腫瘤是細胞在各種致瘤因素的作用下，基因發生改變，失去對其生長的正常調控，導致細胞異常增生。惡性腫瘤又稱為癌癥（cancer），是目前危害人類健康zui嚴重的一類疾病。我國城市地區居民死因*位為惡性腫瘤。
腫瘤細胞在很多生物學特性上不同于正常細胞，也有別于修復性增生的細胞，具有明顯的去分化現象。

一、腫瘤細胞的分化特征

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

（一）腫瘤細胞去分化的標志蛋白

在個體發育中，一些蛋白只在胎兒期表達，但成年動物細胞發生癌變時，一些關閉的基因被激活，重新分泌胚胎時期*的蛋白，已用于醫學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

在胚胎時期由卵黃囊及胚胎肝臟產生，在妊娠5個月時達高峰，出生時下降。胎兒出生后1年，血清AFP應降至正常成人水平（5.8μg/L以下，男性略高于女性）。AFP是原發性肝癌的zui靈敏、zui特異的腫瘤標志，血清AFP測定結果大于500μg/L以上，或含量有不斷增高者，更應高度警惕。

2．癌胚抗原

為存在于結腸癌及胚胎結腸粘膜上皮細胞的一種糖蛋白。由胎兒胃腸道上皮組織、胰和肝的細胞所合成，通常在妊娠前6個月內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。胃腸道腫瘤時因極性消失，CEA反流入淋巴或血液而使血清CEA升高，當CEA高于 20μg/L時，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，當肝癌、大腸癌、胃癌等惡性腫瘤時也會使POA升高，但陽性率較低

（二）腫瘤的異質性

腫瘤的組織由實質和間質兩部分構成，腫瘤實質是腫瘤細胞，是腫瘤的主要成分，具有組織來源特異性。腫瘤的間質起支持和營養腫瘤實質的作用，不具特異性，一般由結締組織和血管組成，有時還可有淋巴管。腫瘤組織常呈現不同程度的形態和功能上的異質性（heterogeneity），主要表現為瘤細胞分化程度和分化方向的差異性。這種現象可使得腫瘤呈現多向分化，如髓母細胞瘤可見神經元分化成分和各種膠質細胞分化成分，甚至出現肌細胞成分，后者稱為趨異性分化（divergent differentiatio）。將一種類型腫瘤組織中出現另一種腫瘤成分的現象稱為腫瘤的化生（tumor metaplasia）。

（三）腫瘤細胞的自然分化

有些腫瘤可發生自然分化現象，如兒童時期的脂肪母細胞瘤，復發后可形成成熟的脂肪細胞。有關腫瘤自然分化的經典論文是由Cushing和Wolback （1927）報道的，他們給一個嬰兒治療神經母細胞瘤時發現了這一現象。患兒由于腫瘤分期太高而被帶回家等死。很難想象，后來這個孩子長成了一個十幾歲的少年，得了闌尾炎，在做闌尾切除手術時，外科大夫也探察了腹腔，目的是想尋找神經母細胞瘤，結果發現在腹腔中有多發性小腫瘤，而且證明這些是良性的神經節瘤。

二、腫瘤的誘導分化

腫瘤的誘導分化就是應用某些化學物質使不成熟的惡性細胞逆轉，向正常細胞分化。這些物質稱為分化誘導劑。在分化誘導劑的作用下，腫瘤細胞的形態特征、生長方式、生長速度和基因表達等表型均向正常細胞接近，甚至*轉變為正常細胞，這種現象稱為誘導分化（induced differentiation）。采用這一策略進行惡性腫瘤的治療，稱為分化治療（differentiation therapy）。

目前，誘導分化治療的研究非常活躍，已成為腫瘤研究的新熱點。維甲酸已成功地應用于急性早幼粒細胞白血病（APL）的治療，實體瘤誘導分化也處于體外實驗階段。

（一）誘導分化的機制

分化誘導劑作用于腫瘤細胞后，通過信號轉導機制誘導腫瘤細胞分化，封閉或抑制腫瘤細胞中與細胞增殖有關的受體；降低蛋白質的磷酸化水平，促進細胞分化基因的表達；啟動細胞凋亡程序。有些表現為先分化后凋亡，有些表現為分化與凋亡同時發生。誘導劑對腫瘤細胞的作用與以下因素有關。

1．信號轉導與腫瘤分化

細胞的增殖和分化均與信號轉導途徑有關，不同的分化誘導劑盡管其作用方式不同，其zui終結果都是抑制細胞增殖信號，同時啟動細胞分化和凋亡途徑。例如， cAMP信號途徑參與調節多種腫瘤細胞分化，其作用可概括為：①抑制細胞增生，促進細胞分化；②誘導腫瘤細胞凋亡；③逆轉腫瘤細胞的多藥耐藥性；④影響某些基因產物，如myc蛋白含量下降，Ras下調等。

2．腫瘤細胞誘導分化與基因

腫瘤細胞是正常細胞分化失控的細胞，腫瘤細胞與分化正常的細胞zui本質的區別是基因組發生不同形式突變，如慢性粒細胞白血病（CML）第9號與22號染色體易位形成了bcr/abl融合基因，源于CML患者的K562細胞中該融合基因擴增5倍。bcr/abl融合基因編碼的P210具有*酪氨酸蛋白激酶活性，能促進細胞增殖。有研究證明K562細胞經誘導分化后，bcr/abl轉錄產物顯著下降，P210蛋白質水平降低，細胞趨向分化。

3．轉錄調控與腫瘤分化

甲基轉移酶抑制劑活性增高使抑癌基因高甲基化進而表達失活的主要因素，用甲基化轉移酶抑制劑處理腫瘤細胞，發現基因組甲基化水平降低，細胞增殖受抑制。另一方面，核心組蛋白的乙酰化狀態與基因調控密切相關，負責組蛋白乙酰化和去乙酰化的是一對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對組蛋白乙酰化可中和組蛋白電荷，使DNA結構松散、開放，便于轉錄因子及RNA聚合酶更加接近DNA，促進基因表達；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。HDAC還參與細胞周期的調控，其中RB對轉錄因子E2F的轉錄抑制就是通過募集HDAC實現的。

（二）腫瘤分化的標志

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

從細胞周期調控來看，腫瘤細胞去分化的一個重要特征就是G1-S期控制點失控，進人S期細胞異常增多，因此G1期稱為細胞分化期，G1期停滯可作為細胞分化的指標。

（三）誘導分化劑的種類

腫瘤的誘導分化劑有多種。按照來源可分為內源性分化誘導劑和外源性分化誘導劑，前者是指腫瘤或宿主細胞所產生的具有分化誘導作用的化學物質，例如集落刺激因子、糖皮質激素、前列腺素及一些細胞因子等，后者是指腫瘤或宿主不能產生而必須依賴外界補給的分化誘導劑，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-氯環腺苷類；③抗癌抗生素類，如絲裂霉素、放線菌素D、蒽環類抗癌抗生素；④有機化合物類，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的增強劑（本身對細胞增殖及分化無影響，但可顯著增強分化誘導劑的作用，如環化酶激活劑、亞硒酸鈉）等。


不同的誘導劑可能具有某些共同的作用機制，但不同的化學結構又決定了它們有不同的細胞內、外受體和不同的初始環節，因此也會有不同的作用機制；此外，體內應用誘導分化劑的同時，又可通過影響不同組織或細胞的代謝和分化，從而間接作用于腫瘤細胞。

（四）維甲酸對腫瘤的誘導分化作用

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。它由環己烯環、側鏈和極性基團三部分組成，由于極性基團及側鏈部分不同，維甲酸包括多種同分異構體，其中zui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）。機體內一定濃度的維甲酸可調節細胞的增殖、分化、成熟，是機體正常生長發育和各種生理活動*的重要因子。RA對多種腫瘤細胞有誘導分化作用，尤其是對急性白血病具有較高的療效。

維甲酸由胃腸道吸收后經氧化形成ATRA，通過擴散進入細胞與胞內維甲酸結合蛋白（cellular retinoic acid binding protein，CRABP）結合后有2種去路：一是被位于光面內質網上的細胞色素P450酶系氧化破壞；二是通過異構酶的作用，轉化為11-cRA， 13-cRA及9-RA。ATRA及順式維甲酸進入細胞核內，與核維甲酸受體結合。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 三個亞型構成，每個亞型均有一個以上的異構體。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元件（retinoic acid response element，RARE）結合，以時間、劑量依賴的方式調節靶基因的表達，從而調節細胞的正常分化。

RA對多種腫瘤細胞有誘導分化作用，對急性早幼粒細胞白血病的作用尤為突出。APL是造血細胞分化阻滯在早幼粒階段的異質性腫瘤。其中t（15；17）易位后導致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融合基因是導致APL的功能基因，PML/RARα融合蛋白結合DNA并與核共同抑制因子及組蛋白去乙酰化酶（HDAC）形成復合體， HDAC促使組蛋白去乙酰化，組蛋白與DNA牢固結合，抑制目標基因的轉錄。ATRA與融合蛋白分子的維甲酸受體部分結合，釋放核共同抑制因子復合物，促使組蛋白乙酰化，進而組蛋白與DNA解離，開放目標基因的轉錄，細胞分化成熟。ATRA還通過激活Caspase，降解PML/RARα融合蛋白，解除轉錄抑制作用，細胞得以進一步分化成熟。zui近研究表明，PML/RARα融合蛋白與目標基因結合后，還能募集DNA甲基化酶，導致目標基因沉默，維甲酸部分地解除甲基化，誘導低水平的目標基因表達。


RA對幾種實體瘤也呈現出明顯的誘導分化作用。如Rutka等（1988）證實ATRA和13-cis-RA對人膠質瘤細胞系U 343 MC-A具有誘導分化效應。經其處理后U343MC-A細胞增殖減慢，并出現了特異的形態學改變和GFAP含量的增高。Steck等（1990）證明RA 對多種膠質瘤細胞系具有不同程度的生長抑制作用，RA處理后膠質瘤細胞的表皮生長因子受體的活性降低。


維甲類進行誘導分化治療時有一些共同的副作用，但多數反應較輕，偶爾也發生過嚴重的甚至致命的反應。特別是對APL患者，ATRA和9-cis-RAzui常見的副作用是注射后數小時發生頭痛，粘膜炎也是zui常見的不良反應之一。此外，RA還存在耐藥性問題。


（五）其他誘導劑

l．二甲亞砜（DMSO）

為無色液體，是較早發現的一種分化誘導劑。20世紀70年代初，在體外觀察到DMSO可誘導小鼠紅白血病細胞（MEL）分化為正常網織紅細胞，增殖停止，并合成血紅蛋白。此后，其它實驗室相繼證明，DMSO對多種癌細胞系有誘導分化作用，如鼠神經母細胞瘤、鼠胚胎癌細胞系、大鼠乳腺癌細胞、人HL- 60細胞系、人類食管癌上皮細胞株、人結腸癌細胞、人直腸癌細胞及黑色素瘤。


2．六亞甲基二乙酰胺（HMBA）

于1976年人工合成，對小鼠紅白血病細胞、神經母細胞瘤、黑色素瘤、SHG-44細胞具有誘導分化作用。Marks等（1994）認為HMBA誘導MEL細胞分化是一個細胞周期依賴的過程，主要是通過降低Cyclin A和CDK4以及增加低磷酸化的Rb蛋白而實現。

3．8-氯環腺苷酸（8-Chloro-cyclic-adenosine monophosphate，8-Cl-cAMP）

8-Cl-cAMP是近年發展起來的一種很有價值的分化誘導劑，對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、神經膠質瘤等）。8-Cl-cAMP通過蛋白激酶A（PKA）發揮促進分化的作用。根據調節亞基（RⅠ、RⅡ）不同，PKA又分Ⅰ、Ⅱ兩型，RⅠ能刺激細胞增殖和去分化，RⅡ可使細胞停止增殖并促進分化。惡性腫瘤細胞中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，因此選擇性調節兩種蛋白激酶以恢復cAMP受體蛋白的生理平衡，是應用cAMP類似物治療腫瘤的一個新的理論依據。8-Cl-cAMP及其類似物能選擇性地與Ⅱ型蛋白激酶特異性結合，從而提高Ⅱ型蛋白激酶的表達，減少Ⅰ型蛋白激酶的表達，以抑制細胞增殖和促進分化。

4．干擾素

INFα與β可使U937細胞形態趨向成熟、黏附能力改變，NBT還原率增加，對單純B47和B41的反應從10％上升到47％。rINFγ可使U937細胞分化成熟，增殖受抑，NBT還原率及吞噬發光率明顯增高。

5．維生素D

在骨髓細胞、乳腺和結腸上皮細胞等發現有維生素D3受體，維生素D3可降低白血病、乳腺癌、結腸癌和前列腺癌細胞系的生長，促進細胞凋亡。維生素D3還能降低某些腫瘤的發病率。1，25-二羥基維生素D3是維生素D3的活性形式。已有報道，1，25-二羥基維生素D3能誘導白血病細胞株細胞向單核細胞分化，對人類急慢性髓系白血病細胞也有分化作用。