2.1 单纯弥散作用 某些激活的前药(如5FU)为可溶性分子，可自由地在细胞-细胞之间弥散，从而引发BSE. 在CD/5FU系统，暴露于5FU后，CD+细胞培养液中很快可测出5FU. 在细胞水平，BSE取决于5FC被基因改造细胞转化为5FU的速率、5FU弥散至邻近未基因改造细胞的速率，以及靶细胞对5FU的内在敏感性. 如果肿瘤细胞本身对5FU敏感，则从邻近基因改造细胞弥散而来的5FU，即使浓度很低，也呈现细胞毒作用.
2.2 代谢协作作用(metabolic cooperation) 在某些自杀基因系统，例如HSV-tk/GCV，活化的前药GCV-TP为荷电分子，不能被动地穿越细胞膜，但在HSV-tk+细胞和野生型细胞共培养中，却在后一种细胞内显示有高浓度GCV-TP［30］. 现认为，这是HSV tk+细胞内GCV-TP经过细胞的裂隙连接(gap junction)转移给野生型细胞的结果. 裂隙连接系由结合蛋白(connexons)组成的特殊细胞膜结构. 结合蛋白由connexins装配而成，为一六聚体圆柱形蛋白，中心有孔道. 不同细胞之间的裂隙连接形成“代谢协作”管道，经过此管道，一些小电荷分子能在细胞间流动. GCV-TP分子甚小(＜1000)，能透过裂隙连接. 业已证实，在HSV-tk/GCV系统中，细胞-细胞接触是细胞杀灭作用所必需；细胞间裂隙连接与BSE强弱密切相关，而裂隙连接的透过性又与connexins 43,37,32和26的表达水平有关. 缺乏BSE的细胞系在转入connexins 43基因后，显示BSE. 胰癌细胞呈现的BSE强于某些胃肠癌细胞，前者的connexins 43和connexins 26 mRNA表达水平，比后者分别高8倍～26倍和2倍～229倍［31］. 为了强化BSE，可通过药理学方法疏通裂隙连接或增强其表达. 由HSV-tk+和野生型肿瘤细胞混合物构建的鼠间质细胞瘤，如果同时接受GCV和维生素A酸(retinoid acid)，其肿瘤消退作用加快，这种作用即使在HSV-tk+细胞与野生型细胞的比例低至1∶40时仍存在. 已知维生素A酸能增加connexins 43的表达，促进小分子色素在细胞之间转移，而其本身对肿瘤大小并无影响，由此推测，维生素A酸之所以能强化HSV-tk/GCV的作用，系由于其能加强裂隙连接的透过性，强化BSE所致［32］. 其他能增强HSV-tk/GCV BSE杀伤作用的物质尚有黄酮类apigenin、胆固醇合成抑制剂lovastatin. 已知细胞酪氨酸激酶能使connexins磷酸化，减弱裂隙连接的透过性，而lovastatin能抑制该酶活性，从而增强裂隙连接的通透性：apigenin可能会增加裂隙连接的表达. 相反，cAMP活化剂forskolin和钙通道阻滞剂硝苯吡啶能减弱BSE.
2.3 免疫介导作用 给动物在两个不同部位分别移植HSV-tk+肿瘤和野生型肿瘤，再给予GCV，发现野生型肿瘤也退缩，这种现象称为“距离性旁观者效应”(“bystander effect at a distance”)，提示体内出现抗肿瘤性免疫反应［33］. 下列事实提示这种免疫反应的存在：①给小鼠植入含有HSV-tk+和野生型细胞的肿瘤，再接受亚致死量照射，发现BSE减弱；②在免疫缺陷性荷瘤BALB/c小鼠，HSV-tk/GCV的BSE弱于免疫功能正常的荷瘤鼠；③接受HSV-tk/GCV治疗的荷瘤动物，对同源肿瘤的再接种呈现特异性抗体反应［34］；④前列腺癌鼠模型接受HSV-tk/GCV治疗期间，如果去除自然杀伤细胞(NK)，则原发肿瘤的抑制作用减少20%，肺转移癌的生长不能被抑制［35］；⑤HSV-tk/GCV介导的肿瘤坏死伴有明显炎细胞浸润，CD4+和CD+8T细胞集聚、瘤内白介素-12(IL-12)水平增高，这与环磷酰胺引起的坏死不同，后者缺乏炎症反应［34］. 自杀基因/前药促发的免疫反应的原理尚不清楚，可能由于肿瘤细胞坏死后，抗原成分更多地暴露，或在对坏死细胞的炎症反应中，抗原提呈细胞得到补充或激活，从而引发延迟型肿瘤免疫反应，如同体内产生活的抗肿瘤疫苗. 有人认为CD基因表达的CD蛋白本身具有超级免疫原性，可刺激淋巴细胞产生交叉免疫反应. 进一步研究表明，免疫反应的出现与细胞因子的表达有关. HSV-tk+细胞暴露于GCV后，体内α肿瘤坏死因子(TNF-α)、白介素-1α(IL-1α)、IL-6、γ干扰素(IFN-γ)和粒细胞菌落刺激因子(GM-CSF)水平均提高；HSV-tk+细胞表面共刺激性分子(costimulating molecules)ICAM和B7的表达增加. 有人发现，如果免疫缺陷性HSV-tk载体同时表达TNF-α，则HSV-tk/GCV抗肿瘤效应明显提高.
2.4 其他作用 有人认为，死亡的HSV-tk+细胞可释放含GCV-TP凋亡囊泡，野生型肿瘤细胞吞噬这些囊泡后会死亡. 但这些囊泡出现较迟，不能解释早期发生的BSE. 有人认为HSV-tk/GCV可引起血管内皮细胞基因改造，通过对肿瘤血管的破坏而引发BSE［36］. 已知转染HSV-tk基因的大鼠脑瘤，在暴露于GCV后，瘤内血管明显减少.
3 消化系肿瘤的治疗
迄今，已在许多肿瘤试验了自杀基因疗法的治疗作用，这些肿瘤包括黑素瘤、神经胶质瘤、间皮瘤、肺癌、乳腺癌、头颈部鳞状细胞癌、卵巢癌、前列腺癌、腹膜癌、宫颈癌等，但多半为体内、外临床前研究，真正进入临床Ⅰ/Ⅱ期研究的仅见于恶性胸膜间皮瘤(美国)、成胶质细胞瘤和转移性黑素瘤(法国)等少数肿瘤. 在消化系肿瘤中，研究较多的是关于HSV-tk/GCV和CD/5FC对肝癌、结肠癌、胰癌和胃癌的治疗作用.
3.1 肝癌 1993年Caruso et al［37］首先报告向大鼠实验性转移性肝癌组织内，注入含有表达HSV-tk重组逆转录病毒的包装细胞，再给予GCV，引起肿瘤明显退缩，瘤细胞数平均减至对照组的1/60. 应用重组腺病毒作为HSK-tk基因的载体，也得出类似结果. Kwong et al［38］给鼠肝植入乳腺癌细胞，制造实验性肝癌，2wk后，瘤内注入表达HSV-tk的复制缺陷性腺病毒载体，结果显示肿瘤明显退缩，生存期明显长于对照组(P＜0.01). HSV-tk/GCV可能特别适于治疗肝肿瘤，这是因为：①迅速分裂的肿瘤
