《癌腫瘤遺傳學》課件

1Cancer（Tumor）MolecularGenetics一、癌分子遺傳學概述二、癌發(fā)生的遺傳因素三、癌的染色體異常四、癌發(fā)生的基因控制五、癌的多階段演化六、端粒和端粒酶現(xiàn)在是1頁\一共有202頁\編輯于星期五2

一、癌分子遺傳學概述1、概念

每一個正常細胞中有一種特殊的排列可以抑制細胞分裂，…

假定存在一些抑制分裂的染色體，它的丟失將引起腫瘤細胞的無限生長…

，另一方面，假定還存在促進分裂的染色體，…當受到某種刺激激活時，細胞就發(fā)生分裂…

，由此可推斷惡性腫瘤細胞的快速無限增殖的趨勢，是由于促進分裂的染色體的持久優(yōu)勢所致。

TheodorBoveri，1911

現(xiàn)在是2頁\一共有202頁\編輯于星期五3

至今，大量的科學證據(jù)表明：促進細胞生長的染色體

-------癌基因抑制細胞生長的染色體

------腫瘤抑制基因現(xiàn)在是3頁\一共有202頁\編輯于星期五4

自1990年起人們把癌/腫瘤稱為體細胞遺傳病。它是具有遺傳基礎的。腫瘤遺傳基礎的證據(jù)最初來自于三方面：第一DNA突變引起癌的發(fā)生；第二腫瘤常常出現(xiàn)特異性染色體異常；第三在罕見的腫瘤特異性綜合征中，腫瘤發(fā)生、發(fā)展的遺傳易感性。現(xiàn)在是4頁\一共有202頁\編輯于星期五5

如何揭示腫瘤發(fā)生的遺傳機制呢？遺傳學家與臨床腫瘤學家們從（群體、細胞、生化、免疫）遺傳學和分子遺傳學不同角度探討腫瘤與遺傳的關系，就逐漸形成了一門新學科——癌分子遺傳學。簡言之，就是應用遺傳學的基本原理、方法研究腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與遺傳的關系及規(guī)律，揭示腫瘤發(fā)生機理。現(xiàn)在是5頁\一共有202頁\編輯于星期五6

2、癌與腫瘤的概念單細胞生物為了生長，必須對環(huán)境的變化產生反應，細胞為了營養(yǎng)的來源和生長、分裂，與周圍的細胞競爭，直至營養(yǎng)供應被耗盡。進化創(chuàng)造了多細胞生物——多細胞機體，高等生物?，F(xiàn)在是6頁\一共有202頁\編輯于星期五7從受精卵開始→多細胞機體（繁殖后代）

多細胞共同協(xié)作（信號傳導機制進化了，細胞生長、分化，得以協(xié)調，執(zhí)行生物學功能）如果一個細胞或若干細胞發(fā)生突變

（該細胞競爭空間和營養(yǎng)，擾亂了細胞分裂和細胞協(xié)作）某些細胞形成克隆——腫瘤（Tumor，良性）。就形成癌（Cancer，惡性）現(xiàn)在是7頁\一共有202頁\編輯于星期五8通常在文獻中見到：

Tumor：泛指腫瘤（包括良性、惡性）腫物。Cancer：惡性腫瘤的總稱，癌腫。Sarcoma：源于間葉組織（肌肉、骨、軟骨、纖維）的惡性腫瘤，如骨肉瘤、纖維肉瘤。Carcinoma：來源于上皮的惡性腫瘤—癌。來源于鱗狀上皮—鱗癌。來源于腺上皮—

腺癌。例如：胃粘膜上皮惡變——胃癌。另外：肝癌、皮膚癌、腸癌等。

現(xiàn)在是8頁\一共有202頁\編輯于星期五9

良、惡性腫瘤的基本區(qū)別：腫瘤是由連續(xù)無休止生長，且分化差的細胞組成，一般有良、惡性之分。

1）

良性腫瘤的特征（異形性與周圍組織差異不顯著）;2)細胞被周圍正常組織所局限，常有一層纖維結締組織包圍；

3）生長緩慢，呈膨脹性，對周圍組織不具侵襲破壞性,不發(fā)生遠處轉移。

現(xiàn)在是9頁\一共有202頁\編輯于星期五10現(xiàn)在是10頁\一共有202頁\編輯于星期五111）惡性腫瘤的特征（異形性與周圍組織相差大、顯著）

a）細胞呈侵潤性生長，周圍無結締組織包圍；

b）生長速度快，侵襲和破壞周圍正常組織；向遠處轉移和播散，

c)

形成繼發(fā)性腫瘤?，F(xiàn)在是11頁\一共有202頁\編輯于星期五12現(xiàn)在是12頁\一共有202頁\編輯于星期五13

細胞水平看：

l組織培養(yǎng)中的正常細胞需要外源性生長因子，使得細胞得以增殖。它們具有明顯的接觸抑制，所以，一旦細胞生長成單形層，增殖停止。與此相反，培養(yǎng)的癌細胞有一些或全部下列的特征：1）減少對生長因子的需求。2）喪失接觸抑制，所以細胞傾向于堆積和形成集落（病灶）3）具有無限期分裂的能力，既細胞永生化4）不依賴錨定生長，具在軟瓊脂中生長的能力?，F(xiàn)在是13頁\一共有202頁\編輯于星期五14NORMALCELLANDCANCERCELL現(xiàn)在是14頁\一共有202頁\編輯于星期五15

上述我們提到腫瘤或癌形成的前提是細胞突變：

生殖細胞突變：生殖細胞突變遺傳給后代，在后代機體中成為腫瘤發(fā)生的始祖細胞，累及機體的某一部分。

體細胞突變：突變的細胞具有增殖優(yōu)勢，而形成實質性的細胞克隆。現(xiàn)在是15頁\一共有202頁\編輯于星期五16體細胞突變生殖細胞突變現(xiàn)在是16頁\一共有202頁\編輯于星期五17

總之，突變影響整個Gene組的穩(wěn)定性，使細胞增殖優(yōu)勢-----形成腫瘤。

3、癌發(fā)生的環(huán)境因素

所有生物生存于自然界中和環(huán)境有著千絲萬縷的聯(lián)系，密不可分，人們所處的環(huán)境之中有：現(xiàn)在是17頁\一共有202頁\編輯于星期五18

Uv過量

物理因素

電離輻射

白血病、皮膚病等。如：①血疑②日本長崎、廣島③前蘇聯(lián)契爾諾貝利核電站核泄漏。多環(huán)芳烴化合物（如

3，4苯并芘）

化學因素

肺癌黃曲霉素

肝癌

亞硝胺

各種消化道腫瘤生物因素某些病毒（DNA、RNA）

動物腫瘤。

某些人類腫瘤（鼻咽癌、宮頸癌、白血?。┈F(xiàn)在是18頁\一共有202頁\編輯于星期五19現(xiàn)在是19頁\一共有202頁\編輯于星期五20現(xiàn)在是20頁\一共有202頁\編輯于星期五21現(xiàn)在是21頁\一共有202頁\編輯于星期五22

然而，盡管人們都接觸各種致癌因子，并不一定都發(fā)生腫瘤，這表明，腫瘤的發(fā)生是環(huán)境因素和遺傳因素共同決定的。

引用一個哲學觀點，“外因是變化的條件，內因是變化的根椐，外因通過內因而起作用”。環(huán)境因素只有改變遺傳物質(DNA/RNA)的結構或功能才能使正常細胞轉變?yōu)榘┘毎?。對于不同的個體/不同的腫瘤，環(huán)境因素與遺傳因素對其作用的大小各異?，F(xiàn)在是22頁\一共有202頁\編輯于星期五23二、腫瘤發(fā)生中的遺傳因素

許多事實都說明遺傳因素在腫瘤發(fā)生中的作用如：1、腫瘤的家族聚集現(xiàn)象

①癌家族（Cancerfamily）是指一個家系中惡性腫瘤的發(fā)病率高，發(fā)病年齡較早，腫瘤按常染色體顯性方式遺傳。典型的癌家族——G家族：歷經80余年（1895～1976），5次調查，傳7代共10個支系，842名后裔中分析，符合常染色體顯性遺傳特點：I、雙親之一是患者；II、同胞中1/2發(fā)病，男女發(fā)病幾率均等；III、連續(xù)傳遞；Ⅳ、雙親無病后代則不發(fā)病。現(xiàn)在是23頁\一共有202頁\編輯于星期五24

典型的癌家族——G家族現(xiàn)在是24頁\一共有202頁\編輯于星期五25②家族性癌

（familialcarcinoma）是指一個家族內多個成員患同一類型的腫瘤。這類癌的遺傳方式雖然還不清楚，但表明有家族聚集現(xiàn)象。這種家族集聚現(xiàn)象提示，遺傳因素在腫瘤發(fā)生中的作用?，F(xiàn)在是25頁\一共有202頁\編輯于星期五26

2、腫瘤發(fā)病率的種族差異

不同種族中某些腫瘤發(fā)病率有明顯差。如：①鼻咽癌：中國人：馬來人：印度發(fā)病率：

13.3:3:0.4

（居住在新加坡）移居到美國的華人比美國人高34倍。②黑人易患Ewing骨瘤、睪丸癌、皮膚癌。日本婦女乳腺癌比白人少，但松果體瘤卻比其它民族高10倍。提示：不同種族的差異主要是遺傳差異，這種差異在腫瘤發(fā)生種起作用——遺傳因素的作用?，F(xiàn)在是26頁\一共有202頁\編輯于星期五273、遺傳性腫瘤

某些腫瘤是按孟德爾方式遺傳的，亦即單基因的異常決定的，它們通常以常染色體顯性遺傳方式傳遞，常為雙側性，多發(fā)性，發(fā)病早于散發(fā)型，具有不同程度的惡變傾向。如：現(xiàn)在是27頁\一共有202頁\編輯于星期五28家族性結腸息肉（FPC）

患者表現(xiàn)為青少年時結腸和直腸有多發(fā)性息肉，繼發(fā)性惡變，90%未經治療的患者死于結腸癌。該病稱為遺傳性癌前病變。FPCGene定位于5q21（癌基因突變）。現(xiàn)在是28頁\一共有202頁\編輯于星期五29I型神經纖維瘤（NF1）

患者沿軀干的外周神經有多發(fā)的神經纖維瘤，皮膚上可見多個淺棕色的‘牛奶咖啡斑’，腋窩有廣泛的雀斑，（少數(shù)）患者有惡變傾向性。NFI發(fā)生與NF1腫瘤抑制基因密切相關，NF1Gene定位于17q11.2（NF1Gene突變/缺失）。此外，基底細胞痣綜合征，惡性黑色素瘤等也屬于遺傳性腫瘤。還有一些腫瘤既有遺傳性的也有散發(fā)的。如：現(xiàn)在是29頁\一共有202頁\編輯于星期五30視網(wǎng)膜母細胞瘤

眼球、視網(wǎng)膜的惡性腫瘤，隨血液循環(huán)轉移，侵入顱內引起死亡。

遺傳型

散發(fā)型顯性遺傳生殖C突變

散發(fā)（兩次

體C突變

體C突變）

發(fā)病年齡早（2歲前就診）

發(fā)病晚雙側、多瘤

單側、單瘤

40%

60%現(xiàn)在是30頁\一共有202頁\編輯于星期五31

神經母細胞瘤

常見于兒童的惡性[胚胎瘤，起源于神經脊，并發(fā)N纖維瘤、N節(jié)瘤、嗜鉻細胞瘤等。遺傳型散發(fā)型

AD散發(fā)發(fā)病早發(fā)病晚

20%80%現(xiàn)在是31頁\一共有202頁\編輯于星期五32Wilm’stumor

是一種嬰幼兒腎臟的惡性胚胎瘤。遺傳型散發(fā)型

AD散發(fā)發(fā)病早發(fā)病晚雙側多為單側

38%62%11p12-11p15-現(xiàn)在是32頁\一共有202頁\編輯于星期五33如何解釋同一種腫瘤既有遺傳型的又有散發(fā)型，而且發(fā)病年齡不同哪？

早在1971年，Knudson以研究視網(wǎng)膜母細胞瘤的發(fā)生為基礎，提出二次打擊假說（二次突變學說）。惡性腫瘤的發(fā)生涉及二次以上的突變，在遺傳型的惡性腫瘤中，遺傳的是一次生殖細胞的突變，在此基礎上再發(fā)生一次體細胞突變即可完成始動，從正常細胞轉化為惡性細胞。惡性細胞在一定條件下形成增殖優(yōu)勢，既可建立惡性細胞克隆而形成腫瘤。在散發(fā)的惡性腫瘤中，二次突變都是體細胞突變，而且同時發(fā)生在一個細胞中才能完成始動。這種機會很少，需要漫長過程的積累，所以散發(fā)型腫瘤多為單側發(fā)病，發(fā)病年齡晚?，F(xiàn)在是33頁\一共有202頁\編輯于星期五344、染色體不穩(wěn)定綜合征

染色體是遺傳物質（gene）的載體。某些隱性遺傳病患者有全身性染色體容易斷裂或對紫外線特別敏感的特點，這表明腫瘤與染色體不穩(wěn)定性之間有某種聯(lián)系，這一類疾病稱為染色體不穩(wěn)定綜合征。例如：現(xiàn)在是34頁\一共有202頁\編輯于星期五35

疾病染色體異常

易患腫瘤

①Fanconi貧血單體斷裂、裂隙、兒童期的骨髓疾雙著絲粒、病表現(xiàn)為全染色體自發(fā)斷裂血細胞減少增高

轉變?yōu)榘籽∮址Q先天性全血細胞減少②Bloom綜合征四射體、SCE比

易患腫瘤、患者身材矮小，正常人高10倍、

或白血病對日光敏感,

各種類型染色體面部血管擴張性畸變紅斑現(xiàn)在是35頁\一共有202頁\編輯于星期五36③毛細血管擴張性染色體斷裂、14/14Ly細胞白血病共濟失調表現(xiàn)小腦易位、DNA修復能力淋巴瘤、網(wǎng)性共濟失調下降織細胞瘤等④著色性干皮病染色體自發(fā)斷裂血管瘤、基底（xp）對UvDNA修復酶缺乏細胞癌等腫瘤敏感、皮疹、色素沉著

疾病染色體異常易患腫瘤現(xiàn)在是36頁\一共有202頁\編輯于星期五37三、腫瘤的染色體異常

腫瘤細胞遺傳學研究表明：幾乎所有腫瘤細胞都有染色體異常，因之染色體異常被認為是癌細胞的特征，也說明了腫瘤與遺傳的關系。1、基本概念①克隆演化：研究表明，大多數(shù)腫瘤都有染色體異常，同一種腫瘤細胞的染色體常發(fā)生有許多共同的異常表現(xiàn)，它們都來源于一個共同的突變細胞，這可以用腫瘤發(fā)生的單克隆學說來解釋?，F(xiàn)在是37頁\一共有202頁\編輯于星期五38單克隆學說基因突變癌蛋白現(xiàn)在是38頁\一共有202頁\編輯于星期五39腫瘤單克隆起源證據(jù)：體細胞突變和克隆選擇模式判定，腫瘤在組成上是單克隆。在女性X連鎖基因分析提供了首要證據(jù)。如:胚胎發(fā)育早期，X染色體隨機失活，女性就細胞的組成上具有兩種不同的X染色體的嵌合體。

46，XAXa

XAXa

XA

Xa

現(xiàn)在是39頁\一共有202頁\編輯于星期五40

例如：G6PD（葡萄糖6磷酸酶）位于

X染色體上的基因。

野生型在一條染色體上（XA）雜合子個體突變型在另一條染色上（Xa）根據(jù)G6PD活性，應用細胞化學染色方法檢測，雜合個體（正常組織）有活性與無活性的嵌合體，腫瘤組織中是單一形式，既陽性/陰性。

現(xiàn)在是40頁\一共有202頁\編輯于星期五41正常組織腫瘤組織

XA

Xa

XA失活Xa失活現(xiàn)在是41頁\一共有202頁\編輯于星期五42例如:

子宮纖維肌瘤（一種常見的良性子宮平滑肌瘤）研究表明，在G-6-P-D雜合子女性中，每一個子宮纖維肌瘤僅表達A型或a型的G-6-P-D，從不同時表達兩種，提示每個腫瘤可能起源于單個細胞?，F(xiàn)在是42頁\一共有202頁\編輯于星期五43但是，癌細胞群體受內外環(huán)境的影響而處于不斷的變異之中，這就決定了各癌細胞核型的多樣性。其結果，同一腫瘤各個細胞的核型常常不完全相同，不僅如此，不同核型的細胞生存、繁殖能力不同，有的在選擇過程中逐漸被淘汰，有的則形成增殖優(yōu)勢，因此，細胞群體處于選擇之中。這種類似物種進化的過程，稱為克隆演化（cloneevolution）。現(xiàn)在是43頁\一共有202頁\編輯于星期五44

②、干系（stem）和眾數(shù)（modalnumber）

在一個腫瘤的細胞群體中，占主導地位的克隆，就構成干系。干系的染色體數(shù)目稱眾數(shù)。干系以外有時還存在一些非主導地位的克隆，稱為旁系（sideline）

條件改變干系旁系現(xiàn)在是44頁\一共有202頁\編輯于星期五452、腫瘤染色體數(shù)目異常（Tumorchromosomenumberaberration）腫瘤細胞染色體大多數(shù)為非整倍體，例如：亞二倍體＜46，超二倍體＞46亞三倍體＜69，超三倍體＞69高異倍體亞四倍體＜92，超四倍體＞92在培養(yǎng)的腫瘤細胞、實體瘤、癌性腹水中常見。現(xiàn)在是45頁\一共有202頁\編輯于星期五463、染色體數(shù)目異常產生的機制

基因突變---p53基因擴增--EGFR基因過表達—STK15STK15Gene中心體異常紡錘體異常染色體分離異常細胞分裂異?；蚪M不穩(wěn)定腫瘤發(fā)生。現(xiàn)在是46頁\一共有202頁\編輯于星期五47正常細胞分裂現(xiàn)在是47頁\一共有202頁\編輯于星期五48細胞有絲分裂的熒光顯微圖像有絲分裂1

有絲分裂2現(xiàn)在是48頁\一共有202頁\編輯于星期五49細胞有絲分裂現(xiàn)在是49頁\一共有202頁\編輯于星期五50染色體異常產生機制現(xiàn)在是50頁\一共有202頁\編輯于星期五514、腫瘤染色體結構異常（Tumorchromosomestructureaberration）結構異常是由于染色體斷裂重接，形成特殊結構的染色體，稱為標記染（markerchromosome）：非特異：只見于某種腫瘤的少數(shù)腫瘤細胞中，對該腫瘤不具有代表性特異：經常見于某種腫瘤的大多數(shù)或全部細胞，對該腫瘤具有代表性，并以其為特征。

特異性標記染色體的存在，支持了腫瘤起源一個突變細胞的設想?，F(xiàn)在是51頁\一共有202頁\編輯于星期五52重要的特異性標記染色體

①ph染色體

Nowell和hungerford首先在美國費城（phliadelphia）發(fā)現(xiàn)，因而命名ph染色體。Ph染色體是一個小于G組的近端著絲粒染色體，是22號染色體長臂缺失形成的，缺失的部分易位至9號染色體長臂末端，是一種相互易位。現(xiàn)在是52頁\一共有202頁\編輯于星期五53Karyotype現(xiàn)在是53頁\一共有202頁\編輯于星期五54t（9；22）（q34；q11）現(xiàn)在是54頁\一共有202頁\編輯于星期五55ph染色體臨床意義：A、作為慢性粒細胞白血?。–ML）診斷依據(jù)，約95%CML患者具有ph染色體；B、用于區(qū)別ph陰性白血病，臨床癥狀相似，但ph陰性CML患者對治療反應差，預后不佳。C、用于早期診斷，有時ph染色體先于臨床癥狀出現(xiàn)?，F(xiàn)在是55頁\一共有202頁\編輯于星期五56②14q+染色體

90%的Burkitt淋巴瘤病例中可看到一條長臂增長的14號染色體，既14q+是相互易位結果。

t（8；14）（q24；q32）

現(xiàn)在是56頁\一共有202頁\編輯于星期五57腦膜瘤del（22q）視網(wǎng)膜母細胞瘤del（13q14）Wilm瘤del（11p13-14）小細胞肺癌del（3p14-23）神經母細胞瘤del（1p34-pter）此外，還有：現(xiàn)在是57頁\一共有202頁\編輯于星期五585、染色體異常在腫瘤發(fā)生中的作用

早在1914年，德國學者Boveri，就提出腫瘤的染色體不平衡學說，認為染色體異常是腫瘤發(fā)生的原因。的確癌細胞大多數(shù)都有染色體異常。然而，腫瘤的染色體畸變非常復雜和多樣化，并非每種腫瘤都有特異性的染色體改變，這些事實似乎又不支持上述學說。近年來，對腫瘤染色體的大規(guī)模的研究、統(tǒng)計學分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)腫瘤染色體雖然沒有高度特異性的標記染色體，但它們的染色體改變并非都是雜亂無章的，有一定規(guī)律可循。如：現(xiàn)在是58頁\一共有202頁\編輯于星期五591)某些腫瘤經常有某幾條染色體參與畸變，這種現(xiàn)象稱為腫瘤染色體的非隨機性或集聚（集中于某些染色體）。例如：慢性粒細胞白血病,集中在染色體

——8、9、17、22

急性粒細胞白血病，集中在染色體

——7、8、17、212)而且染色體斷裂部位也非屬偶然這都表明腫瘤染色體異常仍有一定規(guī)律性，因之在細胞癌變過程中有著某種意義?，F(xiàn)在是59頁\一共有202頁\編輯于星期五60：

原發(fā)性異常——是致癌因子作用于遺傳物質的直接結果，表現(xiàn)為基因突變或染色體畸變是非隨機的，有時甚至是高度特異性的。如：CML的ph染色體；Burkitt淋巴瘤14q+。繼發(fā)性異?！前┳冞^程中細胞分裂、增殖過程紊亂的結果，是隨機的，因而，染色體多種多樣，這可以解釋腫瘤染色體異常的多樣性。由于克隆演化，具有某些染色體組合的細胞具有選擇優(yōu)勢得以增殖。繼發(fā)性異常的意義在于擴大原發(fā)性效應的作用。一些學者提出應區(qū)別兩類染色體畸變現(xiàn)在是60頁\一共有202頁\編輯于星期五61一般認為染色體畸變不是腫瘤發(fā)生的始動因素，而是致癌因作用的結果。但它可能是細胞癌變過程中的重要環(huán)節(jié)，有助于腫瘤發(fā)生過程中的某些重要過程的進行，如某些癌基因激活、擴增、過表達，抑癌基因的缺失或失活，從而導致細胞轉化和癌變?？傊F(xiàn)在是61頁\一共有202頁\編輯于星期五626、瘤發(fā)生的遺傳易感性

上述列舉的許多事實都說明腫瘤發(fā)生的遺傳因素。因此，腫瘤可以認為是基因——染色體遺傳引起的疾病。其中一些遺傳性腫瘤按照經典的孟德爾方式傳遞，但在更多情況下人類遺傳的只是對腫瘤的易感性，并非親代把腫瘤直接傳給子代，遺傳的只是單個基因，它在腫瘤發(fā)生上起了重要作用，即易感基因。個體在易感狀態(tài)下如再發(fā)生體細胞突變，突變的細胞容易轉化為腫瘤細胞。

現(xiàn)在是62頁\一共有202頁\編輯于星期五63

腫瘤遺傳易感性

個體的腫瘤遺傳易感性是由特定的基因——染色體組合決定的。雖然對這些易感基因及其如何發(fā)揮作用的了解還不很清楚，但有一些事實表明它們可通過生化、免疫和細胞分裂的機制促進腫瘤發(fā)生。例如：現(xiàn)在是63頁\一共有202頁\編輯于星期五641)腫瘤遺傳易感性

Gene

芳烴羥化酶（AHH）代謝物多環(huán)芳烴致癌（如肺癌等）

gene

DNA修復酶

DNA復制細胞突變（如；XP—皮膚癌）

復制差錯現(xiàn)在是64頁\一共有202頁\編輯于星期五652)遺傳性免疫缺陷

抵御抗原的侵入正常免疫監(jiān)視系統(tǒng)排斥異己細胞（突變C）缺陷突變細胞逃避監(jiān)視增殖、轉化、惡變（如：無丙種球蛋白病-----易患白血病、淋巴系統(tǒng)腫瘤）?，F(xiàn)在是65頁\一共有202頁\編輯于星期五663)染色體病

21-----三體（Downsyndrom）易患急性白血病，高15～20倍.Klinefelter綜合征——男性乳癌。精原細胞瘤，兩性畸形患者——

性母細胞瘤?，F(xiàn)在是66頁\一共有202頁\編輯于星期五67四、腫瘤發(fā)生的Gene控制

個體發(fā)育后，機體的細胞處于動態(tài)平衡之.現(xiàn)在是67頁\一共有202頁\編輯于星期五68CellCycloandCheckpoint

G0期——死亡

被動--免疫系統(tǒng)、吞噬

主動--C凋亡

①不再增殖的C--角質C、神經C、RBC

G1期

②暫不增殖的C--肝細胞、腎C

③繼續(xù)增殖的C--骨髓C、消化道上皮C

CheckpointS期CheckpointCheckpointG2期M期現(xiàn)在是68頁\一共有202頁\編輯于星期五69現(xiàn)在是69頁\一共有202頁\編輯于星期五70Checkpoint控制點/檢控點：G1/S期、S期、G2/M期、紡錘體。重要Gene+產物細胞周期調控。有多種基因及某些Gene產物參與Checkpoint，調節(jié)C增殖。換言之，腫瘤發(fā)生涉及多種Gene參與。如癌Gene、腫瘤抑制Gene、增變Gene、腫瘤轉移Gene及轉移抑制Gene?，F(xiàn)在是70頁\一共有202頁\編輯于星期五711、癌基因（Oncogene）1）癌基因發(fā)現(xiàn)

癌基因（Oncogene）：存在于致癌病毒、人和動物細胞中能導致細胞惡性轉化的核酸片段，促進細胞的生長和增殖。

癌基因，是生長因子刺激激活細胞分裂途徑的主要元件（成分），突變結果使其活性增加，使得細胞惡性轉化?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)100多種癌基因，如何發(fā)現(xiàn)的呢？現(xiàn)在是71頁\一共有202頁\編輯于星期五72早在1910年，Rous的研究拉開了癌Gene研究的序幕

接種雞肉瘤無細胞提取物雞肉瘤

發(fā)現(xiàn)了Rous肉瘤病毒（RSV），是RNA（gene

組）逆轉錄病毒。然而，歷經半個世紀幾乎無進展。

現(xiàn)在是72頁\一共有202頁\編輯于星期五73Dulbco研究1963年，Dulbco研究發(fā)現(xiàn)正常細胞感染病毒可惡變?yōu)榘?

感染病毒細胞癌細胞1969年，Huebner等，提出病毒基因致癌假說，推論在正常細胞中含有與逆轉錄病毒同源的DNA序列----癌基因?，F(xiàn)在是73頁\一共有202頁\編輯于星期五74Martin和Vogt證實1970年Martin，和Vogt1971年證實，RSV基因組內含有誘導腫瘤產生的基因---病毒癌基因，并命名為Src基因，寫成V-src。現(xiàn)在是74頁\一共有202頁\編輯于星期五75腫瘤病毒分為三類：DNA病毒：感染細胞后病毒Gene組整合到宿主細胞Gene組.

如腺病毒EIA、EIB和SV40病毒。逆轉錄病毒（retrovirus）：RNAgene組，逆轉錄酶介導DNA復制，含有三個基因：現(xiàn)在是75頁\一共有202頁\編輯于星期五76逆轉錄病毒（retrovirus）gagpolenv

核心蛋白逆轉錄酶外殼蛋白現(xiàn)在是76頁\一共有202頁\編輯于星期五77急性轉化逆病毒:

病毒顆粒轉化宿主細胞快速、高效，基因組含有附加的癌基因。1976年，Bishop等，在雞正常細胞中發(fā)現(xiàn)有與V-src基因同原的細胞癌基因，寫成C-src。首次在正常細胞中發(fā)現(xiàn)具有轉化潛能的基因---細胞癌基因。此后，相繼在其它動物C中也發(fā)現(xiàn)有癌Gene?，F(xiàn)在是77頁\一共有202頁\編輯于星期五78體外轉染（transfaction）體外轉染（transfaction）實驗證實，癌細胞含有激活的癌基因。提取人膀胱癌細胞系（EJcellline）DNA片段轉染小鼠細胞（NIH3T3）（小鼠成纖維細胞）

惡性轉化細胞Weinberg等轉染實驗證實，轉染后的NIH3T3中含有人膀胱癌的癌基因，并稱為H-ras現(xiàn)在是78頁\一共有202頁\編輯于星期五79體外轉染（transfaction）實驗現(xiàn)在是79頁\一共有202頁\編輯于星期五802）癌基因的功能分類

按原癌基因的產物將100多種癌基因分為五大類①以Src為代表的酪氨酸激酶類（ras,abl），信號傳導②以sis為代表的生長因子類③以erb為代表的生長因子受體類④以myc為代表的核蛋白類和轉錄因子⑤以PRAD1為代表的細胞周期素、CDK

網(wǎng)絡成分和激酶抑制因子類現(xiàn)在是80頁\一共有202頁\編輯于星期五81癌基因的功能分類

現(xiàn)在是81頁\一共有202頁\編輯于星期五82OncogeneLocationFunction

Nucleartranscriptionregulators

junNucleusTranscriptionfactorfosNucleusTranscriptionfactorerbANucleusMemberofsteroidreceptorfamilyIntracellularsignaltransducersablCytoplasmProteintyrosinekinaserafCytoplasmProteinserinekinasegspCytoplasmG-proteinαsubunitrasCytoplasmGTP/GDP-bindingproteinMitogenSisExtracellularSecretedgrowthfactorMitogenreceptorserbBTransmembraneReceptortyrosinekinasefmsTransmembraneReceptortyrosinekinaseApoptosis

inhibitorBcl2CytoplasmUpstreaminhibitorofcaspasecascade現(xiàn)在是82頁\一共有202頁\編輯于星期五833）原癌基因激活機制

在正常細胞中存在著與癌基因極為相似，具有轉化潛能的一類基因，稱為原癌基因(proto-oncogene)。原癌基因在個體發(fā)育或細胞分裂的一定階段十分重要，在成體或平時不表達，或者表達受到嚴格的控制，當其發(fā)生突變或被異常激活時，產生的癌蛋白在性質或數(shù)量上區(qū)別于正常細胞，就可能導致細胞發(fā)生惡性轉化。現(xiàn)在是83頁\一共有202頁\編輯于星期五84原癌基因

質的變化：突變，重排，產生新的嵌合基因發(fā)生和新的G產物量的變化：產物增加癌基因

現(xiàn)在是84頁\一共有202頁\編輯于星期五85原癌基因激活方式:

（1）基因擴增（amplification）：原癌基因因某種原因自身擴增而過度表達，基因擴增在細胞水平可在顯微鏡下觀察到:雙微體（doubleminutechromosome,DM）和均染區(qū)（homogeneouslystainregions,HSR）?，F(xiàn)在是85頁\一共有202頁\編輯于星期五86DMandHSR現(xiàn)在是86頁\一共有202頁\編輯于星期五87檢測EGFR基因擴增現(xiàn)在是87頁\一共有202頁\編輯于星期五88FISH---檢測EGFR基因擴增現(xiàn)在是88頁\一共有202頁\編輯于星期五89FISH---檢測EGFR基因擴增現(xiàn)在是89頁\一共有202頁\編輯于星期五90例如：

乳腺癌erbB2

神經纖維瘤N-myc

神經母細胞瘤c-myc高于正常140倍小細胞肺癌c-myc高于正常4-6倍亞型高于正常20-76倍目前已知有多種癌基因擴增，如ras家族myc家族等。擴增范圍從幾倍到100倍以上?，F(xiàn)在是90頁\一共有202頁\編輯于星期五91

（2）突變激活

體細胞內的原癌基因，因點突變而激活成為癌基因，產生異常的基因產物，也可因點突變使基因擺脫正常的調控而過度表達。例如：H-ras基因是ras基因家族成員之一，產物是p21蛋白(RAS蛋白)，通常有12、13和61位密碼子突變。原癌基因

癌基因

M12GGTGCT

甘氨酸纈氨酸現(xiàn)在是91頁\一共有202頁\編輯于星期五92ras基因及產物的調節(jié)機制：ras基因

（活性）信號傳導

細胞活動

ras蛋白+GTPGTP-RAS

細胞應答過度(ras蛋白具有GTPase

快速轉變

細胞生長、增殖活性，突變后活性降低

轉變慢）

GDP-RAS

失控

（失活）

癌

現(xiàn)在是92頁\一共有202頁\編輯于星期五93ras基因及產物的調節(jié)機制現(xiàn)在是93頁\一共有202頁\編輯于星期五94研究認為，點突變是癌發(fā)生的始動因素，即早期變化。但還不足以引發(fā)癌的產生，還需要其它遺傳損傷。（3）染色體重排（chromosomerearrangement）腫瘤細胞遺傳學研究表明，大多數(shù)腫瘤都存在染色體數(shù)目和結構異常，其隨機改變反映了基因組不穩(wěn)定性。另外，已知150多種特異的腫瘤染色體斷裂點。染色體斷裂重排涉及某些原癌基因的激活?，F(xiàn)在是94頁\一共有202頁\編輯于星期五95例：90%以上的CML，t(9;22)，形成嵌合基因BCR—ABL嵌合基因所編碼的酪氨酸激酶，對正?？刂茻o應答反應

現(xiàn)在是95頁\一共有202頁\編輯于星期五96轉座（transoposition）到活性染色質區(qū)而激活如：Burkitt’sLymphomat（8；14）（q24；q32），75%～85%患者。

8號染色體上的myc基因易位至14號染色體長臂上IgH基因旁，在B細胞該區(qū)是活性轉錄區(qū)，導致myc基因過度表達。現(xiàn)在是96頁\一共有202頁\編輯于星期五97（4）啟動子插入一個細胞原癌基因附近一旦被插入一個強有力的啟動子即被激活。鳥類白細胞增生病毒（ALV）例如：1日齡雞產生B細胞淋巴瘤

ALV沒有癌基因只有一個強有力的啟動子，當ALV前病毒（provirus）一旦整合到細胞的癌基因旁，即可誘導細胞癌基因的表達?，F(xiàn)在是97頁\一共有202頁\編輯于星期五981981年Hayward等證明：整合

ALVc-myc旁表達高于正常細胞

30-100倍

1982年Blain研究證明：

轉化

克隆鼠細胞的c-mos基因NIH3T3細胞不轉化

轉化

c-mos基因NIH3T3細胞轉化

+

LTR

（病毒長末端重復序列）

LTR癌基因現(xiàn)在是98頁\一共有202頁\編輯于星期五992、腫瘤抑制基因

（TumorSuppressionGene-TSG）

存在于正常細胞中能夠抑制細胞惡性轉化，對細胞的增殖起負性調節(jié)作用的基因，其失活使正常細胞增殖失控，進而轉化形成腫瘤細胞。其作用恰好與癌基因相反，失活的TSG（突變、喪失功能）常發(fā)現(xiàn)于人類腫瘤樣本中。這些基因編碼抑制細胞增殖的蛋白,形成腫瘤細胞?，F(xiàn)在是99頁\一共有202頁\編輯于星期五100TSG：在正常情況下對細胞的繁殖具有負調節(jié)作用，抑制癌基因。Sager于1990年指出，在癌的發(fā)生過程中，需要基因改變，即癌基因的激活和抑癌基因的失活或丟失，二者在細胞繁殖的調控中起著正負信號的調節(jié)作用?，F(xiàn)有抑癌基因30多種。抑癌基因的發(fā)現(xiàn)和深入研究乃是癌分子遺傳學的一重大突破，很大程度上回答了癌發(fā)生這個長期難以解答的問題?，F(xiàn)在是100頁\一共有202頁\編輯于星期五101

1）TSG的發(fā)現(xiàn)及其研究途徑（TSG存在的證據(jù)）

腫瘤的發(fā)生不僅僅涉及顯性癌基因激活，而且還涉及其它隱性基因的功能喪失，這其它基因就是抑癌基因?，F(xiàn)在是101頁\一共有202頁\編輯于星期五102①細胞融合實驗Harris（1971年）和Klein等20年前實驗

鼠正常細胞×腫瘤細胞

喪失成瘤性鼠雜種細胞（表型正常）

繼續(xù)培養(yǎng)

形成腫瘤鼠出現(xiàn)逆分化（腫瘤表型）腫瘤的抑制與正常染色體存在著相關性，正常染色體上有抑制腫瘤效應的遺傳物質——TSG。逆向發(fā)生腫瘤現(xiàn)象可能是雜種細胞中攜帶抑癌基因丟失?，F(xiàn)在是102頁\一共有202頁\編輯于星期五103②Stolet和Shimizu微細胞轉移實驗

微細胞（含單個染色體）

轉移

腫瘤細胞

腫瘤生長抑制。證明抑制基因存在于單個染色體上，并將TSG在染色體上定位?，F(xiàn)在是103頁\一共有202頁\編輯于星期五104例如：

腫瘤細胞

轉移染色體

腫瘤生長抑制視網(wǎng)膜母C瘤13+Wilms

11

+神經母細胞瘤17+

現(xiàn)在是104頁\一共有202頁\編輯于星期五105③家族性癌的研究

A。視網(wǎng)膜母細胞瘤RbGene是最早發(fā)現(xiàn)的TSG，證據(jù)來自于對視網(wǎng)膜母細胞瘤的研究?，F(xiàn)在是105頁\一共有202頁\編輯于星期五106遺傳型

散發(fā)型現(xiàn)在是106頁\一共有202頁\編輯于星期五107

與Knodson二次打擊學說是一致的，RbGene缺失或功能喪失，失去對腫瘤細胞的抑制作用，認為RbGene為TSG?，F(xiàn)在是107頁\一共有202頁\編輯于星期五108B、Wilms瘤

在Wilms瘤患者中發(fā)現(xiàn)11p13-，WT1Gene定位于11p13區(qū)域，認為WT1為

TSG。

WT110個外顯子，50kb，傳錄本

3kb，編碼46～49Ａa的蛋白質。現(xiàn)在是108頁\一共有202頁\編輯于星期五109Ｃ、家族性腺瘤樣息肉家族性腺瘤樣息肉（familialadenomatous

polyposis－ＦＡＰ）ＦＡＰＧene定位于５p２１，即ＡＰＣ基因，轉錄本８.4kb,編碼2844Aa的蛋白質，其突變引起家族性腺瘤樣息肉癌.APC基因被認為是TSG?，F(xiàn)在是109頁\一共有202頁\編輯于星期五110④雜合性丟失雜合性丟失（Lossofheterozygosity,LOH）應用于檢測、鑒定TSG。LOH：雜合時某一等位基因片段丟失?，F(xiàn)在是110頁\一共有202頁\編輯于星期五111LOH：雜合時某一等位基因片段丟失現(xiàn)在是111頁\一共有202頁\編輯于星期五112現(xiàn)在是112頁\一共有202頁\編輯于星期五113LOH現(xiàn)在是113頁\一共有202頁\編輯于星期五114PCR產物序列分析現(xiàn)在是114頁\一共有202頁\編輯于星期五115視網(wǎng)膜母細胞瘤的遺傳分析

前三種情況（1、2和3），腫瘤組織中正常等位基因丟失（A），這稱為雜合性丟失?，F(xiàn)在是115頁\一共有202頁\編輯于星期五116現(xiàn)在是116頁\一共有202頁\編輯于星期五11725個遺傳標記---10個病例現(xiàn)在是117頁\一共有202頁\編輯于星期五118

選擇遺傳標記跨基因（TSG），遺傳標記與侯選TSG相鄰，遺傳標記的缺失就意味著TSG丟失，在腫瘤細胞中LOH提示TSG的存在，在染色體某一區(qū)域LOH頻率高，可能為TSG的侯選位點。

LOH的方法堅定了p53Gene，位于17p12

APCGene位于5q21等

LOHMI（Microsatelliteinstability）

NTNT

LOH

MI現(xiàn)在是118頁\一共有202頁\編輯于星期五1192）TSG的功能

細胞粘附分子，APC、DCC---

TSG

C周期調控，RB、p53-----

TSG參與細胞周期復雜調控，即作為一種負性調節(jié)因子（negativeregulation）。其中RB基因和P53基因在細胞周期調控進展中起重要作用，它們的產物在腫瘤細胞中經常同時失活?，F(xiàn)在是119頁\一共有202頁\編輯于星期五120RBGene產物的功能

RBGene

↓轉錄

mRNA

↓翻譯

110kD(pRb核蛋白)

↓調控

細胞增殖

RB廣泛表達，編碼110Kda核蛋白pRB。對控制細胞增殖起重要作用。

現(xiàn)在是120頁\一共有202頁\編輯于星期五121

RbGene

RbGene突變

Cyclin（CDK，CKI）

磷酸化

pRb蛋白pRb蛋白（激活）去磷酸化（失活）

pRb降解病毒蛋白EIA/SV40TE2F

MDM2Gene擴增，Gene產物抑制pRb

調節(jié)

G1期癌基因變化DNA損傷S期C增殖

P53

失控

Apoptosis復制終止C過度增殖

直至修復癌變現(xiàn)在是121頁\一共有202頁\編輯于星期五122

磷酸化A正常情況pRb激活失活

去磷酸化

它的部分作用是調控一組細胞轉錄因子----E2F。細胞周期進入S期前（2-4hr）pRb磷酸化而失活，解除對E2F的抑制使細胞進入S期。

現(xiàn)在是122頁\一共有202頁\編輯于星期五123

B、磷酸化是由一套Cyclin、CDK激酶、

CKI控制，即控制細胞周期中重要的檢控點（checkpoint）。C、MDM2癌基因與pRb結合并抑制pRb，而有利細胞周期進展。D、某些病毒癌基因蛋白—EIA、SV40T抗原，人乳頭了瘤病毒E7蛋白相結合，使pRb降解，或直接使pRb基因突變功能喪失?，F(xiàn)在是123頁\一共有202頁\編輯于星期五124

p53與細胞凋亡:在Gene控制下細胞程序化死亡。

A、停止細胞復制損傷的DNA。

B、參于細胞周期G1/S階段的Checkpoint（細胞缺少p53或含有其突變時，就不能停止于G1期），而損傷DNA的復制可導致遺傳的變化。

C、與細胞死亡有關，調節(jié)細胞凋亡。這是高水平的細胞結構自然選擇的防御。癌的發(fā)生就是這一控制功能的喪失。證明缺乏p53的細胞不能進行凋亡。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有30多種TSG，近年發(fā)現(xiàn)的有FHIT、PTEN（MMAC1）等?，F(xiàn)在是124頁\一共有202頁\編輯于星期五125現(xiàn)在是125頁\一共有202頁\編輯于星期五126現(xiàn)在是126頁\一共有202頁\編輯于星期五127現(xiàn)在是127頁\一共有202頁\編輯于星期五128P53基因與其它基因間的相互作用現(xiàn)在是128頁\一共有202頁\編輯于星期五129

3、增變基因

增變基因：在確保遺傳信息的完整性上起一定作用，其突變導致DNA復制和修復障礙。長期以來，腫瘤表現(xiàn)遺傳不穩(wěn)定性：

數(shù)目異常

核型異常

結構異常都和增變基因突變相關。

LOH

DNAMI

現(xiàn)在是129頁\一共有202頁\編輯于星期五130增變基因

1993年Fishel在E.Coli和yeast中發(fā)現(xiàn),并將MutHLS基因稱為mutatergene。這些基因編碼一種錯誤改正系統(tǒng)—------檢查DNA錯配的堿基對。增變基因突變會導致100—1000倍突變率的增加。故現(xiàn)在又稱為DNA錯配修復基因。Fishel等克隆了人的這一同源基因，Muts,并定位于2P，并迅速鑒定了另三個這樣基因?，F(xiàn)在是130頁\一共有202頁\編輯于星期五131結腸癌的mutatorgene。

E．coli人染色體的位置%HNPCCMutsMSH22P15-P2250-60%MutlMLH13P21.330,40%MutlPMS12p31-p335%MutlPMS27p225%

與TSG一樣，這類基因突變是隱性的，亦需要兩次打擊機制?，F(xiàn)在是131頁\一共有202頁\編輯于星期五132

錯配修復基因（mismatchrepairgene，MMR）DNA錯配修復系統(tǒng)（MMR首先是在原核生物中發(fā)現(xiàn))MutSMMR系統(tǒng)MutL也稱MutSLH途徑。

MutH該系統(tǒng)的修復機制主要依賴于MutS、MutL、MutH，基因所編碼的蛋白、酶分子來完成。MutS——其蛋白的作用是識別錯配的堿基位點并與之結合。而后MutL和MutH基因產物依次與MutS形成復合物進行協(xié)同作用?，F(xiàn)在是132頁\一共有202頁\編輯于星期五133

AGN

ATTCGTAMutS

MutHAGN

ATTCGTAMutL現(xiàn)在是133頁\一共有202頁\編輯于星期五134另外，該系統(tǒng)還需要其它酶和因子參與

DNA聚合酶III；如：DNA連接酶；單鏈結合蛋白；外切酶等，從而共同完成修復反應?，F(xiàn)在是134頁\一共有202頁\編輯于星期五135人類MMR系統(tǒng)：現(xiàn)已闡明，人類MMR基因編碼的錯配修復蛋白可相互作用，形成一種多聚復合物，參與細胞錯配修復反應。①修復：修復DNA復制過程中出現(xiàn)的堿作用基錯配。②消除：消除由于簡單重復序列之間的遺傳重組出現(xiàn)的不配對基堿序列。現(xiàn)在是135頁\一共有202頁\編輯于星期五136目的從而有效地防止DNA復制差錯的產生。人體細胞中DNA錯配修復反應過程依賴于幾種人類MMR基因產物，因此，其中任何一種基因發(fā)生突變導致其產物的功能喪失，將造成DNA錯配，修復功能的異常、缺陷、或喪失?，F(xiàn)在是136頁\一共有202頁\編輯于星期五137人類MMR基因定位：

GenelocationExonORF產物

HMSH22p16162802bp934aaHMLH13p21.3192268bp756aaHPMS12q31-q33?2795bp932aaHPMS22p22?2586bp862aa現(xiàn)在是137頁\一共有202頁\編輯于星期五138人類MMR系統(tǒng)與腫瘤

DNA錯配修復基因的完整性對確保DNA復制的精確性極為重要。

DNAMMR系統(tǒng)Gene

突變

MMR系統(tǒng)缺陷

修復功能下降

MI

腫瘤易感性增強現(xiàn)在是138頁\一共有202頁\編輯于星期五139微衛(wèi)星不穩(wěn)定（MicrosatelliteDNAinstability,MI）微衛(wèi)星不穩(wěn)定（MicrosatelliteDNAinstability,MI）

是指T組織和N組織相比，其DNA等位結構發(fā)生簡單重復序列的改變，這種改變表現(xiàn)在腫瘤組織與其對應的正常組織PCR產物經電泳后，電泳帶出現(xiàn)增加或減少、位置及帶的密度變化。

NT

LOH

MI

現(xiàn)在是1