腫瘤是細(xì)胞在各種致瘤因素的作用下，基因發(fā)生改變，失去對(duì)其生長的正常調(diào)控，導(dǎo)致細(xì)胞異常增生。惡性腫瘤又稱為癌癥（cancer），是目前危害人類健康最嚴(yán)重的一類疾病。我國城市地區(qū)居民死因第一位為惡性腫瘤。

        腫瘤細(xì)胞在很多生物學(xué)特性上不同于正常細(xì)胞，也有別于修復(fù)性增生的細(xì)胞，具有明顯的去分化現(xiàn)象。

一、腫瘤細(xì)胞的分化特征

        惡性腫瘤細(xì)胞的特征之一是分化程度低，表現(xiàn)為形態(tài)上的幼稚性，功能上的異常，細(xì)胞的多種表型（phenotype）又回到原始的胚胎細(xì)胞表型，即發(fā)生細(xì)胞的去分化現(xiàn)象。機(jī)體在致癌物質(zhì)的作用下，干細(xì)胞發(fā)生分化障礙或已分化的細(xì)胞發(fā)生去分化，導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控則形成腫瘤。不過目前多傾向于認(rèn)為腫瘤來源于分化障礙的干細(xì)胞。

（一）腫瘤細(xì)胞去分化的標(biāo)志蛋白

        在個(gè)體發(fā)育中，一些蛋白只在胎兒期表達(dá)，但成年動(dòng)物細(xì)胞發(fā)生癌變時(shí)，一些關(guān)閉的基因被激活，重新分泌胚胎時(shí)期特有的蛋白，已用于醫(yī)學(xué)診斷的癌胚蛋白主要有甲胎蛋白、癌胚抗原和胰胚胎抗原等。

1、甲胎蛋白

        在胚胎時(shí)期由卵黃囊及胚胎肝臟產(chǎn)生，在妊娠5個(gè)月時(shí)達(dá)高峰，出生時(shí)下降。胎兒出生后1年，血清AFP應(yīng)降至正常成人水平（5.8μg/L以下，男性略高于女性）。AFP是原發(fā)性肝癌的最靈敏、最特異的腫瘤標(biāo)志，血清AFP測(cè)定結(jié)果大于500μg/L以上，或含量有不斷增高者，更應(yīng)高度警惕。

2、癌胚抗原

        為存在于結(jié)腸癌及胚胎結(jié)腸粘膜上皮細(xì)胞的一種糖蛋白。由胎兒胃腸道上皮組織、胰和肝的細(xì)胞所合成，通常在妊娠前6個(gè)月內(nèi)CEA含量增高，出生后血清中含量已很低下，健康成年人血清中CEA濃度小于2.5μg/L。胃腸道腫瘤時(shí)因極性消失，CEA反流入淋巴或血液而使血清CEA升高，當(dāng)CEA高于 20μg/L時(shí)，則意味著可能有消化道腫瘤。

3、胰胚抗原

        是一種糖蛋白，正常人群血清中小于7U/ml。胰腺癌的POA的陽性率為95％，其血清含量大于20U/ml，當(dāng)肝癌、大腸癌、胃癌等惡性腫瘤時(shí)也會(huì)使POA升高，但陽性率較低

（二）腫瘤的異質(zhì)性

        腫瘤的組織由實(shí)質(zhì)和間質(zhì)兩部分構(gòu)成，腫瘤實(shí)質(zhì)是腫瘤細(xì)胞，是腫瘤的主要成分，具有組織來源特異性。腫瘤的間質(zhì)起支持和營養(yǎng)腫瘤實(shí)質(zhì)的作用，不具特異性，一般由結(jié)締組織和血管組成，有時(shí)還可有淋巴管。腫瘤組織常呈現(xiàn)不同程度的形態(tài)和功能上的異質(zhì)性（heterogeneity），主要表現(xiàn)為瘤細(xì)胞分化程度和分化方向的差異性。這種現(xiàn)象可使得腫瘤呈現(xiàn)多向分化，如髓母細(xì)胞瘤可見神經(jīng)元分化成分和各種膠質(zhì)細(xì)胞分化成分，甚至出現(xiàn)肌細(xì)胞成分，后者稱為趨異性分化（divergent differentiatio）。將一種類型腫瘤組織中出現(xiàn)另一種腫瘤成分的現(xiàn)象稱為腫瘤的化生（tumor metaplasia）。

（三）腫瘤細(xì)胞的自然分化

        有些腫瘤可發(fā)生自然分化現(xiàn)象，如兒童時(shí)期的脂肪母細(xì)胞瘤，復(fù)發(fā)后可形成成熟的脂肪細(xì)胞。有關(guān)腫瘤自然分化的經(jīng)典論文是由Cushing和Wolback （1927）報(bào)道的，他們給一個(gè)嬰兒治療神經(jīng)母細(xì)胞瘤時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。患兒由于腫瘤分期太高而被帶回家等死。很難想象，后來這個(gè)孩子長成了一個(gè)十幾歲的少年，得了闌尾炎，在做闌尾切除手術(shù)時(shí)，外科大夫也探察了腹腔，目的是想尋找神經(jīng)母細(xì)胞瘤，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在腹腔中有多發(fā)性小腫瘤，而且證明這些是良性的神經(jīng)節(jié)瘤。

二、腫瘤的誘導(dǎo)分化

        腫瘤的誘導(dǎo)分化就是應(yīng)用某些化學(xué)物質(zhì)使不成熟的惡性細(xì)胞逆轉(zhuǎn)，向正常細(xì)胞分化。這些物質(zhì)稱為分化誘導(dǎo)劑。在分化誘導(dǎo)劑的作用下，腫瘤細(xì)胞的形態(tài)特征、生長方式、生長速度和基因表達(dá)等表型均向正常細(xì)胞接近，甚至完全轉(zhuǎn)變?yōu)檎＜?xì)胞，這種現(xiàn)象稱為誘導(dǎo)分化（induced differentiation）。采用這一策略進(jìn)行惡性腫瘤的治療，稱為分化治療（differentiation therapy）。

        目前，誘導(dǎo)分化治療的研究非常活躍，已成為國際腫瘤研究的新熱點(diǎn)。維甲酸已成功地應(yīng)用于急性早幼粒細(xì)胞白血病（APL）的治療，實(shí)體瘤誘導(dǎo)分化也處于體外實(shí)驗(yàn)階段。

（一）誘導(dǎo)分化的機(jī)制

        分化誘導(dǎo)劑作用于腫瘤細(xì)胞后，通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化，封閉或抑制腫瘤細(xì)胞中與細(xì)胞增殖有關(guān)的受體；降低蛋白質(zhì)的磷酸化水平，促進(jìn)細(xì)胞分化基因的表達(dá)；啟動(dòng)細(xì)胞凋亡程序。有些表現(xiàn)為先分化后凋亡，有些表現(xiàn)為分化與凋亡同時(shí)發(fā)生。誘導(dǎo)劑對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用與以下因素有關(guān)。

1、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與腫瘤分化

        細(xì)胞的增殖和分化均與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑有關(guān)，不同的分化誘導(dǎo)劑盡管其作用方式不同，其最終結(jié)果都是抑制細(xì)胞增殖信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)細(xì)胞分化和凋亡途徑。例如， cAMP信號(hào)途徑參與調(diào)節(jié)多種腫瘤細(xì)胞分化，其作用可概括為：①抑制細(xì)胞增生，促進(jìn)細(xì)胞分化；②誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡；③逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性；④影響某些基因產(chǎn)物，如myc蛋白含量下降，Ras下調(diào)等。

2、腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)分化與基因

        腫瘤細(xì)胞是正常細(xì)胞分化失控的細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞與分化正常的細(xì)胞最本質(zhì)的區(qū)別是基因組發(fā)生不同形式突變，如慢性粒細(xì)胞白血病（CML）第9號(hào)與22號(hào)染色體易位形成了bcr/abl融合基因，源于CML患者的K562細(xì)胞中該融合基因擴(kuò)增5倍。bcr/abl融合基因編碼的P210具有極高酪氨酸蛋白激酶活性，能促進(jìn)細(xì)胞增殖。有研究證明K562細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化后，bcr/abl轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物顯著下降，P210蛋白質(zhì)水平降低，細(xì)胞趨向分化。

3、轉(zhuǎn)錄調(diào)控與腫瘤分化

        甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑活性增高使抑癌基因高甲基化進(jìn)而表達(dá)失活的主要因素，用甲基化轉(zhuǎn)移酶抑制劑處理腫瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)基因組甲基化水平降低，細(xì)胞增殖受抑制。另一方面，核心組蛋白的乙酰化狀態(tài)與基因調(diào)控密切相關(guān)，負(fù)責(zé)組蛋白乙酰化和去乙酰化的是一對(duì)功能相互拮抗的蛋白酶――組蛋白乙酰化酶（HAT）和去乙酰化酶（HDAC）。HAT對(duì)組蛋白乙酰化可中和組蛋白電荷，使DNA結(jié)構(gòu)松散、開放，便于轉(zhuǎn)錄因子及RNA聚合酶更加接近DNA，促進(jìn)基因表達(dá)；而HDAC的作用相反，組蛋白去乙酰化使DNA更加緊密，抑制基因表達(dá)。HDAC還參與細(xì)胞周期的調(diào)控，其中RB對(duì)轉(zhuǎn)錄因子E2F的轉(zhuǎn)錄抑制就是通過募集HDAC實(shí)現(xiàn)的。

（二）腫瘤分化的標(biāo)志

        由于腫瘤細(xì)胞起源的多樣性，其分化的具體指標(biāo)亦各不相同，一般包括形態(tài)與功能的分化、增殖能力與致瘤性的降低或喪失等。代表終末分化，具有成熟表型的標(biāo)志物多為特異性細(xì)胞產(chǎn)物或涉及產(chǎn)物合成的酶，如紅細(xì)胞的血紅蛋白、表皮細(xì)胞的角蛋白、膽管上皮分化標(biāo)志cK7（cytokeratin7）、肝細(xì)胞分化標(biāo)志白蛋白、消化道腫瘤分化標(biāo)志LAP（腸堿性磷酸酶）、胃癌分化標(biāo)志PG（胃蛋白酶原）、LDH（乳酸脫氫酶）、橫紋肌肉瘤中的desmin以及星形細(xì)胞瘤的膠質(zhì)纖維酸性蛋白（GFAP）等。腫瘤細(xì)胞分化程度越低，越是缺乏分化標(biāo)記物。

        從細(xì)胞周期調(diào)控來看，腫瘤細(xì)胞去分化的一個(gè)重要特征就是G1-S期控制點(diǎn)失控，進(jìn)人S期細(xì)胞異常增多，因此G1期稱為細(xì)胞分化期，G1期停滯可作為細(xì)胞分化的指標(biāo)。

（三）誘導(dǎo)分化劑的種類

        腫瘤的誘導(dǎo)分化劑有多種。按照來源可分為內(nèi)源性分化誘導(dǎo)劑和外源性分化誘導(dǎo)劑，前者是指腫瘤或宿主細(xì)胞所產(chǎn)生的具有分化誘導(dǎo)作用的化學(xué)物質(zhì)，例如集落刺激因子、糖皮質(zhì)激素、前列腺素及一些細(xì)胞因子等，后者是指腫瘤或宿主不能產(chǎn)生而必須依賴外界補(bǔ)給的分化誘導(dǎo)劑，包括：①維生素類，如維甲類、維生素C、維生素E等；②核苷及其類似物：如三磷酸腺苷、8-氯環(huán)腺苷類；③抗癌抗生素類，如絲裂霉素、放線菌素D、蒽環(huán)類抗癌抗生素；④有機(jī)化合物類，如DMSO、六亞甲基二乙酰胺（HMBA）、二甲基甲酰胺（DMP）、丁酸鈉、溴脫氧尿核苷、5氮雜-2-脫氧核苷；⑤中草藥類，如人參、乳香等；⑥無機(jī)化合物，如砷劑（As2O3和As3O4等）、硒；⑦如茶堿、干擾素、生長因子受體抗體及分化誘導(dǎo)的增強(qiáng)劑（本身對(duì)細(xì)胞增殖及分化無影響，但可顯著增強(qiáng)分化誘導(dǎo)劑的作用，如環(huán)化酶激活劑、亞硒酸鈉）等。

        不同的誘導(dǎo)劑可能具有某些共同的作用機(jī)制，但不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)又決定了它們有不同的細(xì)胞內(nèi)、外受體和不同的初始環(huán)節(jié)，因此也會(huì)有不同的作用機(jī)制；此外，體內(nèi)應(yīng)用誘導(dǎo)分化劑的同時(shí)，又可通過影響不同組織或細(xì)胞的代謝和分化，從而間接作用于腫瘤細(xì)胞。

（四）維甲酸對(duì)腫瘤的誘導(dǎo)分化作用

        維甲酸（retinoic acids，RA）又稱視黃酸或維生素A酸，是維生素A的衍生物。它由環(huán)己烯環(huán)、側(cè)鏈和極性基團(tuán)三部分組成，由于極性基團(tuán)及側(cè)鏈部分不同，維甲酸包括多種同分異構(gòu)體，其中最重要的是13-順式維甲酸（13-cis-RA）、全反式維甲酸（ATRA）和9-順式維甲酸（9-cis-BA）。機(jī)體內(nèi)一定濃度的維甲酸可調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、成熟，是機(jī)體正常生長發(fā)育和各種生理活動(dòng)必不可少的重要因子。RA對(duì)多種腫瘤細(xì)胞有誘導(dǎo)分化作用，尤其是對(duì)急性白血病具有較高的療效。

        維甲酸由胃腸道吸收后經(jīng)氧化形成ATRA，通過擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞與胞內(nèi)維甲酸結(jié)合蛋白（cellular retinoic acid binding protein，CRABP）結(jié)合后有2種去路：一是被位于光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的細(xì)胞色素P450酶系氧化破壞；二是通過異構(gòu)酶的作用，轉(zhuǎn)化為11-cRA， 13-cRA及9-RA。ATRA及順式維甲酸進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，與核維甲酸受體結(jié)合。維甲酸受體屬于核受體超家族，包括RAR和RXR兩類，均由α、β、γ 三個(gè)亞型構(gòu)成，每個(gè)亞型均有一個(gè)以上的異構(gòu)體。這些受體形成RAR-RxR異源二聚體或RxR-RxR同源二聚體。維甲酸活化的受體與維甲酸響應(yīng)元件（retinoic acid response element，RARE）結(jié)合，以時(shí)間、劑量依賴的方式調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的正常分化。

        RA對(duì)多種腫瘤細(xì)胞有誘導(dǎo)分化作用，對(duì)急性早幼粒細(xì)胞白血病的作用尤為突出。APL是造血細(xì)胞分化阻滯在早幼粒階段的異質(zhì)性腫瘤。其中t（15；17）易位后導(dǎo)致PML（promyelocytic leukemia）與RARα基因融合，90％以上的APL患者具有PML/RARα融合基因；其余為t（5；17）、t（11；17）等易位形式。 PML/RARα融合基因是導(dǎo)致APL的功能基因，PML/RARα融合蛋白結(jié)合DNA并與核共同抑制因子及組蛋白去乙酰化酶（HDAC）形成復(fù)合體， HDAC促使組蛋白去乙酰化，組蛋白與DNA牢固結(jié)合，抑制目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄。ATRA與融合蛋白分子的維甲酸受體部分結(jié)合，釋放核共同抑制因子復(fù)合物，促使組蛋白乙酰化，進(jìn)而組蛋白與DNA解離，開放目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄，細(xì)胞分化成熟。ATRA還通過激活Caspase，降解PML/RARα融合蛋白，解除轉(zhuǎn)錄抑制作用，細(xì)胞得以進(jìn)一步分化成熟。最近研究表明，PML/RARα融合蛋白與目標(biāo)基因結(jié)合后，還能募集DNA甲基化酶，導(dǎo)致目標(biāo)基因沉默，維甲酸部分地解除甲基化，誘導(dǎo)低水平的目標(biāo)基因表達(dá)。

        RA對(duì)幾種實(shí)體瘤也呈現(xiàn)出明顯的誘導(dǎo)分化作用。如Rutka等（1988）證實(shí)ATRA和13-cis-RA對(duì)人膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U 343 MC-A具有誘導(dǎo)分化效應(yīng)。經(jīng)其處理后U343MC-A細(xì)胞增殖減慢，并出現(xiàn)了特異的形態(tài)學(xué)改變和GFAP含量的增高。Steck等（1990）證明RA 對(duì)多種膠質(zhì)瘤細(xì)胞系具有不同程度的生長抑制作用，RA處理后膠質(zhì)瘤細(xì)胞的表皮生長因子受體的活性降低。

維甲類進(jìn)行誘導(dǎo)分化治療時(shí)有一些共同的副作用，但多數(shù)反應(yīng)較輕，偶爾也發(fā)生過嚴(yán)重的甚至致命的反應(yīng)。特別是對(duì)APL患者，ATRA和9-cis-RA最常見的副作用是注射后數(shù)小時(shí)發(fā)生頭痛，粘膜炎也是最常見的不良反應(yīng)之一。此外，RA還存在耐藥性問題。

（五）其他誘導(dǎo)劑

1、二甲亞砜（DMSO）

為無色液體，是較早發(fā)現(xiàn)的一種分化誘導(dǎo)劑。20世紀(jì)70年代初，首次在體外觀察到DMSO可誘導(dǎo)小鼠紅白血病細(xì)胞（MEL）分化為正常網(wǎng)織紅細(xì)胞，增殖停止，并合成血紅蛋白。此后，其它實(shí)驗(yàn)室相繼證明，DMSO對(duì)多種癌細(xì)胞系有誘導(dǎo)分化作用，如鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤、鼠胚胎癌細(xì)胞系、大鼠乳腺癌細(xì)胞、人HL- 60細(xì)胞系、人類食管癌上皮細(xì)胞株、人結(jié)腸癌細(xì)胞、人直腸癌細(xì)胞及黑色素瘤。

2、六亞甲基二乙酰胺（HMBA）

于1976年人工合成，對(duì)小鼠紅白血病細(xì)胞、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、黑色素瘤、SHG-44細(xì)胞具有誘導(dǎo)分化作用。Marks等（1994）認(rèn)為HMBA誘導(dǎo)MEL細(xì)胞分化是一個(gè)細(xì)胞周期依賴的過程，主要是通過降低Cyclin A和CDK4以及增加低磷酸化的Rb蛋白而實(shí)現(xiàn)。

3、8-氯環(huán)腺苷酸（8-Chloro-cyclic-adenosine monophosphate，8-Cl-cAMP）

8-Cl-cAMP是近年發(fā)展起來的一種很有價(jià)值的分化誘導(dǎo)劑，對(duì)惡性腫瘤具有廣譜抑制作用（如：白血病、乳腺癌、直腸癌、肺癌、胃癌、纖維肉瘤、神經(jīng)膠質(zhì)瘤等）。8-Cl-cAMP通過蛋白激酶A（PKA）發(fā)揮促進(jìn)分化的作用。根據(jù)調(diào)節(jié)亞基（RⅠ、RⅡ）不同，PKA又分Ⅰ、Ⅱ兩型，RⅠ能刺激細(xì)胞增殖和去分化，RⅡ可使細(xì)胞停止增殖并促進(jìn)分化。惡性腫瘤細(xì)胞中Ⅰ型蛋白激酶升高，Ⅱ型蛋白激酶降低，Ⅰ型和Ⅱ型的比值明顯升高，因此選擇性調(diào)節(jié)兩種蛋白激酶以恢復(fù)cAMP受體蛋白的生理平衡，是應(yīng)用cAMP類似物治療腫瘤的一個(gè)新的理論依據(jù)。8-Cl-cAMP及其類似物能選擇性地與Ⅱ型蛋白激酶特異性結(jié)合，從而提高Ⅱ型蛋白激酶的表達(dá)，減少Ⅰ型蛋白激酶的表達(dá)，以抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)分化。

4、干擾素

INFα與β可使U937細(xì)胞形態(tài)趨向成熟、黏附能力改變，NBT還原率增加，對(duì)單純B47和B41的反應(yīng)從10％上升到47％。rINFγ可使U937細(xì)胞分化成熟，增殖受抑，NBT還原率及吞噬發(fā)光率明顯增高。

5、維生素D

在骨髓細(xì)胞、乳腺和結(jié)腸上皮細(xì)胞等發(fā)現(xiàn)有維生素D3受體，維生素D3可降低白血病、乳腺癌、結(jié)腸癌和前列腺癌細(xì)胞系的生長，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。維生素D3還能降低某些腫瘤的發(fā)病率。1，25-二羥基維生素D3是維生素D3的活性形式。已有報(bào)道，1，25-二羥基維生素D3能誘導(dǎo)白血病細(xì)胞株細(xì)胞向單核細(xì)胞分化，對(duì)人類急慢性髓系白血病細(xì)胞也有分化作用。