第4章 一失足成千古恨:人类肿瘤中发现癌基因
1976年,发现原癌基因src的宣告,给研究者们指明了下一步的方向。如果src基因的确出现在人类正常基因组中,那么,在人类肿瘤中,src很有可能是以一种突变的活性癌基因形式存在着。要确证这一点,创造这样一个活性src癌基因采用的机制与劳斯肉瘤病毒所用的有很大区别。到1976年,经过6年劳而无功的研究,大多数研究者认识到,事实上所有人类肿瘤中都不具有RSV这样的逆转录酶病毒。因此,按照这种思路,如果肿瘤中sr’被激活为癌基因,那么作为非病毒因子,化学物质必然在激活过程中扮演着重要角色。当src 在细胞染色体中安居乐业时,这些化学物质使它发生突变。细胞中每一次突变的发生,都会使。C癌基因诱发细胞飞速生长,使得突变细胞产生大群后代,最终形成肿瘤。所以研究者们试图在肿瘤DNA中找到突变的src癌基因。但他们一无所获,src的突变形式沓无踪影。看起来,src癌基因只是RSV的偶然形式。此时,简单地把原癌基因当做致癌物质的靶子,这种看法似乎走到了尽头。
到1979年,人们采取了另一种策略,企图揭开癌基因的庐山真面目。这种新方法并不依赖有关逆转录酶病毒的现有知识,它采用了基因移植的实验技术。即从一个细胞内部抽取DNA(也就是基因)而后注入另一个细胞,后者接受的基因使它获得了新的性状或行为。这样的反应显示,规定新性状的信息原先属于供方细胞(即从中抽取DNA的细胞),信息则可以通过DNA分子的移植转移给受方细胞。
基因移植术可以用来搜寻小鼠、大鼠和人类肿瘤细胞基因组中可能露面的致癌基因。这些细胞形成的肿瘤与病毒毫无干系。人们已知或者推想其中大多数的肿瘤是由化学致癌物质引起的。
我的实验室最初曾做过一个实验,将大鼠的细胞暴露在煤焦油这种致癌物质中,使之变成癌细胞,再从里面抽取DNA注入正常细胞中。我们希望在用化学方法改造过的细胞DNA中会出现导致癌变的信息,当这个信息以具体基因的形式被植入正常细胞,后者也会相应地转变成癌细胞。
很快,我们发现有些接受肿瘤细胞DNA的细胞开始起变化。正常细胞向癌细胞的转变证明,癌变的信息是由DNA携带的,而DNA来自经化学改造过的细胞。肿瘤生长的信息通过DNA 分子的确可以在细胞之间移植。
不久,人们发现人类肿瘤的DNA也隐含着癌基因。杰弗里·库珀以及米凯尔·维格勒各自实验室中的研究,还有我的研究小组的继续努力,扩展了拥有肿瘤生长信息的基因组范围:例膀脱癌,1例结肠癌,还有1例神经细胞肿瘤的DNA都有改造能力。每一例中,尽管正常细胞的DNA并不具备转换能力,但因为被注入了癌细胞的DNA,正常的小鼠细胞变成了癌细胞。
这种可移植的遗传信息,其所作所为同癌病毒携带的癌基因非常相似。尤为重要的是,注入正常细胞内部的癌细胞DNA,它的不同片段似乎能引导正常细胞的新陈代谢,促使后者逐步癌变。这些发现直接证明,正常细胞携带的基因在发生突变后能够导致癌症。
产生癌基因的突变过程似乎和其他许多细胞基因受损的过程一样:当基因处于染色体中其常规位置时,碱基序列发生了改变。突变之后,基因虽然仍在原处,但它们开始向细胞发送与突变前截然不同的指令。
这种设想同逆转录酶病毒研究揭示的情况有戏剧性的差异。所有拥有改造能力的逆转录酶病毒;似乎都起源于那些攻入正常细胞、绑架正常细胞基因、使之转变成活性癌基因的病毒正本。至于逆转录酶病毒,入侵的外敌、强有力的病毒统治者,它们破坏正常基因,将基因从其染色体的老窝中逐出很远,征服正常的细胞基因,癌基因终于被