短短几十年，癌症从一个陌生的词汇，变成了路人皆知的“恶魔”，给很多家庭带来无尽的痛苦和沉重的负担。尽管医学不断发展，癌症似乎越来越严重，离每个人也越来越近。不过癌症并非现代社会的新事物，而是地球生命进化的副产物，癌症的“普及”恰恰得益于现代医学的发展。其实癌症并非不可避免，也非不可治愈，当新技术将癌症的秘密一一解开，人类将会很快找到击败癌症的秘诀。
一个“善变”基因让肿瘤疯长
上世纪六、七十年代，有人发现一些病毒携带癌蛋白，能引发宿主罹患癌症，吸引了大多数肿瘤科学家的注意力。英国伦敦癌症研究所科研人员在研究一种叫猿猴空泡病毒40的癌蛋白时，意外发现一个分子量为53千道尔顿的蛋白质能引发细胞转化，促使宿主形成肿瘤，似乎是一个新的癌蛋白，进一步研究发现，这一蛋白并非来自病毒，而是来自宿主细胞。几乎在同时，美国、法国和英国等其他几个研究小组也发现了该蛋白。
起初，大家都没有意识到这个蛋白的重要性，不同研究小组分别胡乱给这个蛋白起了不同的名字，后来为了统一，大家同意以其分子量大小进行命名，因此称为p53蛋白。不过随后发展起来的更精确的蛋白分子量测定方法显示，人p53蛋白实际分子量仅为43.7千道尔顿。
随着技术进步，不仅p53蛋白的分子量得以修正，而且其真实身份也发生了惊天逆转。
在p53蛋白作为癌蛋白被发现的头几年，大量实验数据都显示p53蛋白的确能促进肿瘤发生。为了研究p53蛋白的致癌机理，很多研究小组都克隆出了编码p53蛋白的基因序列，不过有人对这些基因序列进行对比，发现这些序列几乎都不一致，显示这些大多数基因的序列可能发生突变。而且还有人发现一些肿瘤细胞系的p53基因并不能正常表达p53蛋白，导致这些细胞系实际缺失p53蛋白，表明p53蛋白可能与肿瘤的抑制有关。1989年，美国普林斯顿大学研究人员克隆出一个全新的p53基因序列，惊奇地发现该基因不能促进细胞转化和肿瘤生成，通过一系列实验确认了该基因才是正常的p53基因序列，原来p53蛋白实际是不折不扣的抑癌蛋白。
全世界科学家之所以费了十年时间才彻底查明p53蛋白的真实身份，并不能怪科学家们工作不力，要怪只能怪p53基因太“善变”。现已登记在册的p53基因突变竟然超过3万个，其中70%以上为错义突变，p53基因无疑是最“善变”的基因之一了。不过也有些突变的发生频率相对较高，其中第175、248、273和282位精氨酸突变发生频率总和超过20%。这些突变热点也正是在p53蛋白的保守区域，导致其无法发挥正常功能。
除了“善变”，p53基因被称为基因界的“大腕”，还要归功于其与肿瘤极其复杂的关系。越来越多的癌症患者被检测出携带有p53基因的某种突变或多种突变，目前有超过50%的癌症均与p53基因突变相关，也是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的基因。从1983年起，科学家们每两年就会举办一次国际p53蛋白研讨会，这种专门针对一个蛋白召开国际会议的事并不多见。
一个抑癌蛋白怎么会被误认为是癌蛋白的呢？原来p53蛋白的正常功能是调控细胞生长和分裂，一旦发现细胞DNA发生损伤，它会调动一系列相关蛋白，让细胞周期停止，并启动DNA修复程序，如果DNA修复失败，则会开启细胞凋亡程序，彻底清除受损细胞。但是当p53蛋白自身发生突变，不能正常发挥职能，一些DNA受损的细胞就会不受限制地分化生长，导致肿瘤产生。
小老鼠揭秘癌症有点力不从心
真正坐实p53基因是抑癌基因的还有两条国际公认的标准，第一条是携带有该基因突变体的人类个体应该表现出较高的癌变倾向，这点在很多癌症中都得到了证实；第二条则是在动物实验中如果动物缺失该基因，也应该表现出较高的癌变倾向，这就需要求助于基因工程小鼠技术。
1992年，来自著名的美国贝勒医学院的科研人员在英国《自然》杂志发表论文，报道了首次建立的p53基因敲除小鼠，发现双等位基因缺失的小鼠在6月龄内表现出各种肿瘤的概率达75%，进一步p53基因证实p53基因是抑癌基因。这也是第一个p53基因相关的基因敲除小鼠模型。自此，各国科学家已培育出上百种p53基因工程小鼠模型，在p53蛋白生物功能、作用机制、调控网络和相关肿瘤发生机理等基础研究方面发挥了重要作用。
由于小鼠所含有的基因与人的同源性高达99%，而且基因工程小鼠操作方便，成本较低，除了肿瘤基础研究之外，科学家们还希望基因工程小鼠肿瘤模型能为人类肿瘤诊断、药物筛选提供帮助。2000年以后，各国科学家建立很多用于抗癌药物临床前试验的基因工程小鼠模型，如2005年美国宾夕法尼亚大学的科研人员创建了一种胰腺癌基因工程小鼠模型，该小鼠模型携带了原癌基因KRAS和p53基因的两个点突变，能完整表现出某些胰腺癌的侵袭前和晚期特征，也能表现出晚期病人的临床症状，研究人员对这些小鼠模型开展了癌症的化学疗法和介入性疗法等一系列临床前研究，为找到胰腺癌的有效治疗手段提供了一定的参考价值。
由于人的很多癌症缺乏早期诊断方法，一旦发现，往往就是癌症晚期，或者处于扩散期，而且癌症病人本身也比较虚弱，难以对其进行太多检测分析，给癌症的治疗带来极大困扰，因此，建立肿瘤动物模型，无论对研究相关癌症的致病机理，还是对于创建癌症早期诊断、有效治疗和药物筛选等方法都非常必要。
虽然基因工程小鼠模型在开展癌症的基础研究方面发挥出色，但是在建立癌症诊断治疗方法等方面却有点力不从心。这主要因为小鼠的自身条件所限，一方面小鼠的体型太小，只有人类的1/3000，其产生的肿瘤往往也很小，难以进行更精细观察诊断，更不能使用核磁共振成像等现代诊断技术，以建立有效诊断方法；另一方面小鼠的寿命较短，一般只有24-36个月，而肿瘤属于典型的慢性病，其自然发展进程需要较长时间的持续观察研究。因此，建立新的大动物模型迫在眉睫。
“二师兄”有了新使命
很多研究表明，猪和人的解剖、生理和遗传相似度非常高，是人类疾病模型的理想材料，而且一些实验用猪的体重可达60-75公斤，与成年人相当，而猪的自然寿命可活到10年以上，有足够的时间对肿瘤发生、发展、入侵等情况进行长期详细观察，同时，猪的基因工程技术和体细胞克隆技术也相对较为成熟，因此有科学家认为猪可作为理想的肿瘤模型。
不过由于制备成本较高、掌握基因工程猪技术的研究机构偏少等原因，基因工程猪肿瘤模型研究相对滞后。直到2012年，德国慕尼黑科技大学科学家才建立了第一个基因工程猪肿瘤模型。研究人员首先对猪间充质干细胞进行了基因突变操作，让猪p53基因的第五外显子的发生点突变，从而使猪p53蛋白的第167位氨基酸由精氨酸变成了组氨酸，这一突变相当于人p53蛋白的第175位氨基酸突变，正是引发人类癌症的主要基因突变之一，之后他们借助体细胞克隆技术，共获得15头携带该突变的p53基因敲除猪。不过发表在《公共科学图书馆·综合》的论文并没有等到这些基因敲除表现出肿瘤表型。
四年以后，该研究小组在英国《肿瘤发生》杂志上补充报道了p53基因敲除猪的肿瘤表型。在携带单个等位基因突变的p53基因敲除猪中，只在较大年龄的猪种观察到骨肉瘤，其中最大的有32月龄，小于16个月月龄的猪则未检测到肿瘤表型，而在携带双等位基因突变的基因敲除猪中，在7到8个月多个部位都会检测到骨肉瘤症状，表明德国科学家研制的p53基因敲除猪可以用于人骨肉瘤模型，开展进一步研究。
除了可以较长时间观察肿瘤的发展情况，转基因猪肿瘤模型的另一大优势就是猪的体重、器官大小与人类相近，可以用于模拟建立快速准确的肿瘤检测、诊断甚至是治疗方法。
2014年，美国爱荷华大学的研究成果展示了p53基因敲除猪在这些方面的应用前景。研究人员沿用了与德国科学家相同的p53基因突变位点，基因敲除猪培育方法也基本相同，只是德国科学家是对普通商品猪品种的间充质干细胞进行基因突变操作，而美国科学家则采用了一种叫尤卡坦的小型猪的成纤维细胞，因此美国研发人员通过体细胞克隆技术培育出的也是基因敲除小型猪，由于这种小型猪体重和器官大小更接近于人类，两年可达到60-75公斤，相当于一个成年人体重，因此一般更适合用于人类疾病模型研究。
美国研究人员培育的第一代p53基因敲除猪均为单等位基因突变，之后通过交配又获得了一些双等位基因突变猪。研究人员对这些基因敲除猪进行了一系列检测，包括CT扫描、核磁共振成像、组织病理学等。检测结果显示，单等位基因突变猪和普通对照猪到30个月龄都没有检测到肿瘤，而所有双等位基因突变猪则在达到性成熟时就表现肿瘤表型，包括淋巴瘤、骨瘤和肾癌等。这些研究成果发表在著名的《临床研究杂志》上，研究人员详细分析了这些p53基因敲除猪肿瘤模型的CT扫描、核磁共振成像等人类医学成像技术数据，显示该肿瘤模型将可用于肿瘤检测、诊断和治疗方法优化等方面，具有较高的应用价值。
显然，基因工程猪肿瘤模型的研究刚刚起步，需要更多的科学家特别是肿瘤领域的科学家加入到这项研究中。随着研究的深入，基因工程猪肿瘤模型有望为人类癌症的诊断和治疗，甚至最终战胜癌症开辟一条新的道路。
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