骨转移是包括乳腺癌、肺癌和前列腺癌在内的多种肿瘤的一个共同而又常见的临床表现，是这些肿瘤死亡的主要原因。癌细胞形成远处器官的转移通常需要获得一种可移动的表型，同时具有存活、克隆性增殖和募集血液供应的能力。肿瘤骨转移的形成是肿瘤细胞和骨微环境之间发生功能性的相互作用的结果。因此，人为打断这一相互关系是一种很有前途的治疗策略，使人们可以设计特异的肿瘤骨转移治疗方法。前列腺癌是西方国家最为常见的男性恶性肿瘤，在所有肿瘤相关的死因中占第二位。目前，针对前列腺癌的治疗主要采用手术、雄激素耗竭、放疗和化疗，但是这些方法对于前列腺癌的晚期则不能有效治愈。基质金属蛋白酶(MMPs)是一类能切割细胞外基质的锌离子依赖性蛋白酶家族，在前列腺癌的发生发展特别是骨转移的形成过程中发挥重要作用。金属蛋白酶组织抑制物(TIMPs)是一类能够阻断MMP活性的内源性抑制因子。我们用腺病毒基因转移技术对人骨用TIMPs进行修饰，从而探讨高表达TIMPs的骨环境对转移性前列腺癌的影响。我们采用了两种基因转导的策略，即：ex vivo骨转导策略和BMS介导的腺病毒转导策略，以达到骨特异性的TIMPs高表达。腺病毒介导的骨内TIMP-1和TIMP-2的表达在体外能够抑制MMP的活性、骨质周转、前列腺癌细胞PC-3和DU-145诱导的胶原蛋白降解，在体内可抑制前列腺癌细胞PC-3的肿瘤生长和对骨的破坏。上述结果表明腺病毒介导的骨内TIMPs的高表达可以阻断前列腺癌细胞的扩散和生长。因此，提高肿瘤转移靶器官的抗蛋白水解能力是一种有潜在应有价值的前列腺癌基因治疗手段。肺癌作为全球肿瘤的第一死因，是最具侵袭性和转移性的肿瘤类型之一。肺癌在晚期病人常常转移至骨胳系统。我们应用人转移相关基因微阵列技术研究人肺癌HARA细胞在与新生小鼠头盖骨共培养时基因表达的差异。在所有96个转移相关基因中，我们总共鉴定出11个与肺癌骨转移相关的基因。对其中6个基因(即caveolin 1，CD44，EphB2，ezrin，PTHrP和SLPI)用RT-PCR进行了证实。另外，我们用体内骨转移的动物模型对其中的两个基因，即PTHrP和ezrin，进行了进一步的研究。RT-PCR和免疫组化证实PTHrP和ezrin在肺癌骨转移部位较皮下接种形成的肿瘤具有明显的表达上调。我们将HARA细胞与成鼠长骨培养后对HARA细胞裂解液进行Western Blot分析亦证实了ezrin表达的上调。我们还发现骨基质中含量丰富的TGF-β可增加肺癌细胞中ezrin的表达，提示TGF-β是骨微环境中与ezrin的表达上调有关的因素之一。这些研究为肺癌转移的机制提供了新的线索，同时也为肿瘤骨转移的预防和治疗提供了新的靶点。PTHrP，即甲状腺素相关蛋白，是骨重塑(remodeling)的重要生理性调节因子。PTHrP既能增加骨的形成又能增加骨的降解，但其作用机制不明。PTHrP的生理作用包括钙转运的调节、角化细胞的分化以及软骨的发育等。PTHrP在肿瘤发生中的作用包括促进肿瘤细胞的生长和增强肿瘤的骨转移。以体外小鼠头盖骨培养为实验模型我们对PTHrP在骨中的双相作用进行了研究。我们发现PTHrP在低浓度时诱导新骨的形成而在高浓度时促使骨质破坏。PTHrP的新骨形成作用依赖于成骨细胞的分化以及成骨细胞中OPG的表达，而与内皮素受体介导的信号传导无关。上述结果为不同浓度的PTHrP在骨中的双相作用提供了最为直接的实验证据，至少可部分解释肺癌和前列腺癌为什么会有不同的骨转移表型。