的作用。第一类癌基因的产物能直接使细胞内蛋白质的酪氨酸残基发生磷酸化，这可能是使细胞无限制增殖的主要原因。另外，转化细胞的形态异常也与蛋白质的酪氨酸磷酸化有关。例如细胞的形态是由细胞骨架维持的，细胞骨架中有一种称为Vinculin的蛋白，它在决定细胞形态中起重要作用，它也是酪氨酸蛋白激酶的作用对象。在ROUS肉瘤病毒转化的细胞中，Vinculin中的酪氨酸残基磷酸化水平均增加了20倍，这说明可能转化细胞的形态异常与细胞中Vinculin过度磷酸化有关。生长因子类的癌基因产物具有与生长因子相似的功能，能模拟生长因子而刺激细胞的增殖。在正常情况下，细胞的生长因子的表达是有限的，仅在正常的生理限度下行使其功能，而癌基因则能无限度地表达其产物，使细胞不断地受到生长因子的作用，而无限增殖。 对于第四类和第五类癌基因的功能仍没有很深的了解。一般认为，第四类癌基因的产物对GTP、GDP的高亲和性及对细胞内第二信使的水平的影响，可能是其对细胞发挥作用的关键。第五类癌基因产物，则可能是通过直接影响与细胞增殖有关的基因而发挥作用。4、病毒的致癌基因 由于不具有癌基因的转化缺损性ROUS肉瘤病毒在感染正常细胞后，能从宿主细胞基因组中获得C-src基因，成为有转化能力的RSV。因此，人们推断病毒癌基因起源于细胞癌基因。并非所有的RNA肿瘤病毒都带有癌基因，常带有癌基因的RNA肿瘤病毒往往是正常病毒与细胞来源的癌基因重组的产物。由于重组时癌基因可能取代病毒的复制必需基因，因此常有癌基因的RNA肿瘤病毒的基本上都是缺损的急性肿瘤病毒，细胞来源的onc基因至少能以4种不同方式插入RNA肿瘤病毒的基因组中。、onc基因作为一个独立的表达基因插入到病毒的基因组中，不影响其它的复制基因的结构及功能，onc基因产物由一个亚基因组mRNA表达出来，这类onc基因有RSV的V-src基因。、onc基因作为一个独立表达的基因，部分或全部取代病毒的第一个复制基因。如取代env基因，其产物由一亚基因组mRNA表达，如AMV中的V-Myb基因。、onc基因与gag的一部分形成融合基因并拌有一个或几个复制基因的缺失，通常为pol基因或gag和env的一部分，并且由与基因组等长的mRNA表达出产物。如AMLV的V-Myc基因。、两个独立表达的V-onc区共同存在，一个区域与gag的部分融合，另一区域独立表达，这两个区域共同取代了病毒的复制基因的一部分，gag-onc融合蛋白由一与基因组等长的mRNA表达，第二个onc蛋白由亚基因组mRNA表达，如AEV的erb-A和erb-B。五、RNA肿瘤病毒的致癌方式急性RNA肿瘤病毒与慢性RNA肿瘤病毒基因组结构各不相同，故而它们的致癌方式也有所不同。急性RNA肿瘤病毒除少许例外，基本上都是复制缺损性病毒，不管是非缺损性还是缺损性的急性RNA肿瘤病毒，其基因组都有癌基因，它们在感染细胞培养物或动物后，经过很短的潜伏期，便可使细胞发生转化或引起动物产肿瘤，这类病毒的致癌性是其所携带的癌基因发生作用的结果。慢性RNA肿瘤病毒能独立复制，但其基因组中不含癌基因。这类病毒不能转化培养的细胞，当其感染动物时，经过较长时间的潜伏期后，能在动物体内引起肿瘤。这类病毒的致癌作用，可能是由于病毒的基因组整合到细胞的原癌基因附近，基因组中的启动子及增强子使细胞的原癌基因激活并异常表达所引起的，是病毒基因组顺式作用于原癌基因的结果。在这类病毒中，人嗜T淋巴细胞病毒是一个例外，其致癌机理比较特殊。六、C型肿瘤病毒的致癌机制1、非缺损白血病毒的致癌机制 非缺损白血病毒本身没有转化能力，其致癌活性与病毒RNA和内源病毒RNA之间的重组有关。对囊膜粘蛋白的多肽分析，RNA指纹分析和RNA异源双链杂交分析等表明，转化能力是由发生在env基因中的重组作用引起的。重组后的囊膜糖蛋白插入细胞质膜中后扰乱了膜功能而引起细胞转化。2、缺损白血病毒的致癌机制 该病毒的致癌能力高，可能与下面两种重组结果有关。、一个含有转化基因的外源DNA片段置换了缺失的病毒基因组。尽管外源DNA片段不一定是src序列，但其作用与sro序列相似，编码的蛋白质在细胞膜上也有象src蛋白一样的蛋白激酶功能。、缺失基因组经重排后获得了转化能力，这种重排作用已在一个缺损鼠白血病病株中证明是外源病毒和帮助者病毒在env基因内的重组。3、病毒转化蛋白肉瘤病毒的致癌机制 肉瘤病毒的外源DNA序列src基因产物不仅能够直接引起细胞转化，而且该基因的持续表达对维持细胞转化也是必须的。因此该蛋白就被称之为病毒转化蛋白。用含有poly(A)末端的病毒RNA或转化细胞中抽提出的一个短的mRNA的体外翻译产物的分析表明，src产物是一个分子量为60000d的磷蛋白。（P60)。用免疫沉淀方法(用肉瘤病毒诱出肉瘤的兔的血清)可以从转化细胞和非感染细胞抽提物中得到P60蛋白，但转化细胞中的P60蛋白与非感染细胞中的P60蛋白的氨基酸顺序有所不同，在转化细胞中由于SFC基因的表达受一个病毒启动子调控，表达效率高，因此P60蛋白含量高出非感染细胞50倍左右。 P60蛋白是一个蛋白激酶，结合在细胞膜上，在ATP存在的条件下，它能使其它蛋白磷酸化。因此转化作用可能就是由于蛋白磷酸化后使得一些具有生长调节功能的细胞蛋白(膜蛋白或染色质蛋白)活性改变而造成的。这也可以解释转化作用的多方向性，即可以使多种组织细胞发生转化。第四节 病毒致癌学说一、病毒致癌学说病毒在肿瘤中被发现，并且证实与肿瘤有密切关系。但肿瘤病毒在自然界是怎样传播和引起肿瘤的呢?这个问题抑制是世界上研究肿瘤病因的一个焦点。关于这个问题有三种不同的观点。、前病毒学说 前病毒学派认为外界的病毒进入细胞后，给细胞传递信息，导致细胞癌变和新粒子产生。关于RNA肿瘤病毒致癌学说最初由Temin提出，个RNA肿瘤病毒本身不含DNA，它怎样能产生象肿瘤这样的稳定的遗传特性? Temin(1964)认为，病毒进入细胞后，以病毒RNA为模板，在细胞内进行逆转录，合成DNA中间物(即前病毒DNA)，这个过程需要RDDP(逆转录酶)，前病毒DNA整合到细胞DNA上以致细胞发生了遗传性的改变，即所谓恶性转化(见图1l4，图116)。通过DNA中间物(前病毒DNA)进行RNA肿瘤病毒的复制，是前病毒学说的基础。这个学说刚提出时并没有得到普遍的支持，因为这个学说不符合经典分子生物学的所谓“中心法则”的观点。自从RDDP发现后，许多学者同意前病毒可能是发生在动物中的正确模型。现在也有人认为前病毒有可能解释在人体中进行肿瘤病毒的平行传递方式。他们推测在体内，病毒的传递可能是从一个细胞到另一个细胞。、原病毒学说遗传信息从RNA到DNA的传递方式和RDDP的发现，导致1970年Temin又提出了原病毒学说。原病毒被认为是一种原始的病毒，是存在于生殖细胞中的，后来原病毒发展成为有生物学功能的病毒(肿瘤)基因，原病毒DNA可转录产生RNA，这种RNA可与其它遗传因素(此种因素来于同细胞，或来于其它细胞，或平行感染的RNA肿瘤病毒)相互作用而发生改变。这种改变了的RNA再由逆转录酶的作用，进行逆转录成为病毒DNA，然后整合于细胞基因之中。在遗传信息传递过程中，一些遗传信息片段通过各种遗传事件偶然地集合在一起，就是说这种遗传信息传递机制发生某一种错误(突变)，即可产生引起细胞转化的病毒基因(肿瘤病毒)，从而导致细胞癌变。在原病毒模型中，从正常细胞到肿瘤细胞的转化，细胞并不是从来就有恶性的遗传信息的全部(致癌基因)，而只具有能集合信息的可能性。在原病毒模型中RDDP是关键，是必不可少的，RDDP必须存在于某些正常细胞中，特别是在胚胎细胞中。、致癌基因学说这个学说是Huebner和Todaro 1969年提出的。他们的根据是C型RNA肿瘤病毒不但可以在已经转化但无病毒繁殖的细胞中诱导出来。而且可以在正常的细胞中诱导出来。由于小鼠细胞可以自然诱发生出C型颗粒RNA肿瘤病毒，所以Huebner等提出了致癌基因学说，他们认为肿瘤的遗传信息存在于每个细胞中，它是通过亲代到子代的“垂直”方式传递。根据这个模型，细胞被C型RNA肿瘤病毒的感染早在亿万年的进化过程中就发生了。Huebner等认为每一个细胞都有“病毒基因”，这种病毒基因包含有能引起细胞癌变的“致癌基因”，这种致癌基因是细胞DNA的个区域。在正常情况下只是由于某些生理因素抑制而不显现出来。当细胞在试管内快速或接触其它致癌因子(射线、老化、化学物质、肿瘤病毒)的影响，抑制状态即解除。致癌基因或病毒基因表达为转化蛋白质。当有肿瘤基因表达时，就只有细胞癌化而无病毒生成，当病毒基因也起作用时，就既有细胞癌化，也有病毒生成。