腫瘤分子生物學(xué)PPT

1、,四川大學(xué)華西醫(yī)院生物治療國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 （TEL:,分子腫瘤學(xué) (Molecular Oncology),朱 文,腫瘤 (Tumor) 腫瘤是機(jī)體中正常細(xì)胞，在不同始動(dòng)與促進(jìn)因素長(zhǎng)期作用下所產(chǎn)生的增生與異常分化所形成的新生物,良性,惡性,腫瘤(tumor),Carcinoma 癌,Sarcoma 肉瘤,Leukemia 白血病,癌癥 (cancer),腫瘤的特點(diǎn),1不受控制的異常生長(zhǎng) (新生物一旦形成，不因病因消除而停止增生) 2侵襲轉(zhuǎn)移 3威脅生命難以治愈 4 通過(guò)許多年變異和自然選擇，癌細(xì)胞學(xué)會(huì)了多變，能規(guī)避人體精 復(fù)雜的生長(zhǎng)控制系統(tǒng) 5 打破消滅異常細(xì)胞的細(xì)

2、胞自殺機(jī)制 6 進(jìn)化出對(duì)免疫系統(tǒng)監(jiān)視的抵抗力。,目前腫瘤治療的現(xiàn)狀,診斷：中、晚期 治療：放射治療、化學(xué)治療、手術(shù)治療（盲目、被動(dòng)） 近40余年, 美國(guó)政府耗資1000億用于腫瘤的研究和治療 原因: 基因組改變信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異常細(xì)胞轉(zhuǎn)化細(xì)胞惡性增殖等的機(jī)制不確定,腫瘤發(fā)病機(jī)理的研究歷史,1775年:英國(guó)內(nèi)科醫(yī)生Percival Pott 發(fā)現(xiàn)腫瘤的發(fā)生與環(huán)境因素有關(guān) 1838年: Muller 首次提出腫瘤發(fā)生是由于正常細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞的 累積所致, 導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)?zāi)[瘤學(xué)的誕生 1952年: Boyland 第一次證明了致癌物主要作用于DNA而非酶和蛋白質(zhì) 1964年: Brooks用實(shí)驗(yàn)證明致癌物可以使DN

3、A發(fā)生突 變, 同時(shí)也明確了某些致癌物的致癌性與DNA親合性之間有直接關(guān)系 1969年: Harris 提出惡性腫瘤中可能有一種抑制腫瘤惡性生長(zhǎng)的基因 1970年: 認(rèn)為腫瘤的發(fā)生發(fā)展是環(huán)境和遺傳因素相互作用的結(jié)果， 確立了環(huán)境致癌和遺傳因素與細(xì)胞癌變關(guān)系,(一）外界因素 化學(xué)因素: (1) 烷化劑：如有機(jī)農(nóng)藥、硫芥等 (2) 多環(huán)芳香烴化合物：34-苯并芘 (3) 氨基偶氮類(lèi)：染料類(lèi) (4) 亞硝胺類(lèi) (5) 真菌毒素和植物毒素：黃曲霉菌、蘇鐵素等 (6) 其他：重金屬 2. 物理因素 (1) 電離輻射 (2) 紫外線(xiàn) (3) 其他：石棉纖維滑石粉 3. 生物因素 主要是病毒感染：如EB病毒

4、乙型肝炎病毒、人乳頭狀瘤病毒,(二）內(nèi)在因素,1. 遺傳因素（DNA損傷修復(fù)功能） 2. 內(nèi)分泌因素 3. 免疫因素,基因組遺傳型、表型和環(huán)境的相互作用,環(huán)境因素,物理因素 化學(xué)因素 生物因素,體內(nèi)微環(huán)境,做“人”很難,人類(lèi)基因組,分子腫瘤學(xué),應(yīng)用分子生物學(xué)理論闡明腫瘤發(fā)生發(fā)展及其本質(zhì), 運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)研究腫瘤相關(guān)基因及其表達(dá)產(chǎn)物在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用, 為腫瘤的預(yù)防診斷和治療提供新措施的一門(mén)學(xué)科 從根本上揭示腫瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，是目前腫瘤學(xué)研究的基石,目前國(guó)際上對(duì)于腫瘤發(fā)生分子機(jī)制的基礎(chǔ)研究主要集中在以下三大領(lǐng)域:,腫瘤相關(guān)基因的克隆和功能分析 細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路 細(xì)胞周期調(diào)控,腫瘤產(chǎn)生

5、的分子基礎(chǔ),1953年沃森和克里克提出了DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)，他們?cè)贜ature上寫(xiě)道:這種結(jié)構(gòu)具有在生物學(xué)上相當(dāng)重要的新特征 DNA結(jié)構(gòu)和中心法則的發(fā)現(xiàn)，使腫瘤分子生物學(xué)的研究取得了突破性的進(jìn)展,為研究基因缺陷與腫瘤的關(guān)系開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新時(shí)代,A T A T G G G T A C G G T,T A T A C C C A T G C C A,A T G C G T A G T,T A C G A T C A,遺傳物質(zhì)的半保留復(fù)制理論,遺傳物質(zhì)DNA通過(guò)半保留復(fù)制法, 將親本的遺傳物質(zhì) 分別完全一樣傳送入兩個(gè)子代細(xì)胞中, 保證了遺傳的穩(wěn)定性,DNA 分子的結(jié)構(gòu)改變,DNA 分子的自發(fā)斷裂和堿基

6、的丟失 DNA的自我復(fù)制造成的錯(cuò)誤 各種各樣的致癌劑對(duì)DNA分子的損傷 病毒的DNA分子可整合到細(xì)胞的DNA中去,引起DNA結(jié)構(gòu)的改變,DNA分子結(jié)構(gòu)改變最基本的方式,堿基對(duì)的改變的主要形式有: 替代、 缺失、 插入、 顛換,致癌劑對(duì)DNA分子的損傷,堿基二聚體形成 堿基加合物形成 堿基缺失 堿基取代和堿基錯(cuò)配,致癌劑對(duì)DNA的損傷,DNA加合物的形成是DNA分子結(jié)構(gòu)改變的重要方式之一,致癌物轉(zhuǎn)化為DNA加合物及其后果,病毒對(duì)DNA分子的損傷,RNA病毒基因整合到細(xì)胞DNA的基因組上,引起基因的突變,DNA損傷使DNA分子的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和功能發(fā)生改變 維持DNA損傷的存在和積累, 存在于DNA分子

7、上的基因就會(huì)改變 基因的改變 細(xì)胞癌變,腫瘤是一種環(huán)境因素與遺傳因素相互作用導(dǎo)致的疾病, 大多數(shù)的環(huán)境致病因素的致癌作用都是通過(guò)影響遺傳基因起作用的 腫瘤的發(fā)生是由于細(xì)胞中基因改變積累的結(jié)果，包括 （1）癌基因的激活、過(guò)度表達(dá) （2）抑癌基因的突變、丟失 (3） 微衛(wèi)星不穩(wěn)定，出現(xiàn)核苷酸異常的串聯(lián)重復(fù)分 布于基因組 （4）錯(cuò)配修復(fù)基因突變，導(dǎo)致細(xì)胞遺傳不穩(wěn)定或致 腫瘤易感性,癌基因(Oncogene),Oncogenes are essential for human life activity, whose normal function is to control cellular gro

8、wth and differentiation /apoptosis or, in different terms, cell birth and cell death. Correspondingly, their structural and/or functional alterations lead uncontrolled cellular growth and abnormal differentiation/apoptosis,原癌基因（proto-oncogene),細(xì)胞中固有的基因，在正常情況下參與細(xì)胞的增殖與分化的調(diào)控, 是調(diào)控細(xì)胞增殖與分化的一類(lèi)基因,當(dāng)基因結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生

9、變異并使細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化時(shí)，這樣的基因才叫癌基因(oncogene). 由于細(xì)胞癌基因在正常細(xì)胞中以非激活形式存在，故又稱(chēng)為原癌基因.,原癌基因的特點(diǎn),廣泛存在于生物界中，從酵母到人的細(xì)胞普遍存在 在進(jìn)化進(jìn)程中，基因序列呈高度保守性 它的作用是通過(guò)其表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)來(lái)體現(xiàn)的；它們的存在對(duì)正常細(xì)胞不僅無(wú)害，而且對(duì)維持正常生理功能、調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)和分化起重要作用，是細(xì)胞發(fā)育、組織再生、創(chuàng)傷愈合等所必需 在某些因素（如放射線(xiàn)、某些化學(xué)物質(zhì)等）作用下，一旦被激活，發(fā)生數(shù)量上或結(jié)構(gòu)上的變化時(shí)，就會(huì)形成癌性的細(xì)胞轉(zhuǎn)化基因,癌基因研究的發(fā)展歷史,1969年, Rous醫(yī)生等在研究雞肉瘤時(shí)發(fā)現(xiàn)羅氏肉瘤病毒（Rou

10、s Sarcoma Virus, RSV) 1975年, Bishop 從RSV中分離到第一個(gè)病毒癌基因（v-Src)，Src基因編碼60-kDa 的酪氨酸蛋白激酶 1976年, Sehelin以實(shí)驗(yàn)證明正常雞成纖維細(xì)胞基因組中存在有病毒癌基因v-Src的同源序列c-Src,Huebner RJ, Todaro GJ. Oncogenes of RNA tumor viruses as determinants of cancer. Proc Natl Acad Sci U S A. 1969, 64(3):1087-94.,1982年Weinberg等通過(guò)基因轉(zhuǎn)染技術(shù)從不同的人膀胱癌細(xì)胞系中

11、分離到具有致癌活性的活化癌基因H-ras，并發(fā)現(xiàn)其相對(duì)應(yīng)的細(xì)胞原癌基因之間只有一個(gè)堿基對(duì)的區(qū)別 目前已發(fā)現(xiàn)100多種癌基因包括Ras、c-myc、 Bcl-2等,原癌基因的種類(lèi),生長(zhǎng)因子受體 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子 轉(zhuǎn)錄因子 細(xì)胞程序性死亡及凋亡 蛋白 細(xì)胞周期蛋白,細(xì)胞核 細(xì)胞漿 細(xì)胞膜 分泌到胞外,生物學(xué)功能,存在位置,人類(lèi)腫瘤中原癌基因的激活途徑,原癌基因,1.點(diǎn)突變與癌基因,原癌基因,癌基因激活的主要方式 在基因的編碼順序上一個(gè)堿基對(duì)被另一堿基對(duì)所置換 乳腺癌 肺癌 肝癌 結(jié)腸癌等癌細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)了H-ras原癌基因的點(diǎn)突變,癌基因變異方式和活化,點(diǎn)突變經(jīng)?？梢栽赗as原癌基因家族(K-Ras,H

12、-RAS,N-Ras)中檢測(cè)到 人類(lèi)腫瘤中主要是K-ras第12位密碼子GGC變?yōu)镚TC,編碼的氨基酸由甘氨酸變?yōu)轭R氨酸，這樣其產(chǎn)物p21-Ras蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而導(dǎo)致基因的活化 30%的肺癌、50%結(jié)腸癌、90%胰腺癌中有K-Ras突變,點(diǎn)突變的檢測(cè)方法,限制性?xún)?nèi)切酶長(zhǎng)度多態(tài)性（restriction endonuclease fragement longth polymophism, REFLP) 單鏈構(gòu)向多態(tài)性（single strand conformation polymorphism, SSCP) 寡核苷酸探針雜交 變性高壓液相色譜（DHPLC） PCR直接測(cè)序,2. DNA擴(kuò)增

13、和癌基因,原癌基因,癌基因活化的另一種主要方式 細(xì)胞內(nèi)一些基因通過(guò)不明原因 復(fù)制成多拷貝 原癌基因拷貝數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致 基因產(chǎn)物的增加, 從而引起細(xì) 胞正常功能的紊亂 原癌基因myc, erbB 和Ras的擴(kuò) 增在人 類(lèi)腫瘤中最為常見(jiàn),原癌基因,原癌基因中染色體某一部分從一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置, 使原癌基因的結(jié)構(gòu)改變, 使原癌基因激活, 這種改變稱(chēng)為基因重排 通過(guò)對(duì)腫瘤組織和細(xì)胞系的染色體分析，發(fā)現(xiàn)在各種腫瘤中都有染色體結(jié)構(gòu)的異常。 染色體易位在血液系統(tǒng)的腫瘤中最為常見(jiàn),3. 染色體重排與癌基因,Chromosomes involved in the Ph-translocation. Band

14、ed chromosomes 9 and 22 are shown, as well as the products of the t(9;22) including the 9q+ and 22q- (Ph) chromosomes,Translocations-Bcr/Abl,Oncogene 21; 8536-8540 (2002),4. 基因缺失與癌基因,腫瘤細(xì)胞中常發(fā)現(xiàn)有原癌基因DNA片段缺失，原癌基因內(nèi)小的缺失，可使在正常情況下抑制蛋白活性的那部分蛋白缺失或誘導(dǎo)產(chǎn)生類(lèi)似于正常的刺激信號(hào)，導(dǎo)致細(xì)胞的過(guò)度增殖,5.原癌基因的甲基化改變,DNA甲基化,DNA甲基化是一種表觀遺傳修飾，它是

15、由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyl-transferase, Dnmt）催化S-腺苷甲硫氨酸作為甲基供體，將胞嘧啶轉(zhuǎn)變?yōu)?-甲基胞嘧啶（mC）的一種反應(yīng) 在真核生物DNA中，5-甲基胞嘧啶是唯一存在的化學(xué)性修飾堿基,在人類(lèi)基因組DNA中，約34%的胞嘧啶堿基以5-甲基胞嘧啶形式存在 大約7080的5-甲基胞嘧啶存在于CpG序列中，CpG二核苷酸集中的區(qū)域稱(chēng)之為CpG島 限制性?xún)?nèi)切酶HapII 和MspI 均能識(shí)別CCGG, 但不能識(shí)別 Cm CmGG,DNA甲基化的生物學(xué)功能,通過(guò)基因啟動(dòng)子區(qū)及附近區(qū)域CpG島胞嘧啶的甲基化可以在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，從而引起相應(yīng)基因沉默，去甲基化又可

16、恢復(fù)其表達(dá) DNA的甲基化對(duì)維持染色體的結(jié)構(gòu)和腫瘤的發(fā)生發(fā)展都起重要的作用,是細(xì)胞癌變過(guò)程中的重要一步,腫瘤中DNA甲基化的作用,腫瘤局部相關(guān)基因的高甲基化： 腫瘤抑制基 因沉默 腫瘤中整體的低甲基化 ：,腫瘤中整體的低甲基化,腫瘤組織相對(duì)于正常組織整體呈現(xiàn)低甲基化狀態(tài) 目前有3種機(jī)制解釋基因組整體的低甲基化在腫瘤中所扮演的作用： 1.低甲基化導(dǎo)致原癌基因的去甲基化失活，導(dǎo)致癌基因的大量 表達(dá) （Myc 基因） 2.整體的低甲基化是細(xì)胞染色體不穩(wěn)定的易感因素 3.低甲基化使腫瘤轉(zhuǎn)移增加, DNA甲基化水平愈低 腫瘤的浸潤(rùn) 能力就越高，臨床分期也愈晚,腫瘤局部相關(guān)基因的高甲基化,近幾年研究發(fā)現(xiàn),

17、 在癌細(xì)胞中,腫瘤抑制基因甲基化的發(fā)生率與腫瘤抑制基因突變或缺失發(fā)生的概率大致相等, 均可導(dǎo)致腫瘤抑制基因功能的喪失，如結(jié)腸癌、胃癌中hMLH1基因高甲基化導(dǎo)致DNA錯(cuò)配修復(fù)的缺失；腦腫瘤、結(jié)腸癌中MGMT基因的高甲基化導(dǎo)致化療敏感性降低。 一些DNA甲基化抑制劑, 例如5-氮雜胞苷和5-氮雜脫氧胞苷可以使失活的腫瘤抑制基因恢復(fù)其正常功能,為白血病和其他相關(guān)疾病的治療提供了新的手段。,腫瘤中DNA甲基化的應(yīng)用,腫瘤篩查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：甲基化檢測(cè)能夠有效預(yù)測(cè)不同腫瘤中個(gè)體的風(fēng)險(xiǎn)率 腫瘤病理分型和治療 ：甲基化指標(biāo)的鑒定有助于腫瘤的臨床病理分型，體外應(yīng)用DNA甲基化抑制劑活化沉默的高甲基化基因 腫瘤治

18、療監(jiān)測(cè)：一個(gè)或者多個(gè)基因的甲基化狀態(tài)與腫瘤的復(fù)發(fā)或者生存率相關(guān) DNA甲基化研究是腫瘤分子生物學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域,6.原癌基因獲得活化因子,慢性轉(zhuǎn)化逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細(xì)胞后,分別通過(guò)整合進(jìn)宿主染色體導(dǎo)致染色體易位，或通過(guò)插入突變激活原癌基因，使原癌基因獲得活化，造成此處原癌基因被激活，異常轉(zhuǎn)錄或表達(dá)。 原癌基因Int-1, Int-2, Pim-1, Lck 等均是通過(guò)插入突變的鑒定而發(fā)現(xiàn)的,不同的癌基因有不同的激活方式，一種癌基因也可有幾種激活方式 例如c-myc的激活就有基因擴(kuò)增和基因重排兩種方式，很少見(jiàn)c-myc的突變；而ras的激活方式則主要是突變,大部分腫瘤的基因改變都是后天獲得的，即

19、體細(xì)胞發(fā)生基因改變 癌基因一般為顯性基因，即兩個(gè)等位基因中只要有一個(gè)等位基因發(fā)生激活，其功能即表現(xiàn)出來(lái) 大多數(shù)抑癌基因作用方式為負(fù)隱性,人類(lèi)腫瘤中常見(jiàn)的癌基因,Ras基因,1980年從膀胱癌細(xì)胞株T24中克隆了第一個(gè)人癌基因 H-ras, 后來(lái)又發(fā)現(xiàn)了K-ras 和N-ras 都編碼鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白, 分子量21000 腫瘤中以K-Ras 為主, H-Ras, N-Ras較少見(jiàn) Ras蛋白在細(xì)胞增殖分化信號(hào)從激活的跨膜受體 傳遞到下游蛋白激酶過(guò)程中起重要作用,Ras基因的突變與腫瘤,Ras基因在腫瘤中的改變以點(diǎn)突變?yōu)橹?K-ras 基因的點(diǎn)突變主要集中在第12位氨基酸殘基, 少數(shù)也有第13及61

20、位點(diǎn)突變 已在膀胱癌乳腺癌結(jié)腸癌腎癌肝癌肺癌胰腺癌胃癌及造血系統(tǒng)腫瘤中均檢測(cè)到了Ras基因的異常 不同類(lèi)型的腫瘤 Ras 基因的突變率明顯不同 胰腺癌（90%）結(jié)腸癌(53%） 肺癌(30%）,Ras基因的作用機(jī)理,Ras蛋白位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè) Ras蛋白對(duì)GTP 和GDP有高度親和力 Ras 蛋白有活化和非活化兩種形式，通常非活化狀態(tài)的Ras蛋白分子能與GDP結(jié)合，在受到信號(hào)傳遞通道上游某因子的刺激時(shí)，GDP變成GTP，隨后蛋白發(fā)生構(gòu)象改變，成為活化狀態(tài)，活化的Ras 蛋白與效應(yīng)分子相互作用，實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)信號(hào)的傳遞,Bcl-2(B cell leukaemia-2)基因,從B細(xì)胞淋巴瘤中鑒定出來(lái)的癌

21、基因,由染色體易位而激活 編碼25KDa的線(xiàn)粒體膜蛋白, 是一種重要的抗凋亡基因,能抑制多種因素引起的細(xì)胞凋亡,Bcl-2家族與腫瘤發(fā)生及轉(zhuǎn)移,Bcl-2在前列腺癌、乳腺癌、結(jié)腸癌和黑色素瘤中有高頻率的表達(dá) Bcl-2家族成員的異常表達(dá)還參與腫瘤的轉(zhuǎn)移過(guò)程.Bcl-2高表達(dá)可導(dǎo)致轉(zhuǎn)移潛能的增加,表現(xiàn)為轉(zhuǎn)移出現(xiàn)的時(shí)間縮短和發(fā)生轉(zhuǎn)移的器官數(shù)增加,Bcl-2基因與腫瘤治療,Bcl-2家族成員在細(xì)胞凋亡調(diào)控中的重要作用, 成為腫瘤治療的新靶點(diǎn) 多數(shù)人類(lèi)腫瘤中均有Bcl-2 的高表達(dá), 以此為靶點(diǎn)的藥物將具有較廣的抗癌譜,Myc基因,最初是從雞白血病病毒中發(fā)現(xiàn)(主要有C-Myc,N-Myc L-Myc,

22、但以C-Myc為主) 在人類(lèi)中它的活化方式首次在Burkitt淋巴瘤中發(fā)現(xiàn),可通過(guò)染色體易位而活化 在某些腫瘤中,Myc基因還受DNA擴(kuò)增影響,在肺癌中Myc家族癌基因的激活以擴(kuò)增為主,Myc基因的功能,Myc基因參與細(xì)胞的增殖、分化與凋亡 與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān), 在胃癌、肺癌、乳腺癌及白血病等腫瘤中均有顯著表達(dá) 體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)c-myc基因可與其他癌基因協(xié)同轉(zhuǎn)化多種細(xì)胞,Mdm-2基因,最初在自發(fā)轉(zhuǎn)化的鼠BALB/c3T3細(xì)胞系中因擴(kuò)增而被發(fā)現(xiàn) Mdm-2 是一種進(jìn)化保守基因 在多種腫瘤中都發(fā)現(xiàn)有Mdm-2擴(kuò)增 是p53轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的靶基因之一,也是p53重要的調(diào)節(jié)因子,Mdm2基因的致癌機(jī)制

23、,依賴(lài)于p53 的致癌機(jī)制: Mdm2基因的擴(kuò)增和轉(zhuǎn)錄的增加均可導(dǎo)致Mdm2蛋白的過(guò)表達(dá),阻止了p53基因的表達(dá)使其抑癌作用被抑制 不依賴(lài)p53 的致癌機(jī)制: 1. Mdm2基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的選擇性剪接:五種選擇性剪切蛋白中,只有一種(Mdm2a-e)與p53結(jié)合,其他都有細(xì)胞轉(zhuǎn)化的能力 2. Mdm2基因的突變:白血病,肝癌,骨肉瘤,抑癌基因,(tumor suppressor gene),是一類(lèi)正常的基因, 這類(lèi)基因作為細(xì)胞的剎車(chē)而起作用。它們編碼的蛋白能夠抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)，阻止細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)變。 如果其功能失活或出現(xiàn)基因缺失、突變等異常，將導(dǎo)致細(xì)胞無(wú)限制地生長(zhǎng)和分裂, 形成腫瘤。,如果其功能失活或

24、出現(xiàn)基因缺失、突變等異常， 將導(dǎo)致細(xì)胞無(wú)限制地生長(zhǎng)和分裂, 形成腫瘤。,抑癌基因在理論上需符合的三個(gè)基本條件,在惡性腫瘤的相應(yīng)正常組織中該基因必須正常表達(dá) 在惡性腫瘤中這種基因應(yīng)有功能或結(jié)構(gòu)改變或表達(dá)缺陷 將這種基因的野生型導(dǎo)入基因異常的腫瘤細(xì)胞內(nèi),可部分或全部改變其惡性表型,抑癌基因的功能,調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)增殖 誘導(dǎo)細(xì)胞分化 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 調(diào)節(jié)血管生成 維持其他基因的功能,抑癌基因與癌基因的差別,在細(xì)胞水平抑癌基因表現(xiàn)為隱性，原癌基因是顯性的 在功能上抑癌基因?qū)?xì)胞生長(zhǎng)起負(fù)調(diào)節(jié)作用，癌基因則相反 抑癌基因的隱性突變不影響遺傳物質(zhì)的正常傳遞,帶 有單一等位基因突變的抑癌基因能夠被傳給下一代, 使這

25、些個(gè)體具有相應(yīng)疾病的易感性.,抑癌基因的研究歷史,1960年在研究?jī)和暰W(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的基因突變時(shí),發(fā)現(xiàn)了抑癌基因的功能 1986年Weiberg等克隆出了與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤有關(guān)的抑癌基因Rb 目前已克隆的抑癌基因和未被克隆的候選抑癌基因已超過(guò)40余種,Rb 基因,視網(wǎng)膜細(xì)胞癌基因 (retinoblastmoma gene, Rb)是第一個(gè)被克隆的抑癌基因，發(fā)現(xiàn)于兒童的視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤 . 1986年美國(guó)的三個(gè)實(shí)驗(yàn)室分別獨(dú)立克隆了該基因 在肺癌骨肉瘤和乳腺癌中也發(fā)現(xiàn)有Rb基因的缺失和失活（小細(xì)胞肺癌中異常為50%骨肉瘤47%乳腺癌32%),Rb 基因缺失,Rb基因比較大，全長(zhǎng)約200kb, 編碼核

26、內(nèi)磷酸化蛋白（pRb蛋白），定位于核內(nèi) 有磷酸化和非磷酸化兩種形式，非磷酸化形式稱(chēng)活性型，能抑制細(xì)胞增殖 pRb的腫瘤抑制作用是通過(guò)其對(duì)細(xì)胞增殖,分化和細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)來(lái)進(jìn)行的,Rb 基因和細(xì)胞周期調(diào)控,Rb的磷酸化狀態(tài)為Rb 基因調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)分化的主要形式 2. 調(diào)節(jié)Rb功能最為重要的磷酸化事件在G1和S期交界處 3. 磷酸化可以使Rb與細(xì)胞內(nèi)蛋白形成復(fù)合物的能力喪失 4. 在G1期，Rb 為去磷酸化的狀態(tài)，當(dāng)細(xì)胞開(kāi)始進(jìn)入S期，磷酸化狀態(tài)急劇,Rb基因的磷酸化,Rb 基因調(diào)控細(xì)胞周期的機(jī)制,Rb基因異常與腫瘤,基因的異常主要表現(xiàn)為等位基因缺失和基因突變 在視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤小細(xì)胞肺癌非小細(xì)胞肺癌膀胱

27、癌乳腺癌軟組織肉瘤肝癌等腫瘤中發(fā)現(xiàn)有高頻率的等位基因丟失和基因突變 在腫瘤的發(fā)生中，Rb 基因與p53 C-myc C-fosTGF等還存在相互調(diào)節(jié)的關(guān)系 Rb 與其他相關(guān)基因間的調(diào)節(jié)機(jī)制尚需進(jìn)一步闡明,是tumor suppressor gene 一明珠，Pubmed有超過(guò)3萬(wàn)篇論文， 1979年， 發(fā)現(xiàn)SV40轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中與SV40-large T抗原結(jié)合， 而被誤認(rèn)為癌基因，直到1989年才被證實(shí)為抑癌基因,DeLeo AB, Jay G, Appella E, Dubois GC, Law LW, Old LJ. Detection of a transformation-relate

28、d antigen in chemically induced sarcomas and other transformed cells of the mouse.Proc Natl Acad Sci U S A. 1979 May;76(5):2420-4.,Baker SJ, Markowitz S, Fearon ER, Willson JK, Vogelstein B. Suppression of human colorectal carcinoma cell growth by wild-type p53. Science. 1990 Aug 24;249(4971):912-5.

29、,p53和腫瘤,p53基因異常與腫瘤,p53 基因的缺失或突變已被證實(shí)是人類(lèi)腫瘤中p53功能喪失的主要原因，突變形式可表現(xiàn)為點(diǎn)突變?nèi)笔蛔?插入突變 移碼突變 目前已知的突變位點(diǎn)約有3500種，多集中于第5-8外顯子 p53基因甲基化狀態(tài)的變化也是較為常見(jiàn)的基因異常,在胃癌結(jié)直腸癌膀胱癌乳腺癌頭頸部鱗狀細(xì)胞癌肺癌前列腺癌肝癌軟組織肉瘤淋巴造血系統(tǒng)腫瘤等都發(fā)現(xiàn)有p53 的點(diǎn)突變 在乳腺癌肺癌骨肉瘤結(jié)腸癌中發(fā)現(xiàn)有 p53的基因缺失異常,p53基因的結(jié)構(gòu),p53基因全長(zhǎng)20kb，定位于人類(lèi)染色體17p13.1，由11個(gè)外顯子組成 編碼393個(gè)氨基酸組成的53kD的核內(nèi)磷酸化蛋白 具有蛋白質(zhì)-DNA和

30、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)結(jié)合的功能,p53的細(xì)胞生物學(xué)功能,細(xì)胞周期中的負(fù)調(diào)節(jié)因子，與細(xì)胞周期的調(diào)控DNA修復(fù)細(xì)胞分化細(xì)胞凋亡等重要的生物學(xué)功能相關(guān) p53 在細(xì)胞內(nèi)的核心作用是介導(dǎo)DNA損傷后的細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng), 維持細(xì)胞的遺傳穩(wěn)定性 對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)主要在G1/S控制點(diǎn)起作用, 以決定細(xì)胞是否啟動(dòng)DNA合成或決定細(xì)胞是否進(jìn)行細(xì)胞凋亡,p53蛋白具有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用, 其中央核心區(qū)域可與細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，起到活化和調(diào)節(jié)的作用 與CDK活性相關(guān)的p21基因 與DNA損傷導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)受阻相關(guān)的GADD45基因 目前已發(fā)現(xiàn)p53激活轉(zhuǎn)錄的基因有107種,抑制轉(zhuǎn)錄活性的基因有54種 與p53關(guān)系最密切的基因是Md

31、m2和p21,p53的細(xì)胞生物學(xué)功能,p16 基因,屬于INK4 ( inhibitors of CDK) 基因家族(p16, p15, p18, p19)，為主要成員 1994年由 Kamb等人在觀察黑色素瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn) 是一種重要的多腫瘤抑制基因,p16基因的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性,基因定位于人類(lèi)染色體9p21位，編碼一種已知的細(xì)胞周期素依賴(lài)性激酶（CDK4)的抑制蛋白 p16基因產(chǎn)物是細(xì)胞周期的直接抑制因子，能通過(guò)與cyclinD1 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合CDK4（細(xì)胞周期依賴(lài)蛋白激酶）而特異性抑制其活性，從而調(diào)節(jié)R b 的活性，阻止細(xì)胞于G1期，發(fā)揮抑癌基因的作用 p16蛋白在保持Rb蛋白的非磷酸化狀態(tài)，

32、抑制細(xì)胞周期的進(jìn)行中扮演了重要角色,p16基因異常與腫瘤,p16基因的缺失和突變與多種腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)(食管癌、胰腺癌、非小細(xì)胞肺癌、頭頸部腫瘤、卵巢癌、腎細(xì)胞癌、前列腺癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤等) 突變方式及頻率在各種腫瘤中極不均一,在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中的突變高達(dá)70%，而在小細(xì)胞肺癌的細(xì)胞系中卻很少突變 p16基因啟動(dòng)子5-CpG島的異常甲基化也是基因異常的主要機(jī)制(早期肺癌),p21基因,屬于CIP-KIP基因家族（ p21, p27, p57） 存在于染色體6p21.2區(qū)帶 編碼164個(gè)氨基酸殘基的蛋白質(zhì) 可抑制多種Cyclin-CDK復(fù)合物的活性,參與由p53 介導(dǎo)的細(xì)胞DNA損傷反應(yīng)，當(dāng)

33、細(xì)胞損傷時(shí)p53作為轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)p21 的表達(dá),抑制cyclin E-cdk2復(fù)合物的活性，使Rb低磷酸化，細(xì)胞不能進(jìn)入S期而停滯于G1期 p21與 腫瘤的關(guān)系主要是與其他相關(guān)基因間的協(xié)同作用,大多數(shù)腫瘤組織中未發(fā)現(xiàn)p21的突變,PTEN 基因,1997年分離鑒定，定位于人染色體10q23 為p53，P16，P27基因后與腫瘤關(guān)系密切的一個(gè)新的抑癌基因 編碼的蛋白具有特異性蛋白磷酸酶和脂磷酸酶活性 在誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯及細(xì)胞凋亡，參與胚胎的正常發(fā)育，抑制端粒酶活性，抑制腫瘤的遷移，鋪展和局部粘附中具有重要的作用。,已在多種惡性腫瘤的早期和進(jìn)展期發(fā)現(xiàn)有PTEN基因的體細(xì)胞突變 (子宮內(nèi)膜癌腦膠質(zhì)瘤

34、腎癌卵巢癌膀胱癌乳腺癌頭頸部鱗狀細(xì)胞癌肺癌甲狀腺癌前列腺癌淋巴瘤) 是至今在子宮內(nèi)膜腫瘤中鑒定的最常見(jiàn)的突變基因(33-55%),腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因,(tumor metastasis suppressor gene),腫瘤轉(zhuǎn)移,腫瘤細(xì)胞在病人的體內(nèi)從原發(fā)部位向遠(yuǎn)地播散,到達(dá)繼發(fā)組織或器官后得以繼續(xù)增殖生長(zhǎng),形成與原發(fā)腫瘤相同性質(zhì)的繼發(fā)腫瘤的全過(guò)程 惡性腫瘤的基本特征和重要標(biāo)志 對(duì)癌轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制的研究能夠?yàn)榘┌Y預(yù)后與治療提供很好分子標(biāo)記與治療方法,腫瘤轉(zhuǎn)移,腫瘤轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移促進(jìn)基因(metastasis- promoting genes )激活或轉(zhuǎn)移抑制基因(metastasis-suppres

35、sor genes)失活有關(guān)，是多種轉(zhuǎn)移相關(guān)基因及轉(zhuǎn)移抑制相關(guān)基因綜合作用的結(jié)果 腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因的失活、突變或/和表達(dá)異常導(dǎo)致對(duì)腫瘤表型的調(diào)控異常，最終引起腫瘤轉(zhuǎn)移,腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因,目前比較明確的轉(zhuǎn)移抑制基因共有14個(gè): nm23-H1 ,BRMS1, CRSP3, DRG1, KAI1, KISS1, MKK4, RhoGDI2, RKIP, SSeCKs, VDUP1, E-cadherin，WDNM1和TIMPs,在體內(nèi)可以特異性地抑制轉(zhuǎn)移的形成, 而不影響原發(fā)腫瘤生長(zhǎng)的一類(lèi)基因,nm23基因,1988年由 Steeg 等從7個(gè)轉(zhuǎn)移潛能不同的 K-1735鼠的黑色素瘤細(xì)胞中分離鑒定的

36、第一個(gè)轉(zhuǎn)移抑制基因 (non metasitasis 23 cDNA ) 產(chǎn)物為152氨基酸組成的17KD胞漿蛋白質(zhì) 人類(lèi)nm23基因有四個(gè)亞型即nm23-H1 ，nm23-H2, DR-nm23, nm23-H4, 其中nm23-H1 與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移關(guān)系更為密切 nm23-H1基因產(chǎn)物 具有磷酸核苷激酶（NDPK）的活性，參與核內(nèi)三磷酸核苷（NTP）的形成,nm23的作用機(jī)制,參與微管的聚合，影響有絲分裂： nm23蛋白與NDPK高度同源，而NDPK是存在于胞漿和質(zhì)膜上的激酶，能促使NDP（二磷酸核苷）磷酸化成NTP（三磷酸核苷） NDPK的改變可以引起NTP 產(chǎn)生不足，影響細(xì)胞骨架系統(tǒng)中微

37、管蛋白的聚合，抑制細(xì)胞有絲分裂中紡錘體的形成，從而導(dǎo)致染色體的畸變，促使腫瘤發(fā)生,nm23的作用機(jī)制,影響細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)： nm23-H1基因轉(zhuǎn)染能阻斷人高轉(zhuǎn)移大細(xì)胞肺癌細(xì)胞株（L9981）PKC和ERK的信號(hào)傳導(dǎo)通路，能上調(diào)人高轉(zhuǎn)移大細(xì)胞細(xì)胞株（L9981）Wnt信號(hào)通路關(guān)鍵激酶GSK-3的表達(dá)和活性，靶向阻斷人大細(xì)胞肺癌細(xì)胞株(L9981)Wnt信號(hào)傳導(dǎo)通路,nm23的作用機(jī)制,與其它癌基因相互調(diào)控，共同影響腫瘤細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移潛能 : 在“肺癌轉(zhuǎn)移抑制級(jí)聯(lián)”中上調(diào) -catenin，E-cadherin，TIMP-1基因的mRNA和蛋白轉(zhuǎn)錄表達(dá),下調(diào)MMP-2，MMP-9，CD44V6

38、，VEGF，E-seletion基因的mRNA和蛋白轉(zhuǎn)錄表達(dá).,Nm23-H1與肺癌,Nm23-H1基因的表達(dá)水平降低 、基因的缺失和突變與肺癌的發(fā)生發(fā)展轉(zhuǎn)移和預(yù)后存在一定的內(nèi)在聯(lián)系 用 Northern雜交的方法檢測(cè)肺癌組織和非癌性組織,發(fā)現(xiàn)人肺癌組織nm23-H1基因表達(dá)明顯下降 用Southern雜交的方法檢測(cè)52列肺癌中nm23-H1等位基因缺失，發(fā)現(xiàn)nm23-H1基因缺失以雜合性缺失為主,有轉(zhuǎn)移的缺失率明顯高于無(wú)轉(zhuǎn)移的,在乳腺癌，肝癌，胃癌，惡性黑色素瘤，卵巢癌中其表達(dá)也與抑制腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān) nm23-H1的發(fā)現(xiàn)為人類(lèi)探索腫瘤轉(zhuǎn)移發(fā)生的細(xì)胞分子生物學(xué)機(jī)制研究開(kāi)辟了一條新的途徑 為腫瘤轉(zhuǎn)

39、移在預(yù)防和轉(zhuǎn)移的基因治療研究方面提供了線(xiàn)索,KAI1基因,KAI1是繼 nm23-H1 后發(fā)現(xiàn)的又一個(gè)腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因 1995年在人前列腺癌細(xì)胞的第1號(hào)染色體中分離到 KAI1定位于染色體11p11.2區(qū)帶，由10個(gè)外顯子組成 編碼細(xì)胞膜糖蛋白 具有充當(dāng)調(diào)節(jié)黏附生長(zhǎng)、分化、遷移運(yùn)動(dòng)的大分子蛋白質(zhì)復(fù)合物的組織者的功能.,KAI1基因,KAI1基因與腫瘤的轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān), 其表達(dá)降低可促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移(肝癌乳腺癌胰腺癌黑色素瘤結(jié)腸癌喉癌和肺癌) KAI基因在腫瘤中的異常表現(xiàn)為基因突變，等位基因缺失和表達(dá)水平的改變 它的功能與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞與細(xì)胞之間的作用、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間的作用、細(xì)胞的活化

40、與增殖有關(guān)，可能從多個(gè)方面抑制腫瘤轉(zhuǎn)移,但具體機(jī)制仍有待闡明。,腫瘤相關(guān)病毒的分子生物學(xué),人類(lèi)的腫瘤20%與病毒有關(guān),DNA virus,與動(dòng)物或人類(lèi)腫瘤有關(guān)的致瘤性DNA病毒：,病毒的核心是由DNA和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合體,乳頭瘤病毒科(Aapillomaviridae): 人乳頭瘤病毒(HPV),腺病毒科(Adenoviridae):所有型別的腺病毒,皰疹病毒科: Epstein-Barr病毒(EBV),嗜肝病毒科(Hepadnaviridae):乙型肝炎病毒類(lèi)(HBV),痘病毒科(Poxviridae):Shope纖維瘤病毒 多瘤病毒科(Polyomaviridae):猴病毒40(SV40),共同特征：,retrovirus,RNA vir