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'''胸苷激酶'''是一种[[磷酸转移酶]]（[[激酶]]）：2’-[[脱氧胸苷激酶]]，[[三磷酸腺苷]]-[[胸苷]] 5’-磷酸转移酶，EC 2.7.1.21Kit S (December 1985). "Thymidine kinase". Microbiol. Sci. 2 (12): 369–75.Wintersberger E (February 1997). "Regulation and biological function of thymidine kinase". Biochem. Soc. Trans. 25 (1): 303–8.存在于大部分活21存在于大部分活[[体细胞]]中。它以两种[[同工酶]]的形式存在于哺乳[[动物细胞]]中，TK1和TK2。某些[[病毒]]同样含有[[病毒性]]胸苷激酶表达的[[遗传信息]]。

胸苷参与DNA合成的途经是在1950年前后发现的Reichard P, Estborn B (February 1951). "Utilization of desoxyribosides in the synthesis of polynucleotides". J. Biol. Chem. 188 (2): 839–46.，后来进一步明确，这一途经始于胸苷的胸苷参与DNA合成的途经是在1950年前后发现的，后来进一步明确，这一途经始于胸苷的[[磷酸化]]Kornberg A, Lehman IR, Simms ES (1956). "Polydeoxyribonucleotide synthesis by enzymes from Eschrichia coli". Fed. Proc. 15: 291–2.；在1960年左右，参与此过程的激酶（胸苷激酶）被首次[[纯化]]出来并进行了鉴定Bollum FJ, Van Potter R (August 1958). "Incorporation of thymidine into deoxyribonucleic acid by enzymes from rat tissues". J. Biol. Chem. 233 (2): 478–82. Weissman [[SM]], Smellie RMS, Paul J (December 1960). "Studies on the biosynthesis of deoxyribonucleic acid by extracts of mammalian cells. IV. The phosphorylation of thymidine". Biochim. Biophys. Acta 45: 101–10.。出来并进行了鉴定。

前一种最初在[[胎儿]]组织中发现，后一种大量存在于成人组织，所以最初，被分别命名为胎儿胸苷激酶和成人胸苷激酶。不久之后发现，TK1仅于细胞分裂初期（与[[细胞周期]]相关）存在于[[细胞质]]中Littlefield JW (February 1966). "The periodic synthesis of thymidine kinase in mouse fibroblasts". Biochim. Biophys. Acta 114 (2): 398–403Bello LJ (December 1974). "Regulation of thymidine kinase synthesis in human cells". Exp. Cell Res. 89 (2): 263–74.，而TK2定位于中，而TK2定位于[[线粒体]]中，与细胞周期无关Berk AJ, Clayton DA (April 1973). "A genetically distinct thymidine kinase in mammalian mitochondria. Exclusive labeling of mitochondrial deoxyribonucleic acid". J. Biol. Chem. 248 (8): 2722–9.Berk AJ, Meyer BJ, Clayton DA (February 1973). "Mitochondrial-specific thymidine kinase". Arch. Biochem. Biophys. 154 (2): 563–5.。中，与细胞周期无关。

1970年代中期定位了两种酶的[[基因]]Elsevier SM, Kucherlapati RS, Nichols EA, Creagan RP, Giles RE, Ruddle FH, Willecke K, McDougall JK (October 1974). "Assignment of the gene for galactokinase to human chromosome 17 and its regional localisation to band q21-22". Nature 251 (5476): 633–6. Willecke K, Teber T, Kucherlapati RS, Ruddle FH (May 1977). "Human mitochondrial thymidine kinase is coded for by a gene on chromosome 16 of the nucleus". Somatic Cell Genet. 3 (3): 237–45，TK1基因的，TK1基因的[[克隆]]和测序完成Flemington E, Bradshaw HD, Traina-Dorge V, Slagel V, Deininger [[PL]] (1987). "Sequence, structure and promoter characterization of the human thymidine kinase gene". Gene 52 (2–3): 267–77.，其所对应蛋白的和测序完成，其所对应蛋白的[[分子量]]为25kD；通常以[[二聚体]]的形式出现在组织中，能够被ATP激活；激活后，转化为[[四聚体]]。[[重组]]后的TK1无法被激活也无法转化为四聚体，表明这种存在于细胞中的激酶在合成后性状已经发生了改变Welin M, Kosinska U, Mikkelsen NE, et al. (December 2004). "Structures of thymidine kinase 1 of human and mycoplasmic origin". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (52): 17970–5.Munch-Petersen B, Cloos L, Jensen HK, Tyrsted G (1995). "Human thymidine kinase 1. Regulation in normal and malignant cells". Adv. [[Enzyme]] Regul. 35: 69–89. Li [[CL]], Lu CY, Ke PY, Chang ZF (January 2004). "Perturbation of ATP-induced tetramerization of human cytosolic thymidine kinase by substitution of serine-13 with aspartic acid at the mitotic phosphorylation site". Biochem. Biophys. Res. Commun. 313 (3): 587–93. 。后的TK1无法被激活也无法转化为四聚体，表明这种存在于细胞中的激酶在合成后性状已经发生了改变。

细胞中TK1的合成发生在细胞分裂周期的S期。细胞分裂完成后，TK1在细胞内部降解，因此在正常细胞分裂中，TK1一般不会进入体液Zhu C, Harlow LS, Berenstein D, Munch-Petersen S, Munch-Petersen B (2006). "Effect of C-terminal of human cytosolic thymidine kinase (TK1) on in vitro stability and enzymatic properties". Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids 25 (9–11): 1185–8. 。细胞中胸苷激酶的细胞中TK1的合成发生在细胞分裂周期的S期。细胞分裂完成后，TK1在细胞内部降解，因此在正常细胞分裂中，TK1一般不会进入体液。细胞中胸苷激酶的[[反馈]]调节作用机理：三磷酸胸苷（TTP：胸苷磷酸化后的终产物）扮演着胸苷激[[酶抑制剂]]的角色。这一机制确保了[[核酸]]合成所需的TTP量维持在平衡状态，而不会出现过[[饱和]]。5'-氨基胸苷是一种无[[毒性]]的胸苷类似物，能够干扰这一调控机理，因此，胸苷类似物作为一种[[细胞毒性]]物质被应用于很多[[抗肿瘤药物]]。

一种解决该问题的方法就是使用胸苷激酶阴性（TK-）的肿瘤[[细胞系]]进行融合。在增殖的肿瘤细胞系中加入胸苷类似物，将杀死胸苷激酶阳性（TK+）细胞，如此就得到了胸苷激酶阴性细胞。然后，这些阴性细胞用来与胸苷激酶阳性的（TK+）[[B淋巴细胞]]进行融合。融合之后，细胞需在添加了[[氨甲蝶呤]][http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=126941 Methotrexate - Compound Summary]或[[氨基蝶呤]][http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=169371 Aminopterin - Compound Summary]的培养基中培养，以防止[[二氢叶酸还原酶]]阻碍一磷酸胸苷的重新合成。培养基一般选用[[HAT]]培养基（含有[[次黄嘌呤]]，氨基蝶呤，[[胸腺嘧啶]][[脱氧核苷]]）。 胸苷激酶阴性细胞系中的未融合细胞将由于一磷酸胸苷的断供而死亡。而未融合淋巴细胞的死亡则是由于它们不是“不朽”的（不具备肿瘤细胞的无限分裂能力）。只有杂交瘤细胞由于同时继承了肿瘤细胞系的“不朽”和B淋巴细胞的胸苷激酶得以幸存。这样，可以用于生产所需[[抗体]]的杂交瘤细胞就筛选出来了，在培养后用于生产单克隆抗体。

胸苷激酶是一种补救酶，仅在细胞分裂前出现。由于细胞具有特殊的调控机制能够降解细胞分裂后不再需要的酶和蛋白，所以在正常的细胞分裂后，胸苷激酶不会从细胞释放。因此一般条件下，[[血清]]或[[血浆]]中的胸苷激酶含量很低。肿瘤细胞释放胸苷激酶进入[[循环系统]]，可能是与已经死亡或即将死亡的肿瘤细胞的瓦解有关。因此，血清胸苷激酶水平能够用来评估肿瘤的增殖程度，并可以此来直接评估肿瘤的攻击力。有一个令人关注的情况，存在于循环系统中的胸苷激酶与基因编码的酶并不一致：基因编码的酶分子量为25kD。二聚体分子量为50kD，被ATP激活转化为四聚体后，分子量为100kD。而循环系统中具有活性的酶的分子量为730kD，很有可能是与其他蛋白绑定形成了[[复合物]] 胸苷激酶是一种补救酶，仅在细胞分裂前出现。由于细胞具有特殊的调控机制能够降解细胞分裂后不再需要的酶和蛋白，所以在正常的细胞分裂后，胸苷激酶不会从细胞释放。 。

3、评估肿瘤复发风险：对肿瘤患者手术及治疗恢复期的残留肿瘤细胞的增殖状态进行动态评估，较[[影像学]]更早发现复发转移风险。刘秀菊，周际，李远等。TK1——一种新的肿瘤生长相关标志物的应用新进展。《中国药理学与毒理学杂志》2010年12月。更早发现复发转移风险。

1、[[血液]]学恶性肿瘤中胸苷激酶的增长具有规律性。例如，胸苷激酶1（TK1）用于监控[[非霍奇金淋巴瘤]]。这种肿瘤的攻击性差别很大，有些属于慢速增殖，很难觉察难以及时治疗；还有一些属于快速增殖，具有高攻击性需要紧急治疗。这些差异可以在血清胸苷激酶的水平高低上得以体现，与正常水平相近的对应慢速增殖肿瘤，具有很高水平的对应快速增殖肿瘤。 [[淋巴瘤]]患者血清TK1水平升高，可能预示着肿瘤具有高活性和高攻击性，因此通过监测血清TK1水平的变化，适合于肿瘤的治疗评估。Zhu-Lin Pan, Xing-Ying Ji, Yan-Min Shi, et al.(2010). " Serum thymidine kinase 1 concentration as a prognostic factor".J Cancer Res Clin Oncol.136:1193-1199.患者血清TK1水平升高，可能预示着肿瘤具有高活性和高攻击性，因此通过监测血清TK1水平的变化，适合于肿瘤的治疗评估。

2、实体肿瘤中胸苷激酶的升高往往也与肿瘤恶性增殖程度，治疗效果，复发情况具有相关性Yan Chen, MinGang Ying, YanSong Chen, et al. (2010). “Serum thymidine kinase 1 correlates to clinical stages and clinical reactions and monitors the outcome of therapy of 1,247 cancer patients in routine clinical settings”. Int J Clin Oncol.Zhishan Li, Yinghong Wang, Jie He, Jie Ma, et al. (March 2010). “Serological thymidine kinase 1 is a prognostic factor in oesophageal, cardial and lung carcinomas”. European Journal of Cancer Prevention 19:313-318.Qimin He, PingGN Zhang, Li Zou, et al. (May 2005). “Concentration of thymidine kinase 1 in serum(S-TK1) is a more sensitive proliferation marker in human solid tumors than its activity". Oncology Reports 14: 1013-1019.Zhenxin Wang, Bin Zhang, Bin Ni, Jin Zang. (September 2011). “Value of serum thymidine kinase 1 in evaluating the efficacy of malignant tumor treatment”. Jiangsu Med J, September 2011, Vol37, No.18:2174-2175.。有报告指出在2、实体肿瘤中胸苷激酶的升高往往也与肿瘤恶性增殖程度，治疗效果，复发情况具有相关性。有报告指出在[[前列腺]]癌症中，胸苷激酶能够如同PSA（[[前列腺特异抗原]]，目前[[前列腺癌]]中使用最频繁的肿瘤标志物）一样提供辅助参考。PSA提示肿瘤大小，而TK提示肿瘤增殖速度。对于其他实体肿瘤，如[[小细胞肺癌]]H.X.Li, S Zhang, D.S Lei, X.Q Wang, et al. (August 2005). “Serum thymidine kinase 1 is a prognostic and monitoring factor in patients with non-small cell lung cancer”. Oncology Reports 13: 145-149.，[[乳腺癌]]Q. He, L. Zou, P.A Zhang, et al. (2000) “The clinical significance of thymidine kinase 1 measurement in serum of breast cancer patients using anti-TK1 antibody”. J.Biol.Marker, 15:139-146Qimin He, Tommy Fornander, Hemming Johansson, et al. (2006) “Thymidine kinase 1 in serum predicts increased risk of distant or loco-regional recurrence following surgery in patients with early breast cancer”. Anticancer Research 26: 4753-4760.，[[胃癌]]L. Zou, P.G Zhang, S. Zou, et al.(2002) “The half-life of thymidine kinase 1 in serum measured by ECL dot blot: a potential marker for monitoring the response to surgery of patients with gastric cancer”. The international Journal of biological Markers, Vol. 17 No. 2:135-140.，[[肾癌]]，[[膀胱癌]]Jie Zhang, Quanan Jia, Shan Zou, et al. (August 2006). “Thymidine kinase 1: A proliferation marker of determining prognosis and monitoring the surgical outcome of primary bladder carcinoma patients”. Oncology Reports 15:455-461.等都有应用价值。

非恶性肿瘤而造成血清胸苷激酶升高的原因有[[维生素B12]]缺乏引起的[[恶性贫血]]，[[病毒感染]]（部分由于疱疹病毒） 或正处于[[创伤]]、手术恢复期Zhishan Li, Yinghong Wang, Jie Ma, et al. (2010). “Transient increase in serum thymidine kinase 1 within one week after surgery of patients with carcinoma”. Anticancer Research 30: 1295-1300.。、手术恢复期。

有研究指出胸苷激酶1水平高低与不同年龄结构，及所处不同生活、工作环境的[[肿瘤发生]]风险具有相关性，在进行长期跟踪后，TK1水平的持续升高与所患癌前病变的恶性进程具有相关性，在早期恶性肿瘤病变预防中能够发挥一定作用。ZhiHeng Chen, Hui Zhou, ShengLan Li, et al. (2008). “Serological Thymidine Kinase 1 (STK1) indicates an elevated risk for the development of malignant tumors”. Anticancer Research 28:3897-3908.Shouqing Huang, Jianzh Lin, Na Guo, et al. (2011). “Elevated serum thymidine kinase 1 predicts risk of pre/early cancerous progression”. Asian Pacific J Cancer Prev, 12, 497-505.风险具有相关性，在进行长期跟踪后，TK1水平的持续升高与所患癌前病变的恶性进程具有相关性，在早期恶性肿瘤病变预防中能够发挥一定作用。

此外索灵公司还研究出一种非放射性分析方法。在该技术中3’-[[叠氮]]-2’，3’-脱氧胸苷（AZT：叠氮胸苷）首先被样本中的TK1磷酸化生成5’-一磷酸-AZT（AZTMP：叠氮胸苷一磷酸）。AZTMP通过[[免疫学]]方法测定，使用抗-AZTMP抗体为AZTMP标记上[[过氧化物]]。测定需在索灵公司提供的封闭式实验工作系统内进行。。测定需在索灵公司提供的封闭式实验工作系统内进行。此种分析方法能够进行更加灵敏的检测。商业试剂盒由Biovica公司提供。

另一种新研发的技术是使用胸苷类似物——溴化[[尿苷]]，作为酶底物。反应产物（在[[微量滴定]]板中）吸附在[[滴定]]板各孔的底部。再通过ELISA方法测定：在各孔中加入抗溴化尿苷的单克隆抗体溶液。单克隆抗体上结合有[[碱性磷酸酶]]。洗脱掉过量的结合有碱性磷酸酶的抗体，加入含有[[碱性]]磷酸酶底物——4-硝基[[苯酚]]的溶液。反应产物4-硝基酚在磷酸pH环境中是黄色能够通过光度法测定。Gronowitz, JS (24.2.2006) A method and kit for determination of thymidine kinase activity and use thereof. International patent application [[PCT]]/SE2006/000246此种分析方法能够进行更加灵敏的检测。商业试剂盒由Biovica公司提供。 使用酶浓度测定法，一般对抗TK1抗体的灵敏度要求很高，之前很长一段时间内没有突破。20世纪末至21世纪初，瑞典karolinska医学院利用鸟类特异性IgY抗体，开发出一种新型[[多克隆抗体]]——抗人TK1-IgY抗体，并申请了国际专利，此抗体具有很高的灵敏度和特异性，能够识别人血清中低浓度TK1。Chuanjing Wu, Rong-jiang Yang, Ji Zhou, et al. (February 2003). “Production and characterization of a novel chicken IgY antibody raised against C-terminal peptide from human thymidine kinase 1”. Journal of Immunological Methods 277:157-169.此抗体在结合IgY抗体，并申请了国际专利，此抗体具有很高的灵敏度和特异性，能够识别人血清中低浓度TK1。此抗体在结合[[化学发光]]检测技术后，进一步提高了检测灵敏度。商用试剂盒由SSTK公司（中国，深圳）提供。

由于TK1存在于处于分裂期的细胞中，因此有理由认为恶性肿瘤组织中的TK活性应比正常组织中的要高。这已在大部分的研究中得到证实。肿瘤组织中TK活性比一般组织要高，如[[脑瘤]]，[[血液系统]]恶性肿瘤，[[结肠癌]]和[[结肠息肉]] ，乳腺癌，[[肺癌]]，胃癌，[[卵巢癌]]，[[间皮瘤]]，[[黑色素瘤]]，和[[甲状腺肿瘤]]。