1.4 细胞色素P450微粒体酶CYP2B1/环磷酰胺(CYP2B1/CPA)系统 自大鼠肝分离出的细胞色素P450微粒体酶CYP2B1，能催化化疗药环磷酰胺(CPA)和异环磷酰胺(IFF)，生成4羟环磷酰胺(4HC)，再迅速转化为短寿命的烷基化物磷酰胺氮芥(phosphoramide mustard)，引致细胞DNA损伤. 在体内，转染CYP2B1基因的细胞对CPA的敏感性较野生型细胞高15倍～20倍. 该系统具有中等强度的旁观者效应. 该系统对累及某些特殊部位如脑、脑膜的肿瘤可能具有特殊作用. CPA能自由地透过血脑屏障，但CPA转化为4HC主要发生于肝内，而4HC不易透过血脑屏障. 如将CYP2B1基因转导入脑瘤内，再给予CPA，则局部生成的4HC可对脑瘤发挥细胞毒作用. 在进行自身骨髓移植的肿瘤患者，可利用CYP2B1/CPA清除骨髓内瘤细胞. 4HC对正常造血细胞和肿瘤细胞均有毒性，如将表达CYP2B1的腺病毒载体转染骨髓，由于造血细胞缺乏腺病毒表面受体，因此仅有肿瘤细胞被CYP2B1基因有效地转染，从而被毒性4HC杀灭，而正常造血细胞不受危害［1］.
1.5 细胞色素P450 CYP4B1/氨基蒽(CYP4B1/2AA)系统 免细胞色素P450 CYP4B1能选择性作用于前药氨基蒽(2-aminoanthracene, ZAA)或4-ipomeanol (4-IM)，使之转化为活性物质烷化剂不饱和性或乙醛呋喃环氧化物(aldehyde furan epoxide［20］). 此种活化药物在很低浓度即显示高度DNA毒性. 体外实验表明，只要有1%的细胞表达CYB4B1，即有显著的旁观者效应.
1.6 脱氧胞苷激酶/阿糖胞苷(dCK/Ara-C)系统 临床上发现，抗白血病的核苷酸类药物如阿糖胞苷(Ara-C)、2-氯脱氧腺苷(2CdA)和fludarabine的效应与白血病细胞表达脱氧胞苷激酶(deoxycytidine kinase, dCK)的水平相关. 这些前药在细胞内活化的关键步骤是被dCK磷酸化. Ara-C虽为造血系统恶性肿瘤的有效药物，但对实体肿瘤作用有限. 人dCK能将Ara-C在细胞内磷酸化，使其细胞毒性增加. 有人用逆转录病毒或腺病毒，将dCK基因转染至神经胶质瘤细胞，使这些瘤细胞对Ara-C敏感性明显提高［21］.
1.7 乌苷-黄嘌呤磷酸核糖基转移酶/6-硫黄嘌呤(gpt/6TX)系统 大肠杆菌的乌苷-黄嘌呤磷酸核糖基转移酶(guanosine-xanthine phosphoribosyl transferase, gpt)基因表达产物，既能增强被转染细胞对硫黄嘌呤的敏感性，也能增强对mycophenolic acid、黄嘌呤和次嘌黄嘌呤的抗性，从而可对被转染细胞进行正、负选择. gpt能使6-硫黄嘌呤(6-thioxanthine, 6TX)和6-硫鸟嘌呤(6-thioguanine, 6-TG)磷酸化，增加转染gpt基因细胞对该两种前药的敏感性. 鼠神经胶质瘤细胞被逆转录病毒转染gpt基因后，对6-TX的敏感性提高50倍～100倍.［22］. 给予无胸腺鼠颅内C6肿瘤内移植gpt-逆转录病毒载体产生细胞，随后给予6TX，引起肿瘤缩小80%，生存期较对照组明显延长［23］.
1.8 硝基还原酶/CB1954(NTR/CB1954)系统 大肠杆菌的硝基还原酶(nitroreductase, NTR)对基质5-(aziridin-1-yl)-2, 4-dinitrobenzamide (CB1954)具有高度催化活性，能迅速将其还原为一系列羟胺类烷化剂. 表达NTR的细胞对CB1954的敏感性较野生型细胞高500倍，且具有强大旁观者效应［24，25］. NTR也能激活一些抗菌药如硝基呋喃妥英(nitrofuratoin)和甲硝唑，使之具有细胞毒性，但不显示旁观者效应［25］.
1.9 嘌呤核苷磷酸化酶/6-甲基嘌呤脱氧核苷(PNP/6-MeP-dR)系统 大肠杆菌嘌呤核苷磷酸化酶(purine nucleoside phosphorylase, PNP)基因编码的酶能激活相对无毒性的6-甲基嘌呤脱氧核苷(6-methyl purine-deoxyriboside, 6-MeP-dR)，生成高毒性的6-甲基嘌呤(6-methylpurine, 6-MeP). 用逆转录病毒载体将PNP基因转达给小鼠黑素瘤和乳癌细胞，再暴露于6-MeP-dR，发现黑素瘤细胞被选择性杀灭. 该系统具有强大旁观者效应，只要有1%的细胞表达PNP，即可引起大多数非转染细胞死亡.
1.10 胸腺嘧啶磷酸化酶/5＇-脱氧-5-氟尿嘧啶(TP/5＇-DFUR)系统 胸腺嘧啶磷酸化酶(thymidine phosphorylase, TP)能催化胸腺嘧啶或脱氧尿嘧啶，生成1-磷酸脱氧核糖. 对于前药5＇-脱氧-5氟尿嘧啶(5＇-deoxy-5-fluorouridine, 5＇-DFUR)或1-(tetrahydrofuryl-5-fluorouracil, Tegafur), TP使之转化为5FU. 业已证明该系统可使人MCF-7乳癌细胞对5＇-DFUR的敏感性提高1000倍. 该系统也呈旁观者效应.
1.11 羧基肽酶G2/CMDA系统(CPG2/CMDA) 假单胞菌属(Pseudomonas)RS16产生的羧基肽酶G2(carboxy peptidase G2，CPG2)可使4-(［2-chloroethyl］［2-mesyloxyethyl］amino)benzyol-L-glutamic acid(CMDA)分解为苯甲酸衍生物，后者为强毒性烷化剂. CMDA不易进入细胞，不能被细胞内表达的CPG2活化，但如果应用基因工程方法让CPG2在细胞膜表面表达，则CMDA便易被激活，从而显示细胞毒性［26］.
1.12 羧酸酯酶/CPT-11(CE/CPT-11)系统 兔羧酸酯酶(carboxylesterase, CE)能使化疗药CPT-11(irinotecan, 7-ethyl-10-［4-(1-piperidino)-1-piperidino］ carbonyloxycamptothecin)转化为其活性形式SN38(7-ethyl-10 hydroxycamptothecin)［27］. 人横纹肌肉瘤细胞被免CE基因转染后，对CPT-11的敏感性较之野生型细胞高8倍以上. 从CPT-11转化为SN38的过程具有同工酶特异性，在人，主要由肝内CE-Ⅰ催化.
1.13 复合系统 联合应用不同的自杀基因前药系统可能比单一系统更有效［28，29］. 例如，联合应用CD/5FC和HSV-tk/GCV系统，前者产生的5FU可抑制胸苷酸合成酶，减少胸腺嘧啶生成，相应减少在HSV-tk活性部位胸腺嘧啶和GCV的竞争，从面增强HSV-tk/GCV系统的效应. 给鼠9L神经胶质瘤同时转染CD和HSV-tk两种基因，可使杀灭肿瘤所需的5FC和GCV最低浓度下降50%以上.
2 作用机制
基因转移载体将自杀基因转染给肿瘤细胞，在自杀基因表达的特殊酶作用下，本身无毒或微毒的前药在局部被激活，转化为高度毒性药物，从而将瘤细胞毒杀灭. 表达这种酶的瘤细胞越多，被杀灭的细胞越多. 此为直接细胞毒效应. 但实践中发现，为了取得肿瘤退缩，并不需要每个肿瘤细胞均
