腫瘤分子標記課件

腫瘤轉(zhuǎn)移的分子生物學(xué)基礎(chǔ)

前言腫瘤播散是惡性腫瘤的生物學(xué)特征之一，嚴重影響腫瘤患者的治療和預(yù)后。一、腫瘤轉(zhuǎn)移的基本過程

（一）原發(fā)瘤增殖和擴展

增殖導(dǎo)致腫瘤內(nèi)部壓力增加接觸抑制喪失增殖只是腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)

（二）腫瘤血管的形成腫瘤超過1～2mm時，新生血管形成是維持其生長所必需。宿主毛細血管網(wǎng)進入腫瘤組織。是血管生成刺激因子和抑制因子共同調(diào)控的結(jié)果。

（三）腫瘤細胞脫落并進入基質(zhì)

腫瘤細胞分離傾向與細胞膜結(jié)構(gòu)的變化和粘附力的下降有密切關(guān)系。惡性腫瘤細胞E-鈣粘連素表達降低。癌細胞表面負電荷高、與鈣離子結(jié)合能力差以及橋粒發(fā)育不全也與之有關(guān)。

（四）進入脈管系統(tǒng)腫瘤血管為侵入基質(zhì)的游離腫瘤細胞進入循環(huán)系統(tǒng)提供條件。腫瘤組織的血管與正常血管差異顯著。

（六）腫瘤細胞錨定黏附腫瘤細胞-血小板簇與靶器官內(nèi)皮細胞的粘附并錨定在內(nèi)皮細胞表面。微小脈管對癌栓的截獲也是錨定粘附的方式。影響粘附的因素：碳氫類配子與選擇素透明質(zhì)酸裂解酶受體CD44v與整合素

（八）轉(zhuǎn)移后結(jié)局侵入靶器官的腫瘤細胞形成轉(zhuǎn)移瘤并進行性長大才真正完成了轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移后生長轉(zhuǎn)移之轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移的休眠（黑色素瘤、乳腺癌切除后多年后的復(fù)發(fā)）

處于G0期，逃避機體殺傷作用；分裂和死亡處于動態(tài)平衡；腫瘤血管形成缺如；正常的機體免疫功能狀態(tài)。二、腫瘤轉(zhuǎn)移的分子生物學(xué)基礎(chǔ)

（一）基因調(diào)控下的腫瘤轉(zhuǎn)移腫瘤轉(zhuǎn)移與促進基因和抑制基因之間表達失衡相關(guān)。不是所有的腫瘤都有轉(zhuǎn)移表型，同種腫瘤細胞不同個體轉(zhuǎn)移能力也不一樣。促進腫瘤轉(zhuǎn)移的基因

與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因有很多種，但還沒有嚴格意義上的轉(zhuǎn)移基因

ras基因基本生物學(xué)特性效應(yīng)蛋白：IV型膠原酶、組織蛋白酶和與細胞運動相關(guān)的細胞因子

抑制腫瘤轉(zhuǎn)移基因

抑制腫瘤轉(zhuǎn)移基因是近年來倍受關(guān)注的研究領(lǐng)域。

nm23基因：腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因產(chǎn)物為NDPK（核苷酸二磷酸激酶），生成ATP以外的三磷酸核苷。影響細胞內(nèi)微管系統(tǒng)的狀態(tài)而抑制癌的轉(zhuǎn)移：提供GTP而調(diào)節(jié)微管的聚合與解聚。能與G蛋白結(jié)合，本身也具有G蛋白的某些特性，可能通過細胞跨膜信號傳遞調(diào)節(jié)腫瘤細胞轉(zhuǎn)移。TIMP:金屬蛋白酶組織抑制劑參與基質(zhì)膠原酶的代謝，使其失活。對腫瘤轉(zhuǎn)移的抑制作用主要在侵襲階段。還具有抑制血管增生的作用。Kiss-1基因：編碼產(chǎn)物為G蛋白偶聯(lián)受體的內(nèi)源性配體，能使胞內(nèi)Ca2＋濃度增加，同時能明顯抑制腫瘤細胞的遷移和侵襲。細胞與細胞間的粘附同源細胞間的粘附：E-鈣粘連素；在腫瘤轉(zhuǎn)移的某些環(huán)節(jié)上發(fā)揮重要作用。異源細胞間的粘附：選擇素；腫瘤細胞與血小板、內(nèi)皮細胞和基質(zhì)細胞的結(jié)合。細胞與細胞外基質(zhì)的粘附細胞外基質(zhì)腫瘤細胞主要通過整合素（integrin）受體與細胞外基質(zhì)結(jié)合選擇素（selectin）該類粘附分子主要通過碳氫鍵連接P型：腫瘤細胞與血小板的粘附結(jié)合

E型：腫瘤細胞與內(nèi)皮細胞的結(jié)合

L型：存在于白細胞表面，白細胞與其他細胞結(jié)合

腫瘤轉(zhuǎn)移的一些關(guān)鍵步驟如循環(huán)腫瘤細胞的聚集和癌栓的形成，以及腫瘤細胞與特定臟器脈管內(nèi)皮的粘附結(jié)合都有選擇素的參與。整合素（integrin）一組細胞表面糖蛋白受體，配體為細胞外基質(zhì)（ECM）成分，由和兩個亞基組成主要功能是參與不同細胞間的粘附、介導(dǎo)細胞與ECM的結(jié)合等直接介導(dǎo)腫瘤細胞與基質(zhì)的粘附；通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控細胞骨架變形和能量代謝；誘導(dǎo)蛋白溶解酶活化；啟動細胞逃逸機制抑制細胞凋亡。免疫球蛋白類粘附分子：結(jié)構(gòu)上具有同源性，主要參與細胞之間的粘附。ICAM-1（內(nèi)皮細胞粘附分子-1

）：ICAM-1從腫瘤細胞表面脫落進入循環(huán)系統(tǒng)成為可溶性分子后，可協(xié)助腫瘤細胞逃逸細胞毒T細胞和NK細胞的免疫監(jiān)視殺傷效應(yīng)，促使腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移

（三）血管生成與腫瘤轉(zhuǎn)移腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移與血管形成密切相關(guān)。腫瘤新生毛細血管是在周邊組織原有的血管基礎(chǔ)上延伸擴展形成的腫瘤本身能誘導(dǎo)血管的形成。血管新生包括以下步驟：

血管內(nèi)皮基質(zhì)膜溶解內(nèi)皮細胞向腫瘤組織遷移內(nèi)皮細胞在遷移前沿增殖內(nèi)皮細胞管道化、分支形成血管環(huán)形成新的基底膜血管新生是血管生長因子和血管生長抑制因子均衡作用的結(jié)果血管生成刺激因子：VEGF、FGF、EGF、

angiogenin

、TNF-α等血管生成抑制因子：angiostatin、endostatin、

PEDF、γ干擾素等

（四）纖溶酶及其調(diào)節(jié)因子與腫瘤轉(zhuǎn)移纖維蛋白溶解酶能水解大多數(shù)細胞外基質(zhì)物質(zhì)，在血管形成、腫瘤細胞脫落、基質(zhì)浸潤、侵入和逸出循環(huán)系統(tǒng)、繼發(fā)臟器移行和微環(huán)境改造等發(fā)揮重要作用。由纖溶酶原（plasminogen）在PA和PAI調(diào)節(jié)生成。

PA包括組織型（t-PA）和尿激酶型（u-PA）兩類，二者均激活纖維蛋白溶解酶原的作用

t-PA可促使腫瘤細胞降解細胞外基質(zhì)，

u-PA促進腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的效應(yīng)主要表現(xiàn)在參與血管生成、細胞遷移、細胞外基質(zhì)降解和組織結(jié)構(gòu)重建等過程，在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮更重要作用。

PA的分類和功能

PAI可抑制PA的活性，從而起到控制和阻斷腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的作用。

PAI-1存在于血小板、血漿，為u-PA的主要抑制劑。PAI-1也廣泛存在于腫瘤細胞周圍組織中以及腫瘤實質(zhì)內(nèi)，阻斷腫瘤轉(zhuǎn)移。

PAI-2（46.6KD）主要表達于單核巨噬細胞系統(tǒng)，在部分腫瘤中高表達，但對不同腫瘤其意義有所不同。

PAI-3屬蛋白酶連接素，功能不清。

PAI的分類和功能

（五）基質(zhì)金屬蛋白酶及其抑制劑與腫瘤轉(zhuǎn)移細胞外基質(zhì)的溶解酶系統(tǒng)由一個龐大的蛋白溶解酶家族組成，稱為MMPsMMPs及其抑制劑（TIMP）在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中擔(dān)任重要角色

MMPs可分為膠原酶、明膠酶、基質(zhì)溶解酶和膜類MMPs

特征性結(jié)構(gòu)域：氨基末端多肽—參與MMPs激活催化區(qū)域片段

羧基末端血凝乳酶樣結(jié)構(gòu)

MMPs的種類和結(jié)構(gòu)TIMP1:糖蛋白，能抑制所有活化的膠原酶TIMP2:非糖蛋白，結(jié)合MMP-2的前體，明顯抑制MMP-2的活性。TIMP3:?TIMP4:最近從心臟組織中克隆出來，表現(xiàn)出明顯抑制腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移作用。

TIMP的種類和功能降解細胞外基質(zhì)，促進腫瘤細胞進入脈管系統(tǒng)。促進原發(fā)瘤和繼發(fā)瘤的生長，創(chuàng)造腫瘤生長和擴散的微環(huán)境。

促進血管生長的作用，MMP-2在毛細血管末梢形成及內(nèi)皮細胞基底膜形成中發(fā)揮重要作用。

MMP的功能及其調(diào)節(jié)

MMPs在細胞外以非活性的酶原存在，需要活化后才能發(fā)揮生物學(xué)功能。

IL4、10、生長因子（EGF、bFGF等）、細胞與細胞、基質(zhì)之間的反應(yīng)因子。抑制調(diào)節(jié)包括特異性組織抑制劑如TIMP1～4和大量非特異性蛋白酶抑制劑，是目前發(fā)展最快的抗癌藥物。三、關(guān)于腫瘤轉(zhuǎn)移的理論（一）解剖學(xué)的觀點

以器官的血流、淋巴的引流方向解釋轉(zhuǎn)移

乳腺癌腋窩淋巴結(jié)胃腸道惡性腫瘤肝臟陰莖癌腹股溝淋巴結(jié)卵巢癌髂區(qū)淋巴結(jié)（二）“種子-土壤”學(xué)說

腫瘤轉(zhuǎn)移是特殊的癌細胞（種子）在適宜的環(huán)境（土壤）生長發(fā)展的結(jié)果

心肌、主動脈、甲狀腺和脾雖血供豐富，但很少有轉(zhuǎn)移瘤。膀胱癌轉(zhuǎn)移至腦、前列腺癌轉(zhuǎn)移至骨組織、眼脈絡(luò)膜黑色素瘤轉(zhuǎn)移至肝、甲狀腺癌轉(zhuǎn)移至骨、LLC自發(fā)性肺轉(zhuǎn)移

（三）原發(fā)瘤抑制轉(zhuǎn)移瘤

原發(fā)瘤可通過產(chǎn)生血管增生抑制因子抑制轉(zhuǎn)移瘤形成。

O′ReillyMS,etal,FolkmanJ.Angiostatin:Anovelangiogenesisinhibitorthatmediatesthesuppressionofmetastasesbyalewislungcarcinoma.Cell,1994,79:315.

O′ReillyMS,etal,

FolkmanJ.Endostatin:anendogenousinhibitorofangiogenesisandtumorgrowth.Cell,1997,88:277.

FolkmanJ.Angiogenesisincancer,vascularrheumatoid,andotherdisease.NatMed,1995,1:27.

？（四）轉(zhuǎn)移前微環(huán)境（pre-metastaticniche）“癌細胞轉(zhuǎn)移前的早期步驟很復(fù)雜”“腫瘤向新的部位派去特使，為癌細胞轉(zhuǎn)移做準備”

KaplanRN,LydenD.VEGFR1-positivehaematopoieticbonemarrowprogenitorsinitiatethepre-metastaticniche.Nature.2005Dec8;438(7069):820.潛在的問題和價值沒有解釋特異性轉(zhuǎn)移的問題轉(zhuǎn)移前微環(huán)境產(chǎn)生黏附分子的機制檢測循環(huán)中VEGFR1+

HPCs數(shù)量或許能夠預(yù)測腫瘤細胞的擴散攔截“特使”或阻止其活動可能預(yù)防癌細胞擴散?！盀橹匦吕斫廪D(zhuǎn)移瘤的發(fā)生打開了一扇門”提供新的藥物靶點四、阻止腫瘤轉(zhuǎn)移的策略和手段腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因nm23基因治療靶點基因轉(zhuǎn)染改變腫瘤細胞tPA/uPA的活性以阻斷腫瘤轉(zhuǎn)移

ras基因表達阻斷

腫瘤轉(zhuǎn)移的基因治療抗生素、維生素D3衍生物、維甲酸類、多磺基化合物、肝素類似物及細胞外基質(zhì)成分等血小板因子