腫瘤遺傳學-2015-2016學年

2023/2/311CancerMolecularGenetics2023/2/322Cancer（Tumor）MolecularGenetics主要講授內(nèi)容

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、研究熱點

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

4

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(oncogene)

抑制細胞生長的染色體

----腫瘤抑制基因(TumorSuppressionGene,TSG)5

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(chǔ)的。腫瘤遺傳基礎(chǔ)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。如何揭示腫瘤發(fā)生的遺傳機制呢？???????????6

遺傳學家與臨床腫瘤學家從（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(guān)系，就逐漸形成了一門新學科——癌分子遺傳學。

簡言之，就是應(yīng)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(guān)系及規(guī)律，揭示腫瘤發(fā)生機理。7

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(chǎn)生反應(yīng)，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(yīng)被耗盡。進化創(chuàng)造了多細胞生物——多細胞機體，高等生物。8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(diào)，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）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。10

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。

良性腫瘤的特征

1）良性腫瘤的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(jié)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(zhuǎn)移。

1112惡性腫瘤的特征：

1）細胞呈侵潤性生長，周圍無結(jié)締組織包圍；（異形性與周圍組織相差大、顯著）。

2）生長速度快，侵襲和破壞周圍正常組織；向遠處轉(zhuǎn)移和播散。

3)

形成繼發(fā)性腫瘤。13

癌細胞從癌巢向周圍組織侵襲

14癌細胞向遠處播散

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。

16NORMALCELLANDCANCERCELL17

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

體細胞突變

體細胞突變：突變的細胞具有增殖優(yōu)勢，而形成實質(zhì)性的細胞克隆。體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。生殖細胞突變21體細胞突變生殖細胞突變總之，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。22

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：Uv物理因素

過量

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）肺癌

化學因素黃曲霉素

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、白血病、胃癌）24美國空軍飛行員保羅-蒂貝茨30歲，1945.8.6，B29，小男孩，廣島，14萬人受害。2007.11.2去世，92歲。

2526航拍原子彈爆炸的情景

據(jù)英國《每日郵報》和《每日電訊報》2010年10月14日消息，通過對古埃及和南美的木乃伊進行研究，科學家發(fā)現(xiàn)，癌癥并非“自然的”，純粹是“人造的”?，F(xiàn)代生活方式的糜爛、污染日俱增，不健康的飲食習慣，都是癌癥產(chǎn)生的溫床。

自18世紀工業(yè)革命以來，人類的死亡率開始急速飆升，尤其是兒童患癌癥的比例。單就英國而言，每年因癌癥死亡的人多達15萬。

英國曼徹斯特大學教授羅薩莉·大衛(wèi)指出：“在工業(yè)化國家，癌癥和心血管疾病是造成死亡的兩大主因。但是古時候，得癌癥是很罕見的。自然界中沒有什么東西會引起癌癥。我們必須承認，癌癥是一種‘人造的’疾病。換言之，癌癥是現(xiàn)代生活催生的一種現(xiàn)代疾病。”2728

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(nèi)因是變化的根椐，外因通過內(nèi)因而起作用”。環(huán)境因素只有改變遺傳物質(zhì)(DNA/RNA)的結(jié)構(gòu)或功能才能使正常細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘毎τ诓煌膫€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。29二、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(jīng)80余年（1895～1976），5次調(diào)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。

30

典型的癌家族——G家族31②家族性癌（familialcarcinoma）

是指一個家族內(nèi)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。32

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)生中起作用——遺傳因素的作用。333、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，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：家族性結(jié)腸息肉（FPC）患者表現(xiàn)為青少年時結(jié)腸和直腸有多發(fā)性息肉，繼發(fā)性惡變，90%未經(jīng)治療的患者死于結(jié)腸癌。該病稱為遺傳性癌前病變。FPCGene定位于5q21（癌基因突變）。34I型神經(jīng)纖維瘤（NF1）

患者沿軀干的外周神經(jīng)有多發(fā)的神經(jīng)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(guān)，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：35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(zhuǎn)移，侵入顱內(nèi)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(cè)、多瘤單側(cè)、單瘤

40%60%36

神經(jīng)母細胞瘤

常見于兒童的惡性[胚胎瘤，起源于神經(jīng)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%37Wilm’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(cè)多為單側(cè)

38%62%11p12-11p15-38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(chǔ)，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(chǔ)上再發(fā)生一次體細胞突變即可完成始動，從正常細胞轉(zhuǎn)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(cè)發(fā)病，發(fā)病年齡晚。39體細胞突變生殖細胞突變404、染色體不穩(wěn)定綜合征

染色體是遺傳物質(zhì)（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?qū)ψ贤饩€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：41

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、染色體病表現(xiàn)為全自發(fā)斷裂增高血細胞減少

轉(zhuǎn)變?yōu)榘籽?/p>

又稱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,面部各種類型染色體血管擴張性紅斑畸變

42姐妹染色單體交換(sisterchromatidexchange,SCE)：一條染色體的兩條單體在同一位置發(fā)生同源片段的易位，由于該交換是對等的，所以染色體的形成沒有改變，但用特殊的培養(yǎng)液和處理方法可以顯示出來。43③毛細血管擴張性染色體斷裂、14/14Ly細胞白血病共濟失調(diào)表現(xiàn)小腦易位、DNA修復能力淋巴瘤、網(wǎng)織細性共濟失調(diào)下降胞瘤等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44三、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(guān)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。45單克隆學說基因突變癌蛋白4647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

（雜合子）

XAXa

XA

Xa

48

例如：G6PD（葡萄糖-6-磷酸脫氫酶）基因位于

X染色體上。

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(yīng)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。

49正常組織腫瘤組織XAXa

XA

失活

Xa失活

50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。51

但是，癌細胞群體受內(nèi)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(jié)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）。52

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(gòu)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Hep-2cellline染色體眾數(shù)

染色體數(shù)目變化于43-84條之間，眾數(shù)為69-74條。DistributionofchromosomenumbersinHep-2cellline

53542、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。50553、染色體數(shù)目異常產(chǎn)生的機制

基因突變---p53基因擴增--EGFR基因過表達—STK15STK15Gene→中心體異?！忓N體異?！旧w分離異?！毎至旬惓！蚪M不穩(wěn)定→腫瘤發(fā)生。56正常細胞分裂57細胞有絲分裂的熒光顯微圖像有絲分裂1

有絲分裂258細胞有絲分裂Hep-2細胞分裂—前、中、后、末60染色體異常產(chǎn)生機制6162Hep-2細胞63Hep-2cells(counterstainedwithDAPI)containingtwo(A),three(B)andfour(C)centrosomes(green/yellowishspots).

中心體、染色體、細胞周期Hep-2

常規(guī)G

顯帶核

型分析66674、腫瘤染色體結(jié)構(gòu)異常

（Tumorchromosomestructureaberration）

結(jié)構(gòu)異常是由于染色體斷裂重接，形成特殊結(jié)構(gòu)的染色體，稱為標記染色體（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(jīng)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(shè)想。68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。69Karyotype70B組A組D組E組C組G組71t（9；22）（q34；q11）72ph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(yīng)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)。73②14q+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(jié)果。

t（8；14）（q24；q32）

74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(jīng)母細胞瘤del（1p34-pter）此外，還有：755、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：761)某些腫瘤經(jīng)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。77：

原發(fā)性異?！侵掳┮蜃幼饔糜谶z傳物質(zhì)的直接結(jié)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)性異常——是癌變過程中細胞分裂、增殖過程紊亂的結(jié)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(yīng)的作用。一些學者提出應(yīng)區(qū)別兩類染色體畸變78

一般認為染色體畸變不是腫瘤發(fā)生的始動因素，而是致癌基因作用的結(jié)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(zhuǎn)化和癌變?？傊?

TeresaDavoli等，Cell,31October2013，認為非整倍體驅(qū)動了癌癥，而不僅僅是它的結(jié)果?；蛲蛔?、重排和表達改變等其他一些事件也很重要。806、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(jīng)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，即遺傳易感（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(zhuǎn)化為腫瘤細胞。81

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：821)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832)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(zhuǎn)化、惡變

（如：無丙種球蛋白病-----易患白血病、淋巴系統(tǒng)腫瘤）。843)染色體病

21-----三體（Downsyndrom）47，XX/XY+21

易患急性白血病，高15～20倍。

Klinefelter綜合征47,XXY——男性乳癌。精原細胞瘤

兩性畸形患者—

性母細胞瘤85四、腫瘤發(fā)生的Gene控制

個體發(fā)育后，機體的細胞分裂處于動態(tài)平衡之.86CellCycloandCheckpoint

被動--免疫系統(tǒng)、吞噬G0期——死亡主動--C凋亡

①不再增殖的C--角質(zhì)C、神經(jīng)C、RBC②暫不增殖的C--肝細胞、腎C③繼續(xù)增殖的C--骨髓C、消化道上皮C

CheckpointS期CheckpointCheckpointG2期M期G1期87Checkpoint88細胞周期checkpointSpindleassembleCheckpointG1SG2MG0ReplicationCheckpointDNAdamage

CheckpointCyclinECDK2CyclinACyclinACyclinDCyclinECyclinDCyclinACDK2CDK1CDK1CDK4CDK6P21P27P67P19P16P16CDC26PLK89Checkpoint控制點/檢控點：G1/S期、S期、G2/M期、紡錘體。重要Gene+產(chǎn)物細胞周期調(diào)控。有多種基因及某些Gene產(chǎn)物參與Checkpoint，調(diào)節(jié)細胞增殖。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(zhuǎn)移Gene及轉(zhuǎn)移抑制Gene。901、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(zhuǎn)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(jié)果使其活性增加，使得細胞惡性轉(zhuǎn)化。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)100多種癌基因，如何發(fā)現(xiàn)的呢？！91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(zhuǎn)錄病毒。然而，歷經(jīng)半個世紀幾乎無進展。

92Dulbco研究1963年，Dulbco研究發(fā)現(xiàn)正常細胞感染病毒可惡變?yōu)榘?/p>

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(zhuǎn)錄病毒同源的DNA序列----癌基因。93Martin和Vogt證實1970年Martin，和Vogt1971年證實，RSV基因組內(nèi)含有誘導腫瘤產(chǎn)生的基因---病毒癌基因，并命名為Src基因，寫成V-src。94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(zhuǎn)錄病毒（retrovirus）：RNAgene組，逆轉(zhuǎn)錄酶介導DNA復制，含有三個基因：95逆轉(zhuǎn)錄病毒（retrovirus）gagpolenv

核心蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶外殼蛋白96急性轉(zhuǎn)化逆病毒:

病毒顆粒轉(zhuǎn)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基因同源的細胞癌基因，寫成C-src。首次在正常細胞中發(fā)現(xiàn)具有轉(zhuǎn)化潛能的基因---細胞癌基因。此后，相繼在其它動物細胞中也發(fā)現(xiàn)有癌Gene。97體外轉(zhuǎn)染（transfaction）體外轉(zhuǎn)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(zhuǎn)染小鼠細胞（NIH3T3，小鼠成纖維細胞）

↓

惡性轉(zhuǎn)化細胞Weinberg等轉(zhuǎn)染實驗證實，轉(zhuǎn)染后的NIH3T3中含有人膀胱癌的癌基因，并稱為H-ras98體外轉(zhuǎn)染（transfaction）實驗992）癌基因的功能分類

按原癌基因的產(chǎn)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），信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄因子⑤以PRAD1為代表的細胞周期素、CDK

網(wǎng)絡(luò)成分和激酶

抑制因子類100癌基因的功能分類

101OncogeneLocationFunctionNucleartranscriptionregulators

junNucleusTranscriptionfactorfosNucleusTranscriptionfactorerbANucleusMemberofsteroidreceptorfamilyIntracellularsignaltransducersablCytoplasmProteintyrosinekinaserafCytoplasmProteinserinekinasegspCytoplasmG-proteinαsubunitrasCytoplasmGTP/GDP-bindingproteinMitogenSisExtracellularSecretedgrowthfactorMitogenreceptorserbBTransmembraneReceptortyrosinekinase

fmsTransmembraneReceptortyrosinekinaseApoptosisinhibitorBcl2CytoplasmUpstreaminhibitorofcaspasecascade1023）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(zhuǎn)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(chǎn)生的癌蛋白在性質(zhì)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(zhuǎn)化。103原癌基因質(zhì)的變化：突變，重排，產(chǎn)生新的嵌合基因

發(fā)生和新的G產(chǎn)物

量的變化：產(chǎn)物增加癌基因

104(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）：染色體外成對出現(xiàn)的無著絲粒的環(huán)狀DNA分子，大小從幾百kb到幾百Mb不等。均染區(qū)（homogeneouslystainregions,HSR）：是染色體局部擴增形成的。105DMandHSR106107DMandChromosome

FISHanalysisoftheDMs掃描電鏡110

檢測EGFR基因擴增Southernblotting研究表明在許多實體腫瘤中存在EGFR(表皮生長因子受體)的高表達或異常表達。EGFR與腫瘤細胞的增殖、血管生成、腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移及細胞凋亡的抑制有關(guān)。111FISH---檢測EGFR基因擴增112FISH---檢測EGFR基因擴增113114例如：

腫瘤基因狀態(tài)

乳腺癌erbB2擴增

神經(jīng)纖維瘤N-myc擴增

神經(jīng)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。115

（2）突變激活

體細胞內(nèi)的原癌基因，因點突變而激活成為癌基因，產(chǎn)生異常的基因產(chǎn)物，也可因點突變使基因擺脫正常的調(diào)控而過度表達。例如：

H-ras基因是ras基因家族成員之一，產(chǎn)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116117ras基因及產(chǎn)物的調(diào)節(jié)機制：

ras基因

（活性）信號轉(zhuǎn)導細胞活動

ras蛋白+GTPGTP-RAS細胞應(yīng)答過度(ras蛋白具有GTPase

快速轉(zhuǎn)變

細胞生長、增殖活性，突變后活性降低

轉(zhuǎn)變慢）

GDP-RAS失控（失活）癌

118ras基因及產(chǎn)物的調(diào)節(jié)機制119

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(chǎn)生，還需要其它遺傳損傷。（3）染色體重排（chromosome

rearrangement）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(jié)構(gòu)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。120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(yīng)答反應(yīng)。

121轉(zhuǎn)座（transoposition）到活性染色質(zhì)區(qū)而激活如：Burkitt’sLymphoma75%～85%患者。t（8；14）（q24；q32）

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(zhuǎn)錄區(qū)，導致myc基因過度表達。

重鏈基因（Cu）的增強子（E）在激活MYC基因的過表達中發(fā)揮作用。123（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(chǎn)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。1241981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(zhuǎn)化

克隆鼠細胞的c-mos基因NIH3T3細胞不轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化

c-mos基因NIH3T3細胞轉(zhuǎn)化

+LTR

（病毒長末端重復序列）

LTR癌基因1252、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(zhuǎn)化，對細胞的增殖起負性調(diào)節(jié)作用的基因，其失活使正常細胞增殖失控，進而轉(zhuǎn)化形成腫瘤細胞。其作用恰好與癌基因相反，其失活的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,抑制腫瘤細胞增殖。126TSG：在正常情況下對細胞的繁殖具有負調(diào)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(diào)控中起著正負信號的調(diào)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。127

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。128①細胞融合實驗Harris（1971年）和Klein等實驗

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(guān)性，正常染色體上有抑制腫瘤效應(yīng)的遺傳物質(zhì)——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。129②Stolet和Shimizu微細胞轉(zhuǎn)移實驗

微細胞（含單個染色體）

轉(zhuǎn)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。130例如：

腫瘤細胞轉(zhuǎn)移染色體腫瘤生長抑制視網(wǎng)膜母C瘤13+Wilms

11

+神經(jīng)母細胞瘤17+

131③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。132遺傳型散發(fā)型133

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。134B、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(zhì)。135Ｃ、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(zhuǎn)錄本８.4kb,編碼2844Aa的蛋白質(zhì)，其突變引起家族性腺瘤樣息肉---癌。APC基因被認為是TSG。136④雜合性丟失雜合性丟失（Lossofheterozygosity,LOH）應(yīng)用于檢測、鑒定TSG。LOH：雜合時某一等位基因片段丟失。137LOH：雜合時某一等位基因片段丟失138139LOH140PCR產(chǎn)物序列分析141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。14214325個遺傳標記---10個病例144

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的方法鑒定了p53Gene，位于17p12

APCGene位于5q21等

LOHMI（Microsatelliteinstability）

NTNT

LOH

MI1452）TSG的功能TSG參與細胞周期復雜調(diào)控等，即作為一種負性調(diào)節(jié)因子（negativeregulation）。其中RB基因和P53基因在細胞周期調(diào)控進展中起重要作用，它們的產(chǎn)物在腫瘤細胞中經(jīng)常同時失活。抑癌基因的產(chǎn)物及功能主要包括：146①轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，如:Rb、p53；②負調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子，如:WT；③周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CKI），如:p15、p16、p21；④信號通路的抑制因子，如:rasGTP酶活化蛋白（NF-1），磷脂酶（PTEN）；⑤DNA修復因子，如:BRCA1、BRCA2。⑥與發(fā)育和干細胞增殖相關(guān)的信號途徑組分，如:APC、Axin等147RBGene產(chǎn)物的功能RBGene↓轉(zhuǎn)錄

mRNA↓翻譯

110kD(pRb核蛋白)↓調(diào)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。

148149

RbGeneRbGene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/SV40T）E2F

MDM2Gene擴增（Gene產(chǎn)物抑制pRb

調(diào)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

150

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(diào)控一組細胞轉(zhuǎn)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。

151

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(jié)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(jié)合，使pRb降解，或直接使pRb基因突變功能喪失。152

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(guān)，調(diào)節(jié)細胞凋亡。這是高水平的細胞結(jié)構(gòu)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。153154155156P53基因與其它基因間的相互作用157

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。研究表明，腫瘤表現(xiàn)遺傳不穩(wěn)定性：

數(shù)目異常

核型異常

結(jié)構(gòu)異常都和增變基因突變相關(guān)。

LOH

DNAMI158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。159結(jié)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。160

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(jié)合。而后MutL和MutH基因產(chǎn)物依次與MutS形成復合物進行協(xié)同作用。161

AGNATTCGTA

MutS

MutHAGNATTCGTA

MutL162163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(jié)合蛋白；外切酶等，從而共同完成修復反應(yīng)。

164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(yīng)。

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。165目的從而有效地防止DNA復制差錯的產(chǎn)生。人體細胞中DNA錯配修復反應(yīng)過程依賴于幾種人類MMR基因產(chǎn)物.因此，其中任何一種基因發(fā)生突變導致其產(chǎn)物的功能喪失，將造成DNA錯配，修復功能的異常、缺陷、或喪失。166人類MMR基因定位：

GenelocationExonORF產(chǎn)物HMSH22p16162802bp934aaHMLH13p21.3192268bp756aaHPMS12q31-q33?2795bp932aaHPMS22p22?2586bp862aa167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168微衛(wèi)星不穩(wěn)定（MI）

（MicrosatelliteDNAinstability,MI）

是指T組織和N組織相比，其DNA等位結(jié)構(gòu)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(yīng)的正常組織PCR產(chǎn)物經(jīng)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

169

MMR基因的作用方式類似于腫瘤抑制基因.MMR基因功能喪失需要兩次突變事件。例如：

在家族性遺傳性非息肉型結(jié)腸癌（HNPCC）形成過程第一次突變（生殖C）MMRGene突變，個體對結(jié)腸癌易患傾向

第二次突變（體C）另一等位基因突變

純合子-----功能喪失原癌基因、抑癌基因突變快速積累細胞增殖失調(diào)74例HNPCC家系中研究表明，復制差（RER）陽性率高達92%,說明MMRGene發(fā)生突變。1704.腫瘤轉(zhuǎn)移基因和轉(zhuǎn)移抑制基因?qū)е掳┌Y相關(guān)的死亡，其中一個主要原因就在于腫瘤的轉(zhuǎn)移，腫瘤細胞（循環(huán)腫瘤細胞（CTC））會侵入到原發(fā)腫瘤細胞的周圍組織中，進入血液和淋巴管系統(tǒng)，轉(zhuǎn)運到遠端組織，再滲出，適應(yīng)新的微環(huán)境，最終播種，繁殖，定植，形成轉(zhuǎn)移灶。近年來研究發(fā)現(xiàn)，存在著促進轉(zhuǎn)移的腫瘤轉(zhuǎn)移基因（Tumormetastasisgene）和抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因（Tumormetastasissuppressorgene）.循環(huán)腫瘤細胞（CTC）173從分子水平看，轉(zhuǎn)移分為三步：1)黏附，腫瘤細胞與胞外基質(zhì)中的層粘連蛋白和纖維連接蛋白相黏附；2）降解，腫瘤細胞釋放各種水解酶破壞黏附組織；3）移動，腫瘤細胞向縱深移動播散。1741）腫瘤轉(zhuǎn)移基因腫瘤轉(zhuǎn)移的遺傳基礎(chǔ)：

轉(zhuǎn)移相關(guān)的染色體：10q雜合性丟失-----浸潤性膀胱癌兩種TSG定位10q24.1—q24.3和10q26.1—q26.2缺失→→對腫瘤進展有促進作用。轉(zhuǎn)移促進基因：基因表達促進腫瘤