组织细胞特异性表达启动子是在某个器官或组织中特异性被激活的启动子。此类启动子应用于肿瘤基因治疗的问题在于，它们不仅在肿瘤细胞中被激活，同时在与肿瘤细胞同源的正常细胞中也能被激活，这就意味着使用此类启动子引导基因治疗时不仅能杀死肿瘤细胞，同源的正常组织细胞也会被杀死。组织细胞特异性表达启动子包括：①来自前列腺组织的前列腺特异性抗原（prostate speicfic antigen，PSA）启动子、probasin启动子、前列腺特异性膜蛋白抗原（prostate-specific membrane antigen，PSMA）启动子、人类腺体激肽生成酶2（human glandular kallikrein 2，hK2）启动子和前列腺类固醇结合蛋白C3（prostatic steroid-binding protein C3）启动子，它们均可引导目的基因治疗前列腺癌^[1-3]。②来自甲状腺组织的滤泡上皮细胞的甲状腺球蛋白（thyroglobulin，TG）启动子，它可以引导条件复制腺病毒介导分化甲状腺癌细胞凋亡^[4]；来自甲状旁腺细胞的降钙素（calcitonin，CT）启动子，它可以引导靶向性人钠碘转运体（human sodium/iodide symporter, hNIS）基因表达，治疗甲状腺髓样癌^[5]。③来自肝脏组织中白蛋白启动子，它联合甲胎蛋白增强子可以实现高活性的肝脏特异性基因表达^[6]。④来自神经胶质细胞的胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）启动子，它可以构建GFAP启动子选择性引导溶瘤病毒进行针对胶质瘤的治疗^[7]。Li等^[8]构建了GFAP启动子引导hNIS基因表达的重组腺病毒Ad-GFAP-hNIS，证明GFAP启动子能引导胶质瘤特异性hNIS基因表达，并能实现靶向性¹³¹I治疗，在荷瘤裸鼠体内实验中，感染Ad-GFAP-hNIS病毒并使用¹³¹I治疗后，荷瘤裸鼠生存周期延长。⑤存在于神经组织和神经内分泌组织中的神经元特异性烯醇化酶（neuron specific enolase，NSE）启动子，它可以引导胸苷激酶在小细胞肺癌细胞中特异性表达来实施自杀基因疗法^[9]。⑥在内分泌及神经组织内高表达的分泌粒蛋白（secretogranin，SCG），其启动子可以调控条件复制腺病毒，治疗神经母细胞瘤^[10]。因此类启动子在肿瘤细胞和正常体细胞中均可被激活，在其引导肿瘤基因治疗时，就不可避免地造成正常组织细胞的损伤，所以如何进一步提高在肿瘤基因治疗中组织特异性启动子的靶向性一直是需要解决的问题。

有些基因在正常组织中很少或根本不被激活，但是在肿瘤细胞中却被激活或明显上调，这些基因的启动子就是肿瘤细胞特异性表达启动子。利用这些启动子的肿瘤特异性，可以引导针对特定肿瘤细胞的基因治疗。例如：①仅在胎儿肝脏和肝细胞癌中被激活表达的甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP），其启动子可以引导反义RNA针对肝癌的研究^[11]。②只在腺癌中被激活的癌胚抗原（carcinoembryonic antigen，CEA）。有研究显示，CEA启动子和抑癌基因ST13共同构建条件复制腺病毒可以杀伤结肠癌细胞^[12]，CEA启动子也可引导自杀基因TK^[13]对肺癌的治疗，还可引导hNIS基因介导放射性碘治疗甲状腺髓样癌^[5]，以及引导核因子κB治疗结肠癌^[14]。③因为肿瘤组织生长过快伴随血液供应不足，所以也有很多针对肿瘤缺氧条件的缺氧诱导因子1（hypoxia-inducible factor 1，HIF-1）的研究，其中有利用HIF-1启动子引导细胞调控来针对乳腺癌的研究^[15]。④利用与肿瘤发生和发展密切相关的肿瘤抗原粘蛋白1（mucins-1，MUC1/DF3）启动子限制E1A基因表达来构建选择复制性腺病毒的基因治疗^[16]，同样MUC1/DF3启动子也可引导hNIS基因来介导放射性碘治疗乳腺癌等^[17]。⑤人端粒酶逆转录酶（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）可以在大部分肿瘤细胞中表达，而在正常组织细胞中几乎无表达，hTERT启动子也可以与E1A基因组合用来构建选择复制性腺病毒^[18]，还可以与hNIS基因相结合介导核素显像等^[19]。2011年，Li等^[20]设计了一个在hTERT启动子引导下的hNIS基因表达的重组腺病毒Ad-hTERT-hNIS，进行了细胞水平和动物体内的实验，证明hTERT启动子可以引导hNIS基因的表达，结果发现Ad-hTERT-hNIS转染荷瘤裸鼠24 h后可以实现荷瘤裸鼠体内转染和显像，但因重组腺病毒载体本身的限制，显像时间有限。⑥分泌型白细胞蛋白酶抑制因子（human secretory leukocyte protease inhibitor，SLPI）为黏膜上皮细胞分泌的多肽蛋白，可能具有抑制肿瘤发生转移的作用，其机制与抑制肿瘤分泌蛋白酶降解周围组织有关，SLPI启动子介导的基因治疗已在喉癌^[21]、非小细胞肺癌^[22]、卵巢癌^[23]等肿瘤基因治疗中成功应用。⑦存活素（survivin）是凋亡抑制蛋白家族的新成员，具有肿瘤特异性，仅表达于肿瘤和胚胎组织中，且与肿瘤细胞的分化增殖及浸润转移密切相关。已有研究表明，其启动子能调控反义RNA介导针对肝癌的治疗^[11]，可以介导自杀基因治疗胃癌^[24]，介导富含亮氨酸重复序列免疫球蛋白样蛋白1治疗膀胱癌^[25]，调控P53基因构建溶瘤腺病毒治疗胆囊癌^[26]，调控反义RNA治疗淋巴细胞白血病^[27]等。组织特异性表达启动子通常无法区分正常组织和肿瘤，而肿瘤特异性启动子在正常成人组织中很少或根本不被激活，对肿瘤的靶向性良好，但是肿瘤特异性启动子启动效率差，一般只能达到通用启动子启动效率的20%~50%，所以如何提高启动效率一直是肿瘤特异性启动子研究中亟需解决的问题。

新发肿瘤生长必然伴随着新生血管的生成。以肿瘤新生血管为靶器官的基因治疗可以适用于几乎所有肿瘤组织，而不受肿瘤类型的限制。肿瘤血管内皮细胞的细胞表面表达受体、黏附分子和蛋白表达均异于正常组织，该类细胞还具有较高的细胞增殖比例。基于以上不同点设计的肿瘤血管内皮特异性启动子应用于肿瘤基因治疗，具有广泛的应用前景。此类启动子包括：肿瘤内皮生长因子激酶的激酶插入区受体（kinase insert domain-containing receptor，KDR）启动子，可引导自杀基因对肺癌的治疗^[28]，以及介导超声辐射针对乳腺癌的治疗^[29]。

肿瘤细胞的重要特征之一是不受限制地增殖。肿瘤细胞中正常的细胞周期被破坏，Ras-MEK-ERK（其中，Ras为大鼠肉瘤；MEK为有丝分裂原活化蛋白激酶/细胞外信号相关激酶；ERK为细胞外信号相关激酶）等信号转导通路及视网膜母细胞瘤（retinoblastoma，Rb）蛋白等调控蛋白发生改变，使得肿瘤细胞顺利通过限制点，进入细胞周期进程，失去分化能力，发生恶性增殖。非磷酸化的Rb蛋白能够结合转录因子E2F并抑制其功能，从而阻止细胞进入S期。磷酸化的Rb蛋白可释放E2F，促使细胞进入S期。现有研究已知基因改变而造成Rb通路自激活或由Rb通路上游调控元件（如细胞因子D、周期蛋白依赖性激酶4等）的激活造成Rb通路在90 %的人类肿瘤细胞中被激活^[30-31]。例如，Yan等^[32]利用转录因子E2F蛋白在几乎所有实体肿瘤中高表达的特点，构建E2F启动子调控溶瘤腺病毒对直肠原位癌细胞进行“病毒免疫”细胞治疗，效果良好。

现有的肿瘤放化疗可以诱导某些特定基因表达，这些基因的启动子即为肿瘤治疗相关性启动子。此类启动子包括：①与放疗的辐射剂量相关的，如早期生长反应蛋白1（early growth response protein 1，Egr-1），其启动子可以引导端粒逆转录酶构建重组质粒治疗鼻咽癌^[33]。②与化疗相关的多耐药基因1（multidrug resistance 1，MDR1）启动子，使用MDR1启动子构建的条件复制腺病毒可以通过引导化疗耐药性卵巢癌细胞凋亡对其进行治疗^[34]。

随着对特异性启动子研究的深入，一方面越来越多的新特异性启动子被发现；另一方面一些特异性启动子已经不再为肿瘤基因治疗所用，如在乳腺癌、卵巢癌、胃癌、食管癌、肺癌、膀胱癌、前列腺癌、结直肠癌等中均表达的原癌基因erbB-2启动子引导的基因治疗，因其启动子核心序列结构有待研究及启动效率较低的问题，多年来未有报道^[35]。

综上所述，特异性启动子引导的肿瘤基因治疗，即是以不同靶向性的特异性启动子调控各种目的基因或溶瘤病毒来达到杀伤肿瘤细胞的目的，其优点是特异性好，能引导目的基因实现肿瘤靶向性表达，有效地避免了正常组织细胞的损伤；缺点主要为，特异性启动子与巨细胞病毒启动子等通用启动子相比，具有效率低或者非唯一性的缺点^[36]。近些年，研究者为解决这些缺点进行着不懈的努力，现有的解决方法主要有2个：一是特异性启动子联合特异性或通用增强子，以达到增加基因启动效率，实现增加目的基因的表达。如2013年Jin等^[10]利用SCG3启动子和无刚毛-盾片基因复合体1（achaete-scute complex homolog 1）增强子构建溶瘤腺病毒治疗神经母细胞瘤；2011年Yu等^[37]构建hTERT启动子及猴空泡病毒40（simian vacuolating virus 40）增强子构建腺病毒针对乳腺癌的研究；二是使用两个不同启动子分别限制目的基因的表达，提高基因表达的特异性。如2011年Doloff等^[16]成功构建了DF3/MUC1及hTERT启动子分别引导腺病毒E1A基因的重组腺病毒治疗肿瘤。最近，笔者构建了hTERT启动子调控E1A基因表达，GFAP启动子调控hNIS基因表达的条件复制腺病毒，该病毒感染肿瘤后，表现出肿瘤特异性病毒复制和hNIS的靶向性表达，人脑胶质瘤U87和U251细胞摄¹²⁵I能力较对照组明显提高，经过¹²⁵I治疗后，对肿瘤细胞杀伤效果明显提升，肿瘤细胞克隆形成率明显降低，也证明此方法具有一定的可行性^[38]。但是，现有的研究仍然未完全解决这两个问题，因此，如何进一步提高特异性启动子的启动效率以及靶向性仍将是本领域研究的重点。