作者 贺银成
外科学部分（6版教材 P7—16）
2．聚合酶链反应（即polymerase chain reaction，PCR)
（1）原理
PCR是模板DNA,引物和四种脱氧核糖核昔三磷酸(dNTP )在DNA聚合酶作用下发生酶促聚合反应，扩增出所需目的DNA。包括三个基本步骤：双链DNA模板加热变性成单链（变性）；在低温下引物与单链DNA互补配对（退火）；在适宜温度下TapDNA聚合酶催化引物沿着模板DNA延伸。
（2）PCR引物
PCR技术的特异性取决于引物和模板DNA结合的特异性，引物设计决定PCR反应的成败。由于致病基因是在正常基因序列中发生点突变、片段插人和（或）缺失，基因两翼的DNA序列和正常基因仍然相同，因此根据基因两翼的DNA序列可设计出各20个碱基左右的一对引物。
（3）常用PCR技术
利用PCR技术，在适当条件下扩增目的基因，然后分析PCR产物，便可判断其是否为致病基因及其变异性质。PCR技术具有快速、灵敏、特异性高等特点，为扩大其应用范围，根据需要目前已衍行和发展出以下方法：①常规PCR；②复合PCR；③反转录PCR (RT-PCR）；④原位PCR；⑤反向PCR；⑥膜结合PCR；⑦彩色PCR；⑧定量PCR；⑨固着PCR；⑩免疫PCR。
3、生物芯片技术
是近年发展起来的分子生物学与微电子技术相结合的核酸分析检测技术。最初的生物芯片技术主要目标是用于DNA序列测定、基因表达谱鉴定和基因突变体检测和分析，所以又称为DNA芯片或基因芯片技术。由于目前这一技术已扩展至免疫反应、受体结合等非核酸领域，出现了蛋白质芯片、免疫芯片、细胞芯片、组织芯片等，所以改称生物芯片技术更符合发展趋势。
DNA芯片技术的基本原理是将cDNA或寡核昔酸探针以10＾5 ~ 10＾6位点／cm2的密度结合在固相支持物（即芯片）上，每个位点上的cDNA或寡核昔酸探针的顺序是已知的，将该探针与荧光标记的待测样品DNA,RNA或cDNA在芯片上进行杂交，然后用激光共聚焦显微镜对芯片进行扫描，并配合计算机系统对杂交信号作出比较和检测，从而迅速得出所需的信息。由于它携带信息量大、体积小、分析过程自动化、分析过程快及所需样品和试剂量少，因而具有广泛的应用前景、迄今能在临床L用于疾病诊断的芯片主要见于传染性疾病，如丙型肝炎、乙型肝炎及艾滋病等少数几种疾病病毒检测芯片。如果将该技术广泛用于疾病诊断，目前仍存在较大困难。原因在于当前对基因功能的认识仍不充分，而且疾病的发生与很多因素有关，要从大量基因库中筛选出疾病相关的特异性基因制成芯片，难度相当大。
（二）肿瘤标志物检测
肿瘤标志物是指肿瘤细胞和组织由于相关基因或异常结构的相关基因的表达所产生的蛋白质和生物活性物质，在正常组织中不产生或产量甚微，而在肿瘤病人组织、体液和排泄物中可检测到。此外，在病人机体中，由于肿瘤组织浸润正常组织，引起机体免疫功能和代谢异常，产生一些生物活性物质和因子，虽然这些物质和因子特异性低，但与肿瘤发生和发展有关，也可用于肿瘤辅助诊断。
1．肿瘤标志物的测定方法
（1）生物化学技术
用于测定由肿瘤细胞产生并分泌到体液中的肿瘤标志物，因其含量与肿瘤活动度有关，所以适用于绝大多数肿瘤病人的监测、疗效和预后观察。
（2）免疫组化技术
可从形态学上详细了解细胞分化、增殖和功能变化的情况，有助于确定肿瘤组织类型、预后和临床特征的分析。
（3）单克隆抗体技术
临床上已用于甲胎蛋白(AFP )、癌胚抗原(CEA)、前列腺特异性抗原 (PSA）、CAl9-9、CA125、CA50等肿瘤相关抗原的检测。
2．肿瘤标志物分类
（l）原位性肿瘤相关物质
在同类正常细胞含量甚微，而当细胞癌变时迅速增加，如各种癌细胞内的酶。
（2）异位性肿瘤相关物质
是由恶变的肿瘤细胞产生，不是同类正常细胞的组分，如异位性激素、在肺癌时促肾上腺皮质激素（ACTH）明显升高。
（3）胎盘和胎儿性肿瘤相关物质：
癌细胞的特点是无限增殖，并向周围组织侵袭和转移，甚至向远隔组织转移，而胎盘绒毛细胞和胎儿组织细胞也有这样的特点。当胎儿成长后，有一些物质就消失，如果成人组织细胞发生癌变，这类胎盘性或胚胎性物质就会产生或表达癌胚性物质，如AFP、CEA；癌胎盘性物质，如hCG（人绒毛膜促性腺激素）等。
（4）病毒性肿瘤相关物质：
凡能在人或动物引起肿瘤或细胞恶性转化的病毒，均称为肿瘤病毒。与肿瘤有关的病毒有HTL-1病毒（成人T细胞白血病）、EB病毒（Burkitt淋巴肉瘤）、HS病毒（宫颈癌与皮肤癌）、HB病毒（肝癌）和人巨细胞病毒等。
（5）癌基因、抑癌基因及其产物：
各种致癌因素诱发基因激活和抑癌基因失活及其表达产物异常，是肿瘤发生、发展的重要标志。
需要指出的是，同一肿瘤可含有多种肿瘤标志物，而不同肿瘤或同种肿瘤的不同组织类型除有共同的标志物外，也可有不同的特异性标志物，即某一肿瘤的标志物对另一肿瘤来说不一定是标志物，而某一组织的正常产物对另一组织来源的肿瘤却可成为较好的肿瘤标志物。
检测肿瘤标志物的临床意义在于：早期发现或诊断原发肿瘤；筛查肿瘤高危人群；鉴别肿瘤的良、恶性；判断肿瘤的发展过程；观察肿瘤的治疗效果；预测肿瘤的复发和预后。
第三节 生物治疗
外科学发展到今天已经能够有效地救治损伤和感染性疾病，但对于发病率日渐增高、严重威胁人类生命的肿瘤性疾病的复发与转移还力不从心；同时又面对诸如组织异常性增生、器官移植后的排斥反应、器官移植供体不足等难题。在分子生物学理论和技术基础上发展起来的基因治疗和生物学应答调节剂疗法，为解决上述难题带来了希望，目前作为外科、内科等经典疗法的辅助手段，显示出无限生机。
（一）基因治疗
1、基本概念
基因治疗是用正常或野生型基因的导人，校正或置换致病基因，以期纠正基因功能异常的一种治疗方法。狭义的基因治疗是指目的基因导入靶细胞后，与宿主细胞内的基因发生整合成为宿主基因组的一部分，或不与宿主细胞内的基因整合而位于染色体外，但都能在细胞中得到表达，其表达产物起到治疗疾病的作用。而广义基因治疗则指凡是采用分子生物学原理和方法在核酸水平上开展的疾病治疗方法。
2、基本条件
只有满足下列条件的疾病才考虑基因治疗：①现行的各种治疗方法无效或疗效不佳；②已经在DNA水平上明确其发病机制；③已经克隆出有关基因；④该基因可以在体外进行操作；⑤只需低水平表达即可治愈或改善疾病；⑥表达水平不需要严格限制。
3、基本步骤
主要包括目的基因的获得、靶细胞的选择以及有效、安全的基因载体及转移方法。
（1）目的基因的获得
为进行基因治疗，首先必须获得目的基因，并对其表达调控进行详细研究。获得目的基因的方法主要有：①真核基因组DNA文库中目的基因的克隆；②cDNA文库中目的基因的克隆；③人工合成基因片段；④PCR扩增目的基因等。
（2）靶细胞的选择
基因治疗研究中可供选择的靶细胞有生殖细胞和体细胞两大类，目前人类基因治疗研究主要限于体细胞。因为生殖细胞基因治疗，由于受目前研究水平和伦理道德的影响而在全世界受到严格禁止。用体细胞进行基因治疗有两种途径：一是直接基因治疗，即将目的基因在体内直接转移到靶细胞，所用载体必须具有特异的导向性和对靶细胞具有足够高的转移效率；二是间接基因治疗，即先从病人体内取出某一器官组织的细胞，体外扩增后，将目的基因转人靶细胞形成表达外源基因的遗传修饰细胞，选择高表达的细胞扩增培养，以一定数量移植于病人体内。目前间接基因治疗作为基因治疗的主要途径，对靶细胞的选择标准是：①容易取出和移植；②容易体外培养；③外源目的基因能高效导人靶细胞；④具有较长寿命。目前最常用的靶细胞主要有淋巴细胞、树突样细胞、骨髓干细胞、皮肤成纤维细胞、骨骼肌细胞、血管内皮细胞、呼吸道上皮细胞。此外，在肿瘤细胞基因治疗中，肿瘤细胞本身成为基因转移的靶细胞，通过产生自体瘤苗来达到治疗和预防肿瘤的目的。
（3）基因转移方法
有效的基因治疗与如何将外源基因转移到细胞内并进行有效的表达是分不开的，目前实现体外基因转移的间接转移方法很多，概括起来可分为：①化学法：如磷酸钙沉淀法，DEAF一葡聚糖法。②物理法：如显微注射法，电穿孔法，颗粒轰击（基因枪）法。③膜融合法：如脂质体法。上述三种基因转移方法虽各有优点，但均由于存在基因转移率低及较难获得稳定表达的细胞等缺点，从而使其在基因治疗中的实际应用受到限制。④病毒载体基因转移法：为目前基因治疗实验研究的主要方法，反转录病毒载体是在增殖细胞中进行基因转移最常用的载体，而在非增殖细胞的基因转移中则以腺病毒或腺相关病毒等载体为常用。体内直接基因治疗还需要解决载体及其安全性问题。目前基因治疗在临床应用尚待基础与应用性研究的深人研究，是肿瘤治疗重要的发展方向。
（二）生物学应答调节剂疗法
生物学应答调节剂（biological response modifier, BRM）是指来自生物体自身的一些细胞和分子，既是机体对内、外环境刺激应答的效应因子，也是维持机体内环境稳定的重要因素。应用BRM，以调动机体固有能力抵御疾病的疗法，已被纳人生物治疗范畴。BRM主要有以下四种：
1．细胞因子（cytokines）
是指一类由免疫细胞（淋巴细胞、单核一巨噬细胞等）和相关细胞（纤维母细胞、内皮细胞等）产生的、具有调节细胞功能的、高活性、多功能的多肤。生物效应的特点是微量高效，在体内各种细胞因子的作用构成复杂的网络关系，常以自分泌(autocrine)或旁分泌（paracrine）方式局部发挥免疫调节作用。目前与肿瘤生物治疗有关的细胞因子有五类：①干扰素（interferon，IFN）：IFN-a, IFN-俘、IFN-了；②白细胞介素（interleukin，IL）：正式报道的已有18种（IL-1一18）；③肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）：TNF-a, TNF-β；④集落刺激因子(colony stimulating factor,CSF）：G-GSF, M-CSF, GM-CSF , Multi-CSF（即IL-3）：⑤转化生长因子（transforming growth factor，TGF）：TGF-α。、TGF-β等。
2．过继细胞免疫治疗（adoptive cellular immunotherapy，ACI）
通过给肿瘤病人输注具有抗肿瘤作用的免疫效应细胞，使受体获得或增强抗肿瘤应答反应。主要的免疫效应细胞有：淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK细胞）、肿瘤浸润性淋巴细胞（TIL）、CD3单抗激活的杀伤细胞(CD3AK）、细胞毒性T细胞（Tc）、自然杀伤细胞（NK细胞）、单核一巨噬细胞（M4）、树突状抗原提呈细胞（DC细胞）等，目前已经用于临床的主要是LAK细胞、TIL和DC细胞。
3．单克隆抗体及其偶联物
单克隆抗体是杂交瘤分泌的抗体，具有高度特异性和专一性，用于肿瘤治疗有两种方法：①单独使用单克隆抗体，通过激活补体依赖的细胞毒作用（CDC）或抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（ADCC）杀伤肿瘤细胞；②用单克隆抗体与其偶联物进行免疫导向治疗，即所谓的“生物导弹”疗法：通过以单克隆抗体为特异性导向的载体，将与其偶联（或结合）的非特异性的放射性核素、抗癌药物、毒素（物）、酶和其他类型的生物制剂“携带”至肿瘤部位，发挥相应的抗肿瘤效应。
4．肿瘤疫苗（cancer vaccine）
肿瘤疫苗抗癌的基本原理是：通过体外分离、提取肿瘤特异性抗原或肿瘤相关抗原，制备不同形式的疫苗注射到肿瘤或肿瘤病人体内，由抗原提呈细胞摄取并呈递给免疫细胞，使机体T淋巴细胞致敏、活化，生成肿瘤特异性细胞毒性T淋巴细胞，专一性地结合并杀伤肿瘤细胞。
由于BRM研究，特别是生物技术的快速进展，目前的生物治疗概念已扩展为“任何生物学物质(biological substance）或生物制剂（biologicals）的治疗性应用”。比如用免疫组织（胸腺、脾、淋巴结）和外周淋巴细胞制备的免疫增强剂胸腺素（thymosins)、转移因子（transfer factor, TF)和免疫核糖核酸，具有促进T细胞分化成熟、增强了细胞对抗原的应答反应、增强CTI和NK细胞活性的作用，对T细胞免疫功能低下病人的免疫功能恢复、协助宿主抗病毒感染和抗肿瘤都有积极作用。