課件：肺癌—科研之路.ppt

科研之路肺癌,吳九洲,第一篇.概述,國內(nèi)2002年共有2190623人發(fā)生腫瘤，其中肺癌占首位，男性中20.4%，占各腫瘤之首。 目前已知肺癌治療藥物效果與組織學(xué)類型和分子生物學(xué)、基因?qū)W相關(guān)。多學(xué)科治療為肺癌的治療原則。 多學(xué)科治療與類型、期別、基因?qū)W相關(guān)，其中最熱的是期別。 未來肺癌的診斷應(yīng)盡量發(fā)揮影像學(xué)診斷之作用，爭取組織學(xué)、生物基因?qū)W檢查，未取得合適有效的治療提供參數(shù)，多學(xué)科診斷、治療繼續(xù)有待擴(kuò)大?；熑詾榉伟┑闹饕委?，有效、毒性反應(yīng)少的化療藥物研究仍有待于進(jìn)一步開發(fā)。化療聯(lián)合相關(guān)靶向藥物為全身用藥研究的主流，手術(shù)聯(lián)合靶向治療的研究，目前僅見回顧性研究，前瞻性隨機(jī)研究手術(shù)或放療聯(lián)合靶向治療有待發(fā)展,第二篇.肺癌的流行病學(xué),第三篇.肺癌的生物學(xué)及分子生物學(xué)的研究進(jìn)展,第一章：肺癌的分子生物學(xué)概述,由正常組織向惡性肺癌組織的轉(zhuǎn)化是一個多步驟的過程，經(jīng)過一系列的遺傳學(xué)和表現(xiàn)遺傳學(xué)的改變，最后由克隆擴(kuò)張進(jìn)化為侵襲性腫瘤。 對肺癌的分子水平上的變化的鑒別和定性對于改善對肺癌的預(yù)防、早期診斷、治療和緩解病情都是非常重要的?？偟哪繕?biāo)是把這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化到臨床應(yīng)用上，這些分子生物學(xué)的改變可作為：早期診斷的生物標(biāo)記；預(yù)防的靶點；新的分子手段工具；每個患者的個體化預(yù)后和治療方案的識別標(biāo)志；特異性殺死或抑制肺癌細(xì)胞生長的靶點。 無論在臨床、生物學(xué)、組織學(xué)還是分子生物學(xué)上，肺癌都是一種異質(zhì)性疾病，這種異質(zhì)性的根本原因還不清楚，但是也反映出細(xì)胞中所發(fā)生的變化具有不同的分化潛能，或者代表了在相同靶肺上皮細(xì)胞中發(fā)生了不同的分子改變。 這種異質(zhì)性和分子的復(fù)雜性是我們很難清楚地闡明肺癌的發(fā)病機(jī)制。肺癌發(fā)病的分子機(jī)制涉及多種癌基因、腫瘤抑制因子（TSG）、信號通路分子和其他細(xì)胞行為。,第一節(jié) 肺癌的流行病學(xué)和易感性,遺傳因素會使某個個體更易患肺癌，或者是對致癌物的損壞力更敏感，或者就是易感性增加而與吸煙史無關(guān)。 全世界大約25%的肺癌病例與吸煙無關(guān)，這些病例通常發(fā)生于婦女并且通常是腺癌。 分子生物學(xué)研究顯示，幾種已知的肺癌基因如KRAS、表皮生長因子受體（EGFR）和TP53存在著顯著不同的突變模式。 分子生物學(xué)加上臨床靶向治療的數(shù)據(jù)顯示，從不吸煙者所患的肺癌與經(jīng)常吸煙者所患的肺癌是截然不同的兩種疾病。,第二節(jié) 肺癌的基因組的不穩(wěn)定性、端粒及DNA損傷,惡性轉(zhuǎn)化是以基因不穩(wěn)定為特征的，這種不穩(wěn)定可以出現(xiàn)在染色體水平（缺失或獲得基因組物質(zhì)、異位、微衛(wèi)星DNA的不穩(wěn)定性）、核酸水平（單個或數(shù)個核苷酸堿基的變化）或轉(zhuǎn)錄組（基因表達(dá)改變）?；兛偸前l(fā)生在原始癌基因、抑癌基因（TSG）、DNA修復(fù)基因和其他可以促進(jìn)細(xì)胞過度增生的基因。 染色體末端端粒的損失也與基因組的不穩(wěn)定性相關(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致染色體異常。端粒的長度調(diào)控著細(xì)胞的復(fù)制能力，隨著每一次的細(xì)胞復(fù)制，端粒酶都會進(jìn)行性的變短。一旦端粒酶變得太短，細(xì)胞就會衰老和凋亡。在癌變前的細(xì)胞中，端粒延長的激活酶端粒酶可以防止端粒的損失超過臨界點，而這對細(xì)胞的永生是必須的。盡管端粒酶在正常細(xì)胞中是休眠的，但在80%的NSCLC和幾乎所有SCLC中，端粒酶是活化的。 在正常細(xì)胞中，DNA損傷的出現(xiàn)引發(fā)DNA修復(fù)反應(yīng)，如果不成功，凋亡程序被激活以清除損壞的細(xì)胞。但在癌前細(xì)胞和癌細(xì)胞中，凋亡的程序本身已遭受破壞，使得未經(jīng)修復(fù)或未修復(fù)好的DNA損傷在細(xì)胞克隆中持續(xù)存在。,第三節(jié) 癌基因和生長刺激通路,癌基因的激活通常是由于基因擴(kuò)增、點突變、重排引起的，或者通過由小RNA介導(dǎo)的基因過表達(dá)而引起，這些變化造成促進(jìn)細(xì)胞生長的促有絲分裂的生長信號持續(xù)上調(diào)。盡管某個生長信號或信號通路的持續(xù)上調(diào)可促進(jìn)細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化，但也可造成“癌基因成癮性”這就是為何細(xì)胞變得依賴這一畸變的癌基因信號，得以長期生存下去的原因。 這就為治療學(xué)提供了一個明確的靶點，去除或抑制癌基因信號通路，成癮的腫瘤細(xì)胞就會死亡，而正常的未成癮細(xì)胞不會受到影響。,圖5-1 NSCLC和SCLC中的信號通路,P90 搞懂這個圖,一、表皮生長因子受體信號傳導(dǎo)通路,二、RAS/RAF/MEK/MAPK/MYC 信號傳導(dǎo)通路,三、PI3K/AKT信號通路,四、肺癌譜系依賴性癌基因：NKX2-1(TITFI),五、EML4-ALK融合蛋白,第四節(jié) 抑癌基因和生長抑制通路,抑癌基因功能的缺失是肺癌發(fā)生過程中重要的一步，經(jīng)常是兩個等位基因都需要被滅活。一般來說，雜合性缺失（LOH）通過染色體缺失或易位滅活第一個等位基因，點突變、表觀遺傳學(xué)或轉(zhuǎn)錄沉默滅活第二個等位基因。肺癌中滅活的腫瘤抑制基因通常包括TP53、RB1、CDKN2A、FHIT、RASSF1A和PTEN。,一、p53信號通路,二、CDKN2A/RB信號通路,三、染色體3p腫瘤抑制基因,四、LKB1,第五節(jié) 表觀遺傳學(xué)調(diào)控,遺傳學(xué)異常與DNA序列改變相關(guān)，而表觀遺傳學(xué)異常是DNA序列未發(fā)生改變但基因表達(dá)卻發(fā)生了變化，因此后者可能是可逆的。異常的啟動子超甲基化是發(fā)生在肺癌發(fā)生早期的表觀遺傳學(xué)改變，在衰老過程中甲基化的基因和不甲基化的基因，都可以出現(xiàn)這種超甲基化。 一個通常非甲基化的基因啟動子區(qū)獲得甲基化會造成基因轉(zhuǎn)錄靜默，因此是造成腫瘤抑制基因失活的常見原因。在肺癌中許多基因因為啟動子超甲基化而被靜默。它們包括參與腫瘤抑制、組織侵襲、DNA修復(fù)、煙草致癌物解毒作用、分化等過程的基因。 恢復(fù)表觀遺傳學(xué)沉默的基因的表達(dá)是一種新的靶點治療方法。組蛋白脫乙酰作用是一種典型的表觀遺傳學(xué)改變，可以抑制基因的表達(dá)。目前正在研究用組蛋白脫乙酰酶（DHAC）抑制劑來治療肺癌，其原理是通過抑制組蛋白脫乙酰作用來逆轉(zhuǎn)基因沉默。,第六節(jié)、microRNA介導(dǎo)的肺癌調(diào)控,第七節(jié) 肺癌干細(xì)胞與Hedgehog、Notch和Wnt信號通路,第八節(jié) 人類乳頭狀瘤病毒（HPV） 介導(dǎo)的肺癌,HPV在肺癌中的高檢出率提示，需要更多的研究來闡明其在肺癌發(fā)病機(jī)制中的作用，但是考慮到相同地區(qū)不同研究得出的結(jié)論存在顯著差異，后續(xù)的研究需要大量的樣本和詳盡的研究設(shè)計。,結(jié)論,在肺癌中，基因表達(dá)的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了新的基因和新信號通路，也鑒定出了可以更好的預(yù)測患者預(yù)后、對治療的反應(yīng)及組織學(xué)檢查的基因標(biāo)記。 對肺癌基因組中的改變的高分辨率的基因定位可以鑒別出基因組中單個基因的改變，這是通過對已知變異區(qū)的更好解析或?qū)σ郧凹夹g(shù)無法檢測出的變異區(qū)域的鑒別來完成的。 遺傳學(xué)改變的功能學(xué)特性及相關(guān)的信號通路的研究使得肺癌的靶向治療成為可能。從臨床上正在使用的到正在進(jìn)行臨床前試驗的藥物，它們都是以已知的肺癌發(fā)生發(fā)展的信號通路為目標(biāo)的，如增殖、抑制凋亡、血管生成和侵襲。,第二章.肺癌的基因組改變,肺癌基因組的不穩(wěn)定性引發(fā)許多突變事件的發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致大量嚴(yán)重的遺傳改變。一個或幾個核苷酸的突變可能會完全無害，也可能導(dǎo)致顯著的功能變化，這取決于特異的位點突變。而染色體水平的改變由于會對大量基因產(chǎn)生影響，因此是有害的，進(jìn)而往往會成為腫瘤發(fā)生發(fā)展的前奏。因此，對于科研及臨床工作者來講，弄清楚基因組改變的特征，鑒定那些分子事件參與了腫瘤發(fā)生和多級進(jìn)展的機(jī)制，是目前急需解決的關(guān)鍵問題。最終，基因組改變引發(fā)腫瘤的各種研究成果都將會成為臨床治療的指南工具，將對治療產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。,第一節(jié) 染色體結(jié)構(gòu)變化和基因組失調(diào)：檢測的方法學(xué)策略,第二節(jié) 肺癌中的染色體異常和基因組失衡：令人費解的景象,第三節(jié) 生長抑制途徑異常： 抑癌基因,第四節(jié) 刺激生長信號通路的異常： 原癌基因,第五節(jié)：肺癌的基因融合： 罕見還是未發(fā)現(xiàn)？,第六節(jié) 肺癌中microRNA異常,結(jié)論,第三章.肺癌表現(xiàn)遺傳學(xué)改變：病理生物學(xué)和臨床改變,第一節(jié) 遺傳學(xué)與表觀遺傳學(xué) 互相作用,第二節(jié) DNA甲基化,第三節(jié) 肺癌的表觀遺傳學(xué)治療,結(jié)論,第四章.肺癌血管生成開關(guān)的分子事件,第一節(jié) 肺癌血管生成轉(zhuǎn)換： 完整器官研究,第二節(jié) 參與腫瘤血管分布 的細(xì)胞及機(jī)制,第三節(jié) 血管生成和抗血管生成因子的體外檢測,第四節(jié) 參與腫瘤血管生成 的主要分子,第五節(jié) 血管生成信號 在肺癌中的作用,第六節(jié) 抑制肺癌中血管生成 的臨床應(yīng)用,第五章.蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在肺癌治療中的應(yīng)用,第一節(jié) 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù),第二節(jié) 早期檢測,第三節(jié) 蛋白質(zhì)組學(xué)對預(yù)后進(jìn)行分類,第四節(jié) 治療效果,結(jié)論,第六章.肺癌的分子預(yù)后,第一節(jié) 單基因的改變與患者 的生存期,第二節(jié) 基因表達(dá)陣列,第三節(jié) 表觀遺傳沉默和基因甲基化,第四節(jié) 蛋白組學(xué)分析和預(yù)后,第五節(jié) MICRORNAS和預(yù)后,第六節(jié) 臨床潛力和未來發(fā)展方向,第七章.人肺癌中驗證腫瘤 干細(xì)胞假說,第一節(jié) 腫瘤干細(xì)胞假說,第二節(jié) 腫瘤干細(xì)胞的鑒定策略,第三節(jié) 非小細(xì)胞肺癌,第四節(jié) 肺癌干細(xì)胞生物學(xué)進(jìn)展,第五節(jié) 肺癌干細(xì)胞研究中 的潛在困難,結(jié)論,第八章.肺癌與肺癌微環(huán)境,第一節(jié) 血管生成,第二節(jié) 成纖維細(xì)胞,第三節(jié) 巨噬細(xì)胞,第四節(jié) 中性粒細(xì)胞,第五節(jié) 肥大細(xì)胞,第六節(jié) 樹突狀細(xì)胞,第七節(jié) 獲得性免疫,第八節(jié) 臨床意義,結(jié)論,第九章.肺癌的小鼠模型,為了發(fā)現(xiàn)更有效的肺癌治療方法，有必要探索和改善肺癌的實驗動物模型。 小鼠原發(fā)的肺腫瘤在形態(tài)、組織學(xué)特性和分子特征方面都與人肺腺癌很相似，尤其是支氣管肺泡癌。而且由于人與小鼠的遺傳上的同源性，這種模型系統(tǒng)正吸引越來越多的研究者的注意。 目前，有三類普遍使用的方法用于建立小鼠的肺癌模型，及化學(xué)品或致癌劑誘導(dǎo)的肺癌模型；肺癌原位模型及肺癌的遺傳模型。,第一節(jié) 化學(xué)品誘導(dǎo)的肺癌,在不同品系的小鼠中發(fā)生化學(xué)品或致癌劑誘導(dǎo)的肺癌的敏感性是不同的，A/J小鼠屬于高度敏感性鼠，敏感性比中度鼠BALB/c高20倍。 這些敏感株發(fā)生肺癌的敏感性與K-ras基因第二個內(nèi)含子的多態(tài)性高度相關(guān)，這種多態(tài)性可能會影響細(xì)胞核蛋白的結(jié)合能力從而影響基因的表達(dá)。 除K-ras基因外，位于第6號染色體上的肺腺癌易感性基因1（Pas1)也與A/J小鼠的肺癌有關(guān)。正是由于Pas1和K-ras基因均位于第六號染色體上，因此認(rèn)為Pas1基因也是癌基因 總之，化學(xué)品或致癌劑誘導(dǎo)肺癌模型最大的好處就是其重復(fù)性較好，能用于鑒別可能的致癌劑及抑制劑。但這些模型也有缺陷，特別費時且是品系依賴性的，主要發(fā)生的是非小細(xì)胞肺癌。通過這種模型能在晚期檢測到低轉(zhuǎn)移性肺癌。而且，對于研究香煙誘導(dǎo)肺癌，小鼠可能不是一個很好的模型。最后，使用化學(xué)品或致癌劑誘導(dǎo)的腫瘤可能有很多細(xì)胞類型，有些可能不是與人類肺癌相關(guān)。,第二節(jié) 肺癌原位模型,腫瘤的原位模型是指將腫瘤細(xì)胞懸液或者新鮮的腫瘤組織直接注入腫瘤的原發(fā)器官。 使用免疫缺陷的小鼠促進(jìn)了建立人類原發(fā)腫瘤的模型，因為這些小鼠不能有效排除人類的細(xì)胞。將腫瘤細(xì)胞注射于腫瘤的原發(fā)部位可清晰地分析一些微環(huán)境因素在原發(fā)腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用，此外，使用這種模型最主要的優(yōu)點在于它概括和再現(xiàn)了腫瘤進(jìn)展的整個過程，包括腫瘤的原位的生長，原位的血管及淋巴管侵襲，進(jìn)入血管和淋巴管，遷移到轉(zhuǎn)移器官以及在相關(guān)的轉(zhuǎn)移器官中種植及生長。 現(xiàn)已有幾種原位注射的途徑，包括支氣管內(nèi)注射、胸廓內(nèi)注射、胸膜內(nèi)注射和靜脈注射等（如需找參考文獻(xiàn)回書找）?？勺⑸淠[瘤細(xì)胞懸液，也可將皮下移植瘤的碎片移植入受體小鼠的肺實質(zhì)。在這些模型中，將腫瘤細(xì)胞直接注入肺實質(zhì)的方法快捷、對小鼠損傷小，而且滲漏到胸模內(nèi)的腫瘤細(xì)胞很少。此外，對側(cè)的未經(jīng)注射的肺，以及淋巴結(jié)、肝臟、腦部和骨的轉(zhuǎn)移與否可用于評價不同肺癌細(xì)胞株的轉(zhuǎn)移效率。,肺癌原位模型續(xù),關(guān)于腫瘤的一個難點是微轉(zhuǎn)移（一個或少于10個細(xì)胞的細(xì)胞團(tuán)）的檢測。為了提高腫瘤在不同器官中的可視性，可將腫瘤細(xì)胞用不同的熒光素或生物發(fā)光標(biāo)記物標(biāo)記，比如綠色熒光蛋白（GFP）和熒光素酶。單純的GFP標(biāo)記的腫瘤細(xì)胞可通過熒光顯微鏡檢測新分離的腫瘤組織檢測到，生長在器官表面或內(nèi)部的腫瘤數(shù)目可通過計算機(jī)圖像分析軟件評估及定量分析。通過反轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)的GFP標(biāo)記不僅成功地標(biāo)記到原發(fā)部位的腫瘤，也用于分析區(qū)域和遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)移。用GFP或熒光素酶標(biāo)記細(xì)胞的一個主要優(yōu)點就在于能在活體的小鼠體外檢測和分析腫瘤的情況。此外，在這種原位小鼠模型中，這種非侵入性的實時影像學(xué)檢查方法用于檢測經(jīng)包囊修飾的腺病毒傳遞系統(tǒng)的效率。因此，采用標(biāo)記細(xì)胞的方法促進(jìn)了活體成像技術(shù)的發(fā)展及研究的縱向深入，因為同一只小鼠可被檢測多次。 多種肺癌的原位模型與GFP-標(biāo)記細(xì)胞的活體成像技術(shù)結(jié)合使用，可以清晰地實習(xí)顯示腫瘤預(yù)防藥物或抗轉(zhuǎn)移藥物的效果。此外，還可以分析這些藥物對腫瘤預(yù)防或抗轉(zhuǎn)移效率的一些重要參數(shù)，例如：用藥的途徑對藥物的最大耐受劑量所需的治療效果與治療時間之間的關(guān)系停藥后藥效持續(xù)的長度等 因此，人類腫瘤的原位動物模型作為一種工具能模擬人類腫瘤的各個發(fā)展階段，用于發(fā)現(xiàn)新的腫瘤預(yù)防和抗腫瘤轉(zhuǎn)移藥物的開發(fā)，制定腫瘤藥物治療方案以及分析這些藥物對腫瘤各個階段的影響機(jī)制。,第三節(jié) 肺癌的遺傳模型,轉(zhuǎn)基因小鼠的品系的建立能誘發(fā)類似人類的肺癌，從而能夠鑒定出驅(qū)動肺癌發(fā)生發(fā)展的基因。 攜帶有人類肺癌突變基因的轉(zhuǎn)基因小鼠的構(gòu)建使科學(xué)家們更好的研究了這些基因觸發(fā)人類肺癌的機(jī)制。但是，這些肺癌的遺傳模型也存在一些主要的缺點：小鼠只發(fā)生一些種類的肺癌通常這些腫瘤都不轉(zhuǎn)移，這與人類的情況都不太相同小鼠的生存時間較短，不太可能研究肺癌的進(jìn)程。 為了改進(jìn)肺癌的小鼠模型，Jackson及同事建立了一種Lox-Stop-