114年:放射治療(2)
當DNA受損時，會停滯於各檢查點直至修復後，才會進行細胞週期；關於檢查點路徑（ checkpoint pathway）的敘述，下列何者錯誤？
A抑癌基因 p53和G1停滯有密切關係
B有 G1/S、S、G2/M，三個主要檢查點功能
CDNA損傷後，經由活化 p53，p21抑制Cdk4，導致G1期停滯
D相較於正常細胞，癌細胞對停止細胞週期進行和細胞分裂的反應能力更佳
詳細解析
本題觀念：
細胞週期檢查點（Cell Cycle Checkpoints）是維持細胞正常分裂及確保基因體穩定性的重要防護機制。當細胞受到內外在環境刺激（例如游離輻射）導致 DNA 損傷時，細胞會啟動檢查點機制，使細胞週期發生停滯（cell cycle arrest），讓細胞有時間進行 DNA 修復。若修復失敗，則引發細胞凋亡（apoptosis），從而避免異常細胞的增生與癌變。對於醫事放射師而言，理解此機制是學習放射生物學（Radiation Biology）中游離輻射如何毒殺癌細胞的核心基礎。
選項分析
- A. 抑癌基因 p53和G1停滯有密切關係：正確。p53 是細胞內最重要的腫瘤抑制基因之一。當 DNA 發生損傷時，p53 蛋白會被活化並累積，作為轉錄因子促使下游的 p21 基因表現。p21 是一種細胞週期素依賴性激酶抑制蛋白（CDK inhibitor），其主要作用於 G1 期，進而導致 G1 期停滯（G1 arrest）。
- B. 有 G1/S、S、G2/M，三個主要檢查點功能：正確。在應對 DNA 損傷的反應中，細胞週期主要存在三個重要檢查點：G1/S 檢查點（防止帶著受損 DNA 進入複製期）、S 期檢查點（監測並減緩受損 DNA 的複製進程）、以及 G2/M 檢查點（確保 DNA 複製完成且損傷已修復後才能進入有絲分裂）。
- C. DNA損傷後，經由活化 p53，p21抑制Cdk4，導致G1期停滯：正確。這正是 G1 檢查點的標準訊息傳遞路徑：DNA 損傷 活化 p53 轉錄出 p21 蛋白 p21 結合並抑制 Cyclin D-Cdk4/6 複合體的活性 視網膜母細胞瘤蛋白（Rb）無法被磷酸化 E2F 轉錄因子無法釋放 細胞停滯於 G1 期，無法進入 S 期。
- D. 相較於正常細胞，癌細胞對停止細胞週期進行和細胞分裂的反應能力更佳：錯誤。癌細胞之所以能無限制地增殖，正是因為其細胞週期的調控機制發生了缺陷（例如高達半數以上的人類癌症帶有 p53 基因突變）。因此，當 DNA 受損時，癌細胞通常缺乏正常的停滯反應能力，反而會帶著受損的 DNA 繼續進行細胞分裂，導致基因體極度不穩定。故其反應能力比正常細胞「更差」而非「更佳」。
答案解析
本題要求選出關於檢查點路徑敘述中「錯誤」的選項。癌細胞的病理特徵即為細胞週期檢查點（特別是 p53/p21 路徑）的失效或突變。當面臨游離輻射或化學藥物造成的 DNA 損傷時，癌細胞無法像正常細胞一樣有效地停止細胞週期來進行修復。這使得選項 D 的敘述（反應能力更佳）與放射生物學及病理學事實完全相反，故 D 為本題正確答案。選項 A、B、C 均正確描述了細胞週期檢查點的正常生理機制。
核心知識點
考生在準備放射生物學時，應熟記以下細胞週期的核心觀念：
- 細胞週期檢查點 (Cell Cycle Checkpoints)：
- G1/S 檢查點：檢查細胞大小與 DNA 損傷（由 p53/p21 主導）。
- S 期檢查點：監測 DNA 複製過程的完整性。
- G2/M 檢查點：檢查 DNA 複製是否完成及損傷修復狀態。
- p53/p21 抑癌路徑 (Tumor Suppressor Pathway)：
- 游離輻射 DNA 雙股斷裂 ATM 激酶活化 活化 p53 促進 p21 表現 抑制 Cyclin D-Cdk4 Rb 蛋白維持未磷酸化 G1 Arrest。
- 正常細胞與癌細胞的差異：癌細胞普遍具有細胞週期檢查點缺陷，導致失去對 DNA 損傷的停滯與修復能力。
臨床重要性
在放射治療（Radiotherapy）的臨床應用中，放射線主要藉由造成癌細胞的 DNA 雙股斷裂來發揮療效。由於多數癌細胞在 G1 檢查點已經失效（如 p53 突變），它們高度依賴剩餘的 G2/M 檢查點來爭取 DNA 修復時間。若在臨床上合併使用 G2/M 檢查點抑制劑，就能阻斷癌細胞最後的修復機會，使其帶著致命的 DNA 損傷直接進入有絲分裂，引發「有絲分裂災難（Mitotic catastrophe）」，從而達到「放射增敏（Radiosensitization）」的加乘治療效果。