病毒致瘤的机理，是病毒学和肿瘤学目前集中研究的课题之一，而且已经取得迅速进展。业已证实，生物体细胞中含有正常的原癌基因(proto－oncogene)，它们是负责细胞生长及分化的一大类基因簇，与个体发育、组织损伤的修复及再生密切相关。原癌基因在生物进化过程中其结构高度保守，在所有真核生物之间具有高度同源性，被认为是生命所必需的看家基因(house－keepergenes)。原癌基因在细胞中的表达严格受时间(发育阶段、细胞周期)、空间(组织和细胞类别)和程序(前后次序)的控制，在不同细胞中起着不同的调节生长和分化的作用。在生物进化过程中，原癌基因可被某些反转录病毒所摄取，经过加工(去除内含子，改变3'末端和5'末端等)后，形成病毒癌基因(v－onc)。除原癌基因外，在正常细胞染色体上原癌基因的附近还有所谓的抑癌基因(antioncongene)，抑癌基因适当地抑制原癌基因的表达，对控制细胞分裂有重要意义。 在外界的物理、化学及生物学等因素的作用下，原癌基因(又叫细胞原癌基因,简称为c－onc)发生结构、位置等改变并出现异常表达，从而导致细胞的癌变。原癌基因因结构、位置等改变而出现异常表达，即正常c－onc在错误的部位或错误的时间内发生过度的或不适当的表达的现象,称为细胞原癌基因活化。引起细胞原癌基因活化的机理包括:①插入突变:反转录病毒的前病毒在整合到细胞染色体上时，可能插入原癌基因附近，在前病毒增强子或启动子控制下，原癌基因呈现高水平表达,如禽白血病前病毒插入c－myc基因上游，后者的表达产物比正常情况下增加30～100倍，说明c－myc在禽白血病前病毒LTR调控下引起非生理性表达；②原癌基因转位:在人的Burfzitt淋巴瘤病毒(一种疱疹病毒)引起的肿瘤细胞内，8:14号染色体发生转位，8号染色体上的c－myc基因转移至免疫球蛋白基因的并置部位(juxtaposition)，c－myc在免疫球蛋白调控序列的控制下出现异常表达；③原癌基因扩增:在人的某些癌细胞系中，发现c－ras基因拷贝数比正常增加30倍以上，其相应的mRNA和蛋白质也同时增加。研究表明，SV40病毒的T抗原和腺病毒5型(Ad5)的E1A蛋白可以诱导原癌基因的扩增。腺病毒E1A蛋白还可以刺激宿主细胞DNA的合成和细胞分裂。原癌基因的扩增不仅限于其本身，还可能包括原癌基因的旁侧序列；④原癌基因的点突变:由病毒感染造成细胞染色体发生点突变的原因至少有两方面。一是病毒的全基因组或部分片段整合到宿主细胞DNA上，可能造成染色体个别碱基的改变，或干扰整合部位DNA聚合酶的错误监视系统(proofreadingsystem)；二是在同源重组过程中,病毒基因首先重组到细胞染色体中，整合病毒在从细胞染色体释出的过程中可能携带细胞的正常基因。由于病毒复制速度远远高于宿主细胞，因此发生点突变的机率也高于宿主细胞。当病毒携带的细胞基因突变后，往往不影响病毒的复制。这种病毒DNA可能以同源重组的方式将点突变的细胞基因再次重组到细胞中。如果突变的细胞基因为原癌基因，则可能引起细胞癌变。如c－src为细胞原癌基因，将c－src基因重组到反转录病毒中，感染正常细胞，病毒中的c－src基因高度表达，并不引起细胞癌变，但将人工制造的点突变c－src基因插入反转录病毒，再感染细胞，则可引发细胞癌变。研究发现,在肿瘤细胞中src、ras和fms等癌基因都有点突变的发生。从蛋白质水平看，点突变可能提高肿瘤蛋白的稳定性或细胞定位能力，与底物结合的稳定性也提高了，但一般并不直接参与细胞的癌变过程，目前尚不清楚癌基因蛋白在细胞癌变过程中的具体作用。在腺病毒反复感染的细胞DNA中,发现抑癌基因出现甲基化，从而失去抑制细胞癌变的作用。DNA甲基化是通过甲基化酶进行的。甲基化酶可以象限制性内切酶一样在特定的DNA序列上对碱基进行甲基化。甲基化后，相应的内切酶不能在此位点上水解DNA。在染色体中，癌基因与抑癌基因往往处在相邻的位点上。在正常细胞中，癌基因受到抑癌基因的控制，从而维持细胞的正常分化。造成抑癌基因失活的原因很多，病毒感染是其中的原因之一。病毒不仅可以通过将其基因整合然后释出细胞染色体而引起基因突变，某些病毒编码的蛋白质还可以通过与抑癌蛋白结合，干扰细胞蛋白质磷酸化过程等方式影响抑制基因的活性，进而使细胞的癌基因扩增和过度表达，最终导致癌变。例如RB1是一个重要的抑癌基因，在正常生理条件下RB1蛋白的作用在于调节G0/G1期的细胞分化。TGF－β1是一个促进细胞分裂的蛋白质，RB1蛋白与之结合后可以抑制细胞的分裂。RB1蛋白被磷酸化后则失去与TGF－β1蛋白结合的能力，引起细胞癌变。很多病毒蛋白质也可与之结合，引起抑制蛋白失活。这些病毒包括腺病毒E1A、SV40和多瘤病毒的T抗原、乳头状瘤病毒的E7等。另外一些病毒的感染能促进RB1蛋白的磷酸化，导致RB1蛋白失活。DNA和RNA肿瘤病毒都有可能使抑癌基因失活。如上所述,反转录病毒在生物进化过程中摄取生物细胞的原癌基因，经过各种加工后成为病毒癌基因(v－onc)。因此v－onc一般同其祖代c－onc有明显不同，由v－onc编码的蛋白质在功能或酶特性上也有所改变。当v－onc随前病毒整合到宿主细胞时，在前病毒中LTR启动子和增强子的强有力的调控下，获得非常高水平的表达。反转录病毒这种从正常细胞获得原癌基因，成为v－onc,再转移给其它细胞的过程称为癌基因的转导。反转录病毒的致癌特性，是由于转导癌基因的高效表达,或是由于病毒癌基因编码的蛋白质与相应的细胞原癌基因编码的蛋白质存在明显不同的结果。最后应当指出，某些肿瘤并非由单一原因引起。细胞内的有限数量的原癌基因可能是化学致癌剂、放射线和病毒癌基因的共同靶位点；细胞转化的发生可能也是两个或更多个癌基因产物共同作用的结果。不仅如此，一种病毒，如鸡成红细胞增生症病毒含有erbA和erbB两个v－onc;多型瘤病毒中含有Py－t、Py－mT和Py－T三个v－onc。牛乳头状瘤病毒的诱癌作用机理也是多方面的，包括病毒基因产物对宿主细胞转录调节、刺激宿主细胞DNA合成、与细胞产生的抑癌蛋白(如Rb和p53)结合等，病毒产物还能在细胞质中与细胞膜信息转递蛋白结合，从而影响细胞之间的信息转递。这就是肿瘤发生中的所谓多步骤致癌机制。
在动物中引起肿瘤的RNA肿瘤病毒即反转录病毒及其癌基因见表7-2。【JZ】【HT5”H】表7-2引起肿瘤的动物RNA病毒【HT6SS】【BG(】【BHDFG3，WK12*2ZQ，WK7ZQ，WK13ZQ，WK8ZQ，WK11ZQW】病毒【】病毒癌基因【】癌基因产物生物学活性【】产物分布【】病变种类【BHDG1*2】Rous肉瘤病毒【】sre【】酪氨酸蛋白激酶【】胞浆或胞膜【】鸡肉瘤【BHDW】Fujinami肉瘤病毒【】fps【】酪氨酸蛋白激酶【】胞浆或胞膜【】鸡肉瘤【BH】猫肉瘤病毒【】fes【】酪氨酸蛋白激酶【】胞浆或胞膜【】猫肉瘤【BH】Yamaguschi肉瘤病毒【】yes【】酪氨酸蛋白激酶【】胞浆或胞膜【】鸡肉瘤【BH】GardnerRasheecl肉瘤病毒【】fgr【】酪氨酸蛋白激酶【】胞浆或胞膜【】猫肉瘤【BH】UR2肉瘤病毒【】ros【】酪氨酸蛋白激酶【】胞浆或胞膜【】鸡肉瘤【BH】McDonough肉瘤病毒【】fms【】酪氨酸蛋白激酶【】胞浆或胞膜【】猫肉瘤【BH】Abelson白血病病毒【】abl【】酪氨酸蛋白激酶【】胞浆或胞膜【】小鼠白血病、淋巴瘤【BH】Moloney肉瘤病毒【】mos【】丝/苏氨酸蛋白激酶【】胞浆【】小鼠肉瘤【BH】3611小鼠肉瘤病毒【】raf【】丝/苏氨酸蛋白激酶【】胞浆【】小鼠肉瘤【BH】成红细胞增生症病毒【】erbB【】酪氨酸蛋白激酶或同源【】胞浆或胞膜【】鸡成红细胞增多症【BH】狨猴肉瘤病毒【】sis【】与血小板生长因子相关【】胞浆分泌【】POGF－B同源【】狨猴肉瘤【BH】Harvey肉瘤病毒【】Ha－ras【】GTP结合蛋白【】胞膜内侧【】大鼠肉瘤、红白血病【BH】Kirsten肉瘤病毒【】ki－ras【】GTP结合蛋白【】胞膜内侧【】大鼠肉瘤、红白血病【BH】MC29髓细胞瘤病毒【】myc【】未知【】细胞核【】鸡肉瘤、癌、髓细胞瘤【BH】禽类髓细胞增生症病毒【】myb【】未知(DNA结合蛋白)【】细胞核【】鸡髓细胞增生【BH】FBJ骨肉瘤病毒【】fos【】未知【】细胞核【】小鼠骨肉瘤【BH】SK770病毒【】ski【】未知【】细胞核【】鸡鳞状细胞癌【BH】鸡红细胞增生症病毒【】erbA【】与糖皮质激素受体相关【】胞浆【】成红细胞增生及肉瘤【BH】小鼠乳腺瘤病毒【】【】【】【】小鼠乳腺病【BH】鸡白血病病毒【】【】【】【】鸡淋巴瘤、白血病【BH】牛白血病病毒【】【】【】【】牛白血病【BG)F】
【HT5SS】由表中可以看出，反转录病毒成员较多，v－onc基因的种类及组成也不一样。但它们致癌的机理是相似的。不含病毒癌基因的反转录病毒，也有一定的致癌作用，其致癌的机理除了上面提到的插入突变等几种以外,还有一个反向激活机制,即反转录病毒中的基因可以编码一种蛋白质即TAT因子，该因子具有调控病毒自身基因(如LTR)或宿主细胞基因(如原癌基因)表达的作用。牛白血病病毒及人T细胞白血病病毒的TAT因子可以激活白细胞原癌基因。如前所述，在动物体内能够找到与这些病毒癌基因(v－onc)相对应的细胞原癌基因(c－onc)。它们之间具有序列同源性，但v－onc在结构上与c－onc不完全相同，是改变了的c－onc。c－onc在正常情况下仅对细胞的生长刺激发生暂时性的反应。每种细胞原癌基因只在某些特定细胞中(如c－src在脑细胞中，c－fos在巨噬细胞中)发生适量表达。原癌基因一旦发生改变即可能被激活而成为癌基因，进而异常表达对细胞生长具有调节作用的重要蛋白质，引起细胞的转化和无拘束的生长。虽然许多反转录病毒的v－onc基因在细胞基因中都可以找到相应的c－onc基因。但是某些c－onc基因，例如人的N－ras、N－myc、met、Blym和Tlym基因并没有发现相应的v－onc基因。因此，是否还存在着新的致瘤病毒或类似的致瘤因子，是一个值得探讨的课题。引起肿瘤的DNA病毒也较多。在DNA病毒中没有发现类似于细胞原癌基因的核酸序列。DNA病毒的致瘤机理与RNA病毒有很大的不同，不同DNA病毒之间的致癌基因及致癌机理也不一样。表7-3列举了动物中的DNA致瘤病毒。
【HT5”H】【JZ】表7-3引起肿瘤的DNA病毒【HT6SS】【BG(】【BHDFG4，WK10ZQ，WK10ZQ，WK12ZQ，WK9*2ZQ，WK8ZQW】【HJ*8】病毒【】致癌基因及相关基因【】产物功能【】产物部位【】致癌种类【BHD】EB病毒【】EBNA2【】?【】?【】鼻咽癌【BHDW】马立克氏病毒【】IE【】?【】?【】淋巴细胞瘤【BHDW】腺病毒【】E1AE1B【】调节转录?【】胞核/胞浆核膜/胞膜/内质网【】【BH】SV40【】SV－tSV－T【】?起始DNA合成，调节转录，和P53结合【】胞浆胞核、胞膜【】猴多型瘤【BH】多瘤病毒【】Py－tPy－mTPy－T【】?结合并调节c－src产物结合并调节c－yes产物【】胞浆胞膜胞核【】小鼠多种实体瘤【BH】牛乳头瘤病毒【】E7【】?【】?【】乳头瘤和多种瘤【BH】嗜肝DNA病毒【】X基因【】?【】?【】肝癌【BH】野兔痘病毒(粘液瘤病毒、纤维瘤病毒)【】早期19K蛋白基因【】类似表皮生长因子作用【】?【】粘液瘤、纤维瘤【BG)F】【HJ*2】
【HT5SS】人的EB病毒是引起人鼻咽癌的重要致病因素。它是目前疱疹致瘤病毒中研究较为深入的病毒之一。研究发现，在非洲Buritt氏淋巴瘤的大多数细胞中具有EB病毒的基因组DNA，虽然某些以整合的形式存在，但一般是以可自动复制的附加体游离形式存在。体外对细胞进行培养，只产生核抗原而不产生病毒。在转化细胞中还发现了特征性的染色体变化，即8号:14号染色体转位。鸡的马立克氏病病毒转化T淋巴细胞，使其增生，产生致死性的淋巴细胞白血病。转化的T细胞中含有病毒DNA，DNA高度甲基化，这是与非转化细胞中病毒DNA的最明显区别。转化细胞中还有病毒特异性磷酸化蛋白(pp36/39和pp24)。小鼠多型瘤病毒、SV40病毒和一些人腺病毒可以诱发新生啮齿动物产生恶性肿瘤。在病毒引起的转化细胞中，可以发现整合的病毒DNA。多型瘤病毒和SV40病毒的基因以完整的形式整合，腺病毒整合的基因则呈现部分缺失。整合的基因中，一些病毒早期基因呈现高水平表达，由其编码的产物称为肿瘤抗原(T或t抗原)。小鼠多型瘤病毒mT基因的产物mT抗原，与反转录病毒的v－ras基因产物相似，具有导致细胞形态转化的作用，并能使细胞生长失去贴壁性；小鼠多型瘤病毒的T基因产物T抗原，和腺病毒的E1A产物与反转录病毒的v－myc基因产物相似，具有减少细胞对血清的依赖性和加强细胞永久传代性的作用。牛乳头瘤病毒(BPV)在牛引起乳头等无毛皮肤或粘膜部位瘤或疣的形成，属良性肿瘤，可自行消失，但有时在协同因子(紫外线照射，采食蕨类植物)作用下也会转化。BPV在试管中可转化牛及小鼠细胞，在啮齿动物可诱发纤维瘤。但有研究表明，BPV转化细胞时，其DNA不一定整合到细胞DNA中。病毒基因组在癌细胞中只有一小部分转录，病毒DNA对维持细胞的转化状态是必需的。应用干扰素处理BPV转化细胞，可使病毒DNA消失，细胞回复正常。嗜肝DNA病毒除了人的乙型肝炎病毒外，土拨鼠肝炎病毒、地松鼠肝炎病毒、鸭乙型肝炎病毒在相应宿主内广泛传播。引起急性和慢性肝炎。病毒DNA能整合到宿主细胞染色体中，常导致持续性感染和各种后遗症，最后引起免疫复合症及肝癌。野兔痘病毒包括粘液瘤病毒和纤维瘤病毒，粘液瘤病毒主要感染南美洲乌拉圭和巴西的野兔，引起局部良性粘液瘤，瘤体内有星状粘液瘤细胞和胞浆内包涵体。纤维瘤病毒感染兔后形成皮下圆形肿瘤，肿瘤由纺锤形的结缔组织细胞构成。研究表明，大多数DNA病毒参与癌变作用的基因均为早期基因。对病毒本身，这些基因的功能在于调节病毒基因的表达或复制,维持一定量的游离病毒DNA拷贝。早期基因的表达由多种因素调控，包括多聚启动子、翻译起始点和内含子删除等。
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