肿瘤研究中体外细胞转化应用综述

　　癌症由于其快速增长的发病率及高死亡率，已经成为人类生命健康的重大威胁，在世界上引起了广泛的关注和重视。在人类日常接触的约6万种化学和生物性因子中，除了已被国际癌症研究署（IARC）确定的Ⅰ和Ⅱ类致癌物外，还有很多是可疑或未知的人类或动物肿瘤启动剂或促癌剂。在过去30年中，全球患肿瘤人数已经翻了一倍，而我国每年新发癌症病例约有三百多万[1].因此如何快速筛选并鉴定出这些物质的致癌活性，对预防癌症至关重要。

　　目前常用的哺乳动物致癌实验有小鼠皮肤肿瘤诱发试验、小鼠肺肿瘤诱发试验、大鼠肝转变灶诱发试验、雌性SD大鼠乳腺癌诱发试验等，但是试验周期长，需利用大量实验动物。基于此，体外细胞转化系统的建立为肿瘤病因学、肿瘤发病机制及其防治措施的研究提供了一个良好的实验模型和有力的技术手段[2].体外细胞转化系统概念最早由Berwald等[3]提出，他们用碳氢化合物处理二倍体小鼠成纤维细胞，可得到具有癌变性质的多层细胞克隆。1966年，Borek等[4]首先应用X 射线成功诱发二倍体地鼠成纤维细胞恶性转化。1977年，日本学者Kakunaga[5]首先应用甲基硝基亚硝胍（MNNG）和4-硝基喹啉-1-氧化物（4-NQO）体外诱发正常妇女口唇皮肤组织二倍体成纤维细胞恶性转化。此时，体外细胞转化系统开始逐渐形成。正常细胞经过适当刺激后发生细胞形态及生物学特性的改变，获得接近于肿瘤细胞的性质，如呈上皮样细胞形态、排列紊乱、失去方向性、形成交叉和旋涡、失去细胞密度调节作用、染色体核型异常、可以在半固体琼脂培养基中形成集落等，这种细胞变化称为细胞转化[6].细胞是肿瘤发生的基本单位，研究正常细胞如何演变成肿瘤细胞是肿瘤研究中的一个根本问题。体外细胞转化是从细胞生物学和分子生物学水平上研究肿瘤的发生与发展的基本技术[7],它能够快速检测有遗传毒性的化学品在致癌中的作用，在研究肿瘤的发生、发展、防止及治疗等方面具有重要意义。

　　1 细胞转化

　　体外细胞转化非常近似地模拟了动物致瘤过程，是众多方法中较有可能替代动物实验的方法，其检测效能得到了许多研究者和包括IARC和欧洲替代方法研究中心（ECVAM）等众多机构关注。IARC根据早期数据认为体外转化与体内致癌物间具有很好的相关性，一致率达69%~85%.ECVAM对Balb/c-3T3细胞转化实验的效能参数进行了总结[8],表明该方法与体内实验一致性为71%,灵敏性和特异性分别为80%和60%,阳性预测率为70%,阴性预测率为71%.因此，细胞转化实验能为鉴定人类可能的致癌因子提供非常有价值的信息。

　　1.1 细胞转化

　　研究显示，体外细胞转化是一个多阶段的过程：（1）在动物实验中致癌的化学物质可诱导正常细胞转化；（2）恶性转化的细胞可在敏感动物体内致瘤，而非转化细胞则不能致瘤；（3）在转染活性癌基因的实验中，正常细胞向恶性细胞发展的不同阶段会表现出多个不同的表型；（4）促癌剂可增强经低浓度启动剂处理过的细胞的转化频率[9];（5）已在动物体内实验中确认的几种环境毒素，有90%以上可在两阶段体外细胞转化检测中得到阳性结果[10].

　　1.2 细胞转化的鉴定

　　在判别细胞转化的标准中，通常所采用的指标有：细胞形态学及其生长状况的改变；染色体核形异常；细胞转化灶的形态；半固体琼脂培养基中形成集落的能力；以及在免疫抑制动物或裸鼠体内的致瘤能力；此外，还可通过细胞突变、ConA凝集反应进行鉴别。

　　通过细胞形态学及其生长状况的变化判定细胞转化实验的结果主观性太强，而细胞转化实验在致癌物的筛选和早期抗癌药物的制备中具有重要意义，因此建立快速、简便、可靠的体外检测方法是毒理学研究中亟需解决的问题。近年来，从分子水平寻找基因标志物判定细胞转化的终点成为改进细胞转化检测方法的一个方向。Sakai[11]等利用mRNA 差异显示方法发现转化时7个上调基因和7个下调基因，其中有5个为促癌剂TPA和岗田酸共有的改变。Maeshima[12]等利用基因芯片技术，鉴定出22种细胞转化的基因标志物。这22种基因参与细胞周期、转录调节、抗细胞凋亡和细胞分裂正调节。

　　基因标志物与细胞转化实验的结果具有相关性，表明以基因标志物为基础的细胞转化实验技术可能成为促癌物筛选的有效方法。此外王颖[13]等成功建立了Bhas 42细胞转化试验的H2O2法并实现了高通量检测，使细胞转化实验的周期缩短且提高了结果的准确性。随着研究的不断深入和改进，细胞转化实验能在致癌物的筛选、抗癌新药的研制和药物毒理学的验证等方面发挥更加重要的作用。