細(xì)胞轉(zhuǎn)化的概念、方式和基本過程
體外培養(yǎng)的細(xì)胞，由于環(huán)境因子因素的影響，有時(shí)會(huì)發(fā)生自發(fā)轉(zhuǎn)化，由原來的二倍體核型變成多倍體/異倍體核型，細(xì)胞的生長(zhǎng)特性也隨之發(fā)生改變而獲得永生化，失去接觸抑制，可無限繁殖傳代。但之二中自發(fā)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化不僅時(shí)間長(zhǎng)，而且轉(zhuǎn)化率極低，介于10-6-10-4之間，需要大量細(xì)胞，成功的把握不大，條件也難以控制。
人工誘導(dǎo)體外培養(yǎng)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，是在人工設(shè)計(jì)的誘變因素下使細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化，這就克服了自發(fā)轉(zhuǎn)化中存在的問題，不僅誘發(fā)因素已知，而且轉(zhuǎn)化細(xì)胞所需時(shí)間短，通常1-3個(gè)月就可實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化率較高，這對(duì)研究癌變?cè)恚芯靠梢芍掳┮蛩氐淖饔糜泻艽蟮膶?shí)用價(jià)值，而且，體外培養(yǎng)細(xì)胞的人工誘變的細(xì)胞轉(zhuǎn)化試驗(yàn)已成為研究癌變機(jī)制、癌變因素的重要方法。
一、細(xì)胞轉(zhuǎn)化與惡變的區(qū)別
細(xì)胞轉(zhuǎn)化是細(xì)胞發(fā)生遺傳性改變而導(dǎo)致細(xì)胞永生化的轉(zhuǎn)變方式，直接涉及細(xì)胞DNA或基因發(fā)生改變，這種變化可穩(wěn)定的遺傳下去，可代代相傳，致使細(xì)胞的一系列生物學(xué)特性、生長(zhǎng)特點(diǎn)都隨之發(fā)生改變，由原來二倍體核型的體外培養(yǎng)細(xì)胞的正常壽命65±15代轉(zhuǎn)變成能夠長(zhǎng)期維持和生長(zhǎng)繁殖，由限定性細(xì)胞系轉(zhuǎn)變成連續(xù)傳代細(xì)胞系，能在體外進(jìn)行無限制的傳代和生長(zhǎng)繁殖，獲得了永生化。
細(xì)胞轉(zhuǎn)化和基因突變不一定就是癌變，因?yàn)榧?xì)胞在體外培養(yǎng)的環(huán)境中，受到一定誘變因素影響后，雖然會(huì)使基因誘發(fā)突變，使遺傳特性、生長(zhǎng)特性、生物學(xué)形狀均發(fā)生了改變，獲得了新的形狀，失去了正常細(xì)胞的接觸抑制和壽命限制，但經(jīng)動(dòng)物致瘤試驗(yàn)，卻無致瘤性，說明轉(zhuǎn)化的細(xì)胞并非就是惡性腫瘤。細(xì)胞轉(zhuǎn)化應(yīng)分為一般轉(zhuǎn)化和惡性轉(zhuǎn)化兩種方式，鑒于癌變的演變是分階段的，故一般轉(zhuǎn)化和惡性轉(zhuǎn)化，可能是癌變過程中不同階段的兩種表現(xiàn)形式，癌的形成是細(xì)胞已完成了上述的所有的階段，而一般轉(zhuǎn)化僅完成癌變開始的一兩個(gè)階段，由此可見，細(xì)胞轉(zhuǎn)化與惡性是有本質(zhì)區(qū)別的。
二、細(xì)胞轉(zhuǎn)化的方式
1、細(xì)胞自發(fā)轉(zhuǎn)化：
這時(shí)體外培養(yǎng)的細(xì)胞在無任何誘變劑存在條件下，細(xì)胞自發(fā)出現(xiàn)的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，即一種原因不明的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。這種現(xiàn)象已在許多正常二倍體細(xì)胞長(zhǎng)期傳代過程中所證實(shí)，而且采用此方法也可建立長(zhǎng)期培養(yǎng)的傳代細(xì)胞系。說明體外傳代培養(yǎng)的二倍體細(xì)胞在傳代過程中由于受到環(huán)境中各種因素的影響，如血清質(zhì)量、溫度不恒定、pH值不穩(wěn)定、病毒污染等，均有可能失去正常細(xì)胞特性，而發(fā)生遺傳變異甚至發(fā)生轉(zhuǎn)化，因此為了維持二倍體細(xì)胞的正常細(xì)胞特性，防止遺傳變異和轉(zhuǎn)化，應(yīng)盡量早期凍存和減少傳代。
2、人工誘發(fā)轉(zhuǎn)化（人工誘變）：
在體外培養(yǎng)的細(xì)胞中，常因化學(xué)、物理和生物等各種致癌因素的影響，而使細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化，為人工誘發(fā)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的誘變因素提供了依據(jù)。因此，人們可以用人工的方法設(shè)計(jì)出某一種已知誘變因素使正常細(xì)胞直接受到致癌物的作用，從而發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化沒在短時(shí)間內(nèi)就可獲得明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，遠(yuǎn)比動(dòng)物誘變實(shí)驗(yàn)周期短，而且無外界其他因素和體內(nèi)免疫因素的干擾，這對(duì)研究癌變?cè)砗蜋z測(cè)環(huán)境中可疑致癌因素、致癌作用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，有很大的實(shí)用價(jià)值。
三、細(xì)胞轉(zhuǎn)化的基本過程
1、誘發(fā)階段：
細(xì)胞在誘發(fā)因素的直接作用下使DNA發(fā)生損傷，這時(shí)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的誘發(fā)階段，在誘發(fā)試驗(yàn)中，首先要使誘變劑直接接觸細(xì)胞，但劑量過大、作用時(shí)間過長(zhǎng)可導(dǎo)致細(xì)胞死亡，而使轉(zhuǎn)化失敗，其劑量和作用時(shí)間（6-24h）應(yīng)控制在能使細(xì)胞損傷而不致死的范圍。
在誘發(fā)試驗(yàn)中，誘變劑的種類很多，大致可分為物理、化學(xué)和生物（病毒）3種。物理因素，如放射線、溫度、電磁波、藥物等、化學(xué)因素，如甲基膽蒽、土醌80、7，12-二甲基苯醌（DMBA）、3-甲基膽蒽、甲基甲磺醌（MMS）、乙基亞硝基脲（ENC），甲基硝基亞硝基胍類化合物（MNNG）等。生物因素，如毒素、黃曲霉毒素、病毒SV40、EB病毒、多發(fā)瘤病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒等。這些因素都可引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化，發(fā)生癌變。由此可見，自然環(huán)境中一旦受到誘變劑的污染，將會(huì)成為人類癌癥發(fā)病率升高的致病因素。
除了上述誘變劑外，還有一種促進(jìn)癌變的促癌劑，本身無誘癌作用，但具有增強(qiáng)和促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的作用，如TPA，屬單純促癌劑，即只有促癌而無致癌作用，這可能于TPA再生長(zhǎng)因子信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)中，具有類甘油二酯作用，能激活蛋白激酶C（PKC），使細(xì)胞增殖有關(guān)。
在化學(xué)致癌誘變劑中個(gè)還有一種間接致癌物，又稱前致癌物，需經(jīng)過某些酶的火花，形成終末致癌物后，通過該物質(zhì)強(qiáng)的親電子性質(zhì)，而與細(xì)胞核中的含電子多的DNA、RNA和蛋白相結(jié)合，從而導(dǎo)致DNA損傷，發(fā)生啟動(dòng)作用。
2、DNA的損傷與修復(fù)階段：
在核實(shí)的誘變劑存在下，體外培養(yǎng)的細(xì)胞DNA發(fā)生損傷，但此時(shí)細(xì)胞仍存活，細(xì)胞為了自己的生存而進(jìn)行DNA的自我修復(fù)，因細(xì)胞本身就有許多自我修復(fù)DNA的酶存在，其修復(fù)過程是復(fù)雜的，但在這復(fù)雜的DNA修復(fù)過程中，也難免會(huì)發(fā)生修復(fù)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤的修復(fù)可引起DNA結(jié)構(gòu)的改變，修復(fù)結(jié)束，這種改變了的DNA結(jié)構(gòu)就被固定下來，而不可逆。這就標(biāo)志著細(xì)胞DNA發(fā)生了遺傳性改變。在合適的條件下這種細(xì)胞就能不斷生長(zhǎng)繁殖。
3、“轉(zhuǎn)化灶”的產(chǎn)生：
體外培養(yǎng)的細(xì)胞，在誘變劑（致癌物）處理后的細(xì)胞群中，并非所有的細(xì)胞都受到損害、受到打擊發(fā)生啟動(dòng)，進(jìn)入轉(zhuǎn)化發(fā)展階段的細(xì)胞僅是一小部分（大約5%）這些細(xì)胞稱為癌前細(xì)胞，均散在于未受損傷的細(xì)胞中，隨著細(xì)胞的繼續(xù)培養(yǎng)，那些未受損失的正常細(xì)胞由于接觸抑制的限制而停止運(yùn)動(dòng)，細(xì)胞分裂消失，但那些散在的癌前細(xì)胞由于失去了接觸抑制，加上生長(zhǎng)繁殖速度變快，而進(jìn)行持續(xù)不斷分分裂增殖，由于在局部癌前細(xì)胞的數(shù)量增多而堆積，呈厚度的多層排列，最后形成了明顯可見的“轉(zhuǎn)化灶”，轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞形態(tài)變成多角形，類似于上皮細(xì)胞，接觸抑制消失，有向三維空間生長(zhǎng)的趨勢(shì)，易形成堆積，“轉(zhuǎn)化灶”進(jìn)行克隆分離和純化后，繼續(xù)擴(kuò)大培養(yǎng)，即可形成穩(wěn)定的傳代細(xì)胞系，供進(jìn)一步研究和應(yīng)用。
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項(xiàng)目成果
